手持信号输出装置和手持装置输出信号的方法
手持信号输出装置和手持装置输出信号的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及计算机、智能设备或电子装置输入指令和数据的人机交互领域，尤其 设及手持信号输出装置和手持装置输出信号的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，键盘、鼠标、触控面板或触摸屏是最常见的输入装置，普遍应用于计算机、智 能设备或电子装置上，用于向目标机器输入指令和数据，其具体实现技术已普遍成熟，其操 作方式（即人机交互方法）已被用户熟知。
[0003] 具体来说，键盘上键位布局必须符合人体学的基本要求，严重限制其进一步小型 化（微型化）的可能，由于输入信息时用户必须辨识键位或者记忆键位，手指必须在键位布 局间上下左右来回移动，操作时要保持双手与键盘的位置关系及体位姿势，双手和十指必 须协调配合，用户很难在移动（运动）场景中使用键盘输入信息，第=者也很容易通过键位 分析窃取用户隐私信息；该些实际问题可W说是目前键盘在技术上无法跨越的障碍。鼠标 所能输入的指令和信息依赖其对屏幕对象的操作，限制了鼠标输入信息的丰富性和效率， 同时鼠标要求在某些平面上使用才能正常移动定位，许多应用场合不能适合，用户在操作 时必须保持手、鼠标与操作平面的相对位置关系，极其容易疲劳甚至带来所谓"鼠标手"的 职业病。应用触控技术的最大局限性在于操作手指必须与触控面板或触摸屏保持接触，并 且要有合适的体位姿势，该在很多应用场合下无法使用，如操作智能电视、教学演示或者运 动状态；进一步，基于多点触控方法的触摸屏作为一种输入装置，其虚拟按键和操作对象的 设计依然不能摆脱人体学的限制，很难进一步小型化甚至微型化设计，并且容易被（无意） 误操作。此外，现有各种人机交互方式还存在容易泄漏用户隐私等实际问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对目前人机交互方法存在的实际问题，尤其是相 应输入装置受限于人体学的要求无法进一步小型化甚至微型化、不能普遍适用于不同应用 场景、操作时要求保持体位姿势并且容易泄漏隐私信息等共性问题提供一种手持信号输出 装置和手持装置输出信号的方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案为：
[0006] 一种手持信号输出装置，包括：
[0007] 手指动作采集模块，用于实时采集与一系列W时无时有且长短有序的信号规律对 应的操作手指有规律的微小动作序列；
[000引手指动作识别模块，用于通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中 包含的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关 性的一次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0009] 信号输出处理模块，用于根据手持信号输出装置的握持方式向目标机器系统输出 包含上述操作方位和操作方式的非编码式代码W用于输入指令和数据。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：
[0011] 一种手持装置输出信号的方法，包括步骤：
[0012] 由手持装置提供手指动作采集模块，W单手自然握持手持装置，W相应的操作手 指自然触及手指动作采集模块；
[0013] 操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置W及W其为中 屯、沿八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列；
[0014] 手指动作采集模块实时采集一系列W时无时有且长短有序的信号规律所表示的 手指动作序列；
[0015] 手指动作识别模块通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中包含的 操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关性的一 次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0016] 信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方式，向目标机器系统输出包含 上述操作方位和操作方式的非编码式代码W用于输入指令和数据。
