[发明专利]一种支持多点触摸手势的人机交互戒指

说明书

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，特别是涉及一种支持多点触摸手势的人机交互戒指， 

背景技术

现代的新型人机交互有很多种形式，包括多点的触摸屏，基于传感器的体感设备，基于图像识别的交互，基于肌肉计算的交互等。以上的各种交互方式能够弥补很多以前存在的不足，但是这些交互方式也存在一些新问题和缺点。 

多点触摸的交互方式，这种交互方式现在已经非常普遍的应用在各种设备中了，该设备的原理是当人的手指接触触摸屏元件时，该点的电容或者电阻会发生相应的变化，通过采集不同点的数值就可以判断出触摸的位置。但是这种设备的局限在于：操作者必须在设备前使用并与触摸屏接触，当远离设备时是无法操作该设备的。 

体感型人机交互方式，其包括：通过遥控器内的加速度传感器感知使用者手部的运动来进行交互，或是通过一种特殊的摄像头，这种摄像头可以采集景深信息，然后通过对图像的处理重构出使用者的骨架来进行交互。体感交互方式的缺点在于使用者必须在设备前大幅度的动作才能够被准确的判断为交互动作，微小的动作是不被接受的。 

一种肌肉计算的交互设备，设备通过采集人体肌肉的肌电信号来判断人体手部的动作，从而进行交互。这种设备目前还不成熟，设备笨重且不易携带。 

采集人手部动作的数据手套，该手套的原理是每一个手指都附着一个弯曲传感器，通过对弯曲传感器的变化的采集来重现人体的手部的动作最终完成交互。这种设备造价极为昂贵，且佩带起来相对麻烦，尤其是在炎热的夏季这种设备不适合普通用户使用。 

一种可佩带式的人机交互设备该装置提出了一个通过判断摩擦起始点新颖的方式解决了传统体感设备的数据难以得到动作的起始的问题。另外麦克风指向手指皮肤来采集骨传导音频的方式也大大的提高了摩擦声音的信噪比。 

针对于传统的体感设备，或者遥控设备，该设备有很多优点。首先该发明不要求使用者在交互动作中大幅度的运动，即可以用手指非常小幅的摩擦和点击就可以轻松完成和设备之间的交互。另外该发明是一个可穿戴式的交互设备，也就是说对于随时随地的交互都提供了便利。最后该设备的目的是“把所有的平面都变成触摸板”，这对提高交互体验有着非常重要的促进作用。但是不支持多点触摸，使用起来有所不便，而且支持手势较少。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型人机交互戒指，该戒指支持一种全新人机交互方式：可接任何固体表面作为触摸平面，同时支持类似触摸屏的多点触摸功能，通过触摸该表面完成各种手势动作，并以该动作控制计算机或智能设备实现相关操作。 

为实现上述目的，本发明提供了一种支持多点触摸手势的人机交互戒指，包括： 

加速度传感器模块，用于测量单个手指与作用平面之间的角度关系，判断手指是否发生点击动作； 

陀螺仪模块，用于测量佩戴戒指的手指与作用平面的角速度变化，判断手指是否发生旋转动作，并检测佩戴手指的运动轨迹； 

距离传感器模块，包括多个红外管，用于测量所述多个手指之间的距离关系从而判断手指之间的位置关系； 

麦克风传感器模块，用于获得佩戴戒指的手指与作用表面的滑动摩擦声来判断手指是否与表面发生接触，并触发滑动或点击动作； 

微处理器模块，用于根据所述加速度传感器模块、陀螺仪模块、距离传感器模块的测量数据和麦克风传感器模块获得的滑动摩擦声对所述人机交互戒指进行调度、控制和处理，从而实现多点手势的人机交互。 

进一步的，所述加速度传感器模块包括： 

点击判断模块，用于处理加速度传感器模块测量的数据，并通过训练的模型判断手部的姿态和是发生点击动作。 

进一步的，所述陀螺仪模块包括： 

位移处理子模块，用于通过对所述陀螺仪传感器模块进行建模处理后，根 据所述陀螺仪的测量数据计算所述人机交互戒指的位移轨迹并判断手指是否发生旋转。 

进一步的，所述距离传感器模块包括： 

红外管模块，包括多个红外管，用于发射相应频段的红外线； 

感应管模块，用于通过接收所述红外线，并感应所述红外线强度来衡量发射点与反射面的距离，即佩戴戒指的手指与其他手指的距离； 

控制器模块，用于控制所述红外管模块的多个红外管开合，在每个红外管开合的时机测量感应管模块的衡量值，从而得到不同方向的手指之间的距离关系。 

进一步的，所述麦克风传感器模块包括：