[发明专利]基于非光投影的输入方法和键盘

说明书

技术领域

本发明涉及键盘技术领域，具体涉及基于非光投影的输入方法和键盘。

背景技术

现有的键盘输入设备大致分为如下几种：

1>.传统的机械键盘，这类键盘采用硬件电路实现，按键按下时接通对应电路，因此内部电子线路较多，体积较大。存在不方便携带、坏了某个键不好维修，需整个更换、防水性能差、使用环境要求比较高等缺点。

2>.手机的9键小键盘：9键小键盘是手机最常见的输入设备，其原理也是按键按下时接通对应电路。由于按键数量少，需要多次按同一个键来达到单键复用的功能，同时需要另外的按键来完成中英文切换、数字切换等，因此严重影响了输入速度。

3>.手机全键盘：例如申请号为CN200710148694.3的专利《一种QWERTY全键盘》，部分手机带有全键盘，其布局虽与PC机的键盘非常相似，但由于体积小，手指无法像使用传统PC键盘时那样摆放，使用习惯有较大区别，因此也阻碍了输入速度的提高。

4>.手机触摸屏软键盘：

手机触摸屏软键盘是将上述的手机9键键盘或全键盘在触摸屏上实现，使用时手指轻触即可实现击键，手感相对没有真实键盘硬。但由于键盘较小，键与键之间没有明显界限，容易出现误操作，影响了输入速度。这类产品的相关专利有如申请号为200720076575.7的《手机触摸屏》等。

5>.基于图像识别及激光投影的键盘：例如申请号为CN02132177.9的专利《投影式虚拟键盘装置》，这种键盘应用全息技术的激光投影产生，且要求光照背景不能太亮，敲打键盘手感较差，尤其是存在成本较高等缺点。

发明内容

针对现有的PC机键盘不方便携带、笔记本键盘防水性能差、手机键盘太小影响输入速度、光投影式键盘成本高的缺点，本发明提出了一种能够广泛应用于上述平台的基于非光投影的输入方法和键盘，键盘部分由打印有键盘图案的防水材料制成，在一个线形红外激光器的辅助下，通过摄像头图像处理自动定位键盘所在区域，并识别手指动作，最终产生按键信号。本键盘的使用方法及功能与传统键盘基本一致，用户可以很快的适应。本发明通过如下技术方案实现。

基于非光投影的输入方法，具体是：用线形红外激光器的出射光平行覆盖于键盘图案的平面上方，手指触碰键盘图案中的按键，出射光在手指指尖产生光斑，通过摄像头获取包含有光斑的图像，处理器接收摄像头获取的图像，对所述光斑进行定位，得到光斑中心在图像中的坐标，由光斑中心的坐标换算出光斑中心在键盘图案区域坐标系中的坐标，并最终对应到键盘按键编号，该按键编号对应的键盘按键即为手指所触碰的键盘图案中的按键。

上述的基于非光投影的输入方法中，由按键状态的变化及状态的持续时间判断按键的动作为单击、释放或长按。

上述的基于非光投影的输入方法中，所述光斑中心坐标的定位采用了轮廓查找的方法，将光斑轮廓找出，并由轮廓上所有点的坐标平均值计算得到其中心坐标。

上述的基于非光投影的输入方法中，所述轮廓查找的方法具体是：先将图像二值化，光斑处标为白色，其余视为背景，标为黑色；然后挖去内部点得到多个轮廓圈，所谓内部点的判断方法为：在3*3的方块中，当中心点为白点，且其8个邻域点也为白点，即中心点被白色点包围，则该中心点为内部点；之后从原点出发，通过八方向的搜索，将光斑的轮廓圈出，并记录轮廓上各个点的坐标。

上述的基于非光投影的输入方法中，还包括键盘的自动定位步骤：键盘图案3平面的两侧各有一条凸起线，线形红外激光器的出射光照射在凸起线上，形成两条白色亮线；采用轮廓查找的方法得到图像中各个轮廓上所有点的坐标、轮廓周长、面积，判断轮廓是否符合两条白色亮线的特征，以此确定两条白色亮线的轮廓，两条白色亮线的端点则构成了键盘区域的顶点；所述两条白色亮线的特征为：轮廓的面积除以周长的比值较小且在设定的范围内，例如10到20，轮廓上各点纵坐标的方差除以轮廓上各点横坐标的方差的比值较大且在另一设定的范围内，例如40到50。

本发明的一种基于非光投影的输入键盘，包括供输入者触碰并供摄像头拍摄的键盘图案和用于产生出射光的线形红外激光器，所述出射光平行覆盖于键盘图案上方。

上述的基于非光投影的输入键盘中，还包括用于拍摄所述键盘图案的摄像头1。

上述的基于非光投影的输入键盘中，还包括用于处理拍摄图像并得到输入者所输入的按键信息的处理器，处理器分别与所述摄像头和待输入设备连接。

上述的基于非光投影的输入键盘中，键盘图案平面的两侧各有一条被线形红外激光器照射形成亮线、用于键盘区域定位的凸起线。