[0017] 本发明的有益效果在于；所述手持信号输出装置结构简单并且不受人体学的限 审IJ，满足小型化甚至微型化设计的需要；操作时W左手或右手自然握持手持装置，W相应的 手指特别是拇指自然触及手指动作采集模块实现操作，消除了人机关系的约束，操作时既 不需要保持人体与机器的位置关系，也不需要保持操作体位姿势；所述手持装置输出信号 的方法消除具体操作方位和操作方式的认知压力，操作手指按照最简单自然的方位直觉和 动作本能，在手指所在位置W及W其为中屯、沿八个外部方位上产生一系列有规律的微小动 作序列，无需复杂的学习、记忆或训练，操作时无需刻意协调双手或十指间的动作，无需辨 识具体操作位置或者在操作位置间来回移动，并且可通过目标机器系统图形用户界面的布 局、视感和响应来帮助用户迅速产生进一步操作的动作意识，实现一种用户意识、动作、视 觉=位一体的人机交互方法。本发明解决现有输入装置无法进一步小型化甚至微型化、任 意一种装置不能单独有效实现输入指令和数据的全部功能，并且不能普遍适用于不同的应 用场景和用户群体、相关操作方式的动作相对复杂并且要求刻意保持操作体位姿势、操作 时需要识别键位来回移动并且容易泄漏隐私信息的实际问题，尤其适合广大未受过专口训 练的普通用户操作人机接口、满足在运动状态下使用W及长时间操作的使用需要。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例的手持信号输出装置的人机交互方法的流程图。
[0019] 图2是本发明实施例的手持信号输出装置采用机械按键具体实现的示意图。
[0020] 图2A是图2中A-A剖面图。
[0021] 图2B是图2中按键电路原理图。
[0022] 图2C是图2中机械按键硬件消抖的R-S触发器原理图。
[0023] 图3是本发明实施例的手持信号输出装置采用触控面板具体实现的示意图。
[0024] 图3A是图3的触控面板滑动手势操作示意图。
[0025] 图3B~图3G是产生明显拐点或交叉点动作曲线的滑动手势示意图。
[0026] 图4是本发明实施例的手持信号输出装置的图形用户界面的操作对象布局示意 图。
[0027] 图4A是本发明实施例的手持信号输出装置的一种应用于英文字母输入的软件界 面。
[002引图4B是本发明实施例的手持信号输出装置的一种应用于中文拼音输入的软件界 面。
[0029] 图4C是本发明实施例的手持信号输出装置在中文输入时选字的软件界面示意 图。
[0030] 图5A是本发明实施例的手持信号输出装置应用于九格分区定位屏幕光标位置的 屏幕逻辑区域示意图。
[0031] 图5B是图5A的屏幕逻辑区域进一步九格分区定位的示意图。
[0032] 图5C是图5A的屏幕显示区域=次分区定位屏幕光标位置的效果图。
[0033]图6是本发明实施例的手持信号输出装置单手握持并W单指操作示意图。
[0034] 图6A是本发明实施例的手持信号输出装置应用于智能电视微信聊天的示意图。
[0035] 图6B是本发明实施例的手持信号输出装置应用于电子锁密码开锁的示意图。
[0036]图7A是本发明实施例的手持信号输出装置作为装配在汽车方向盘上的按键输入 导航地址的示意图。
[0037] 图7B是本发明实施例的手持信号输出装置作为装配在平板电脑上的按键玩电子 游戏的示意图。
[003引图7C是本发明实施例的手持信号输出装置作为智能手机向智能电视输入信息的 不意图。
[0039]图7D是本发明实施例的手持信号输出装置作为专用小键盘操作工业控制计算机 的不意图。
[0040]图8是本发明实施例的手持信号输出装置的结构框图。
[0041] 图9是本发明实施例的手持装置输出信号的方法的流程图。
[00创标号说明：
[0043] 2001/2002/2003/2004、机械式触点；2010、微动机构；2012、"米"字形导向结构； 2013、限位结构；2015、复位机构；2020、定位部；
[0044] 3001、触控面板；3011、产生一个明显拐点的动作曲线；3021、产生两个明显拐点 的动作曲线；3022、连续两条中间有停顿并且各自产生一个明显拐点的动作曲线；3031、产 生一个交叉点的动作曲线；3041、产生S个或S个W上明显拐点的动作曲线；3042、产生两 个或两个W上交叉点的动作曲线；
[0045] 4101/4102/4104/4108/4401/4402/4404/4408、操作对象；
[0046] 5001、显示区域；5010、逻辑区域；5011、光标位置；5021、分区标线；5031、目标位 置；
[0047] 6001、智能电视；6002、电子锁；
[0048] 7001、方向盘；7002、平板电脑；7003、工业控制计算机；
[0049] 8001、手指动作采集模块；8002、手指动作识别模块；8003、信号输出处理模块。
【具体实施方式】
[0化0] 为详细说明本发明 的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，W下结合实施方式 并配合附图详予说明。
[0051] 本发明最关键的构思在于；(1).在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提 下，用户依据直觉也能够准确定位其操作手指所在位置W及W其为中屯、的八个外部方位； 口).摩尔斯电码和鼠标的大量实践表明，用户的操作手指可W自然连续地完成一种操作所 需具有相关性的一次或多次重复动作；口).摩尔斯电码的大量实践同时还表明，长短有序 的简单动作及动作间的自然停顿所对应产生的信号规律可W用于准确表达和传递信息并 且可识别处理；(4).若用户的操作手指在每个具体操作方位上有4种简单动作或动作组合 的操作方式，则9个操作方位可唯一产生36种信号用于操作人机接口。
[0化2] 请参阅附图8,一种手持信号输出装置，包括：
[0053] 手指动作采集模块8001，用于实时采集与一系列W时无时有且长短有序的信号规 律对应的操作手指有规律的微小动作序列；
[0化4] 手指动作识别模块8002,用于通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规 律中包含的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有 相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0化5] 信号输出处理模块8003,用于根据手持信号输出装置的握持方式向目标机器系统 输出包含上述操作方位和操作方式的非编码式代码W用于输入指令和数据。其中，所述手 指动作采集模块8001是一种能够通过操作手指沿具体操作方位有规律的微小动作序列对 应产生时无时有且长短有序的信号规律的输入装置，并且所述操作方位指明操作手指的运 动方向，不代表手指动作采集模块的物理结构。
[0056] 所述操作手指的微小动作序列包括点击、按压动作或滑动手势中的一种或多种的 组合。其中，点击动作包括单次点击和多次点击，按压动作包括持续按压和结合点击动作后 的持续按压，滑动手势包括路径至少具有一个拐点的滑动手势、路径至少具有一个交叉点 的滑动手势W及路径由操作手指所在位置指向其八个外部方位的滑动手势。
[0057] 手指动作采集模块8001可W采用触点式按键的实体按键、或者采用无触点按键 的实体按键、或者采用触控面板或触摸屏上可操作的虚拟按键、或者采用上述=种按键形 式的任意组合来采集操作手指的点击和按压动作；同时还可W采用触控面板、触摸屏或体 位传感器来采集操作手指的滑动手势。
[005引操作手指用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势作用于手持装置所设的实体 按键、虚拟按键、触控面板、触摸屏或体位传感器上，一次手指动作唯一对应产生一个信号， 并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持的时间一致。操作手指作用于具体操作方位 的动作、动作间的停顿及其保持的时间长度，即一系列由动作有无及其时间长短组成的手 指动作序列，自然产生一系列时无时有且长短有序的信号规律，具体包括；短促的点信号、 保持一定时间的长信号、短暂的停顿、保持一定时间的间隔。
[0059]由上述描述可知，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的停 顿及其相应的时间长度组成，用W表示操作手指作用于手指动作采集模块的手指动作序 列，每一个信号都唯一对应一次手指动作，并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持 的时间一致。
[0060] 若W-个基准时间（t)为计量单位，理论上点信号为It,长信号保持或超过3t，停 顿为It,间隔保持或超过3t，在实际应用中所述基准时间（t)作为手指动作及动作间停顿 的参考时间，取决于手指动作的熟练程度，同时决定了输入指令和数据的速度。摩尔斯电码 和鼠标的大量实践表明，用户手指动作和动作间的停顿所对应的时间长度仅仅是一种相对 的"长短"差异，W用户可自然感知其时间差异为准，并不需要准确计量或强迫用户去适应 某种约束规则，而手指动作识别模块也可自主"地适应用户的动作习惯并且准确地识别 处理。
[0061] 如图2和图2A所示采用机械按键具体实现的手持信号输出装置实施例对应于一 种典型按键形式的具体实现，在拇指自然触及的位置上设有一个可供拇指操作的微动机构 2010,该机构可W向内按压或者在内部"米"字形导向结构2012的约束下沿其上、下、左、 右、左上、左下、右上、右下八个外部方位活动，并且可在内部复位机构2015的帮助下自动 复位。该微动机构在向内按压到位后借助限位结构2013限制其向八个外部方位活动的能 力。
[0062] 所述微动机构2010包括一倒锥形的接触体，在该接触体的左上、左下、右上、右下 四个方位对应的位置各设有一个机械式触点2001、2002、2003和2004。微动机构在操作 时触动其中任意一个、或者任意相邻两个、或者全部四个，具体是；拇指带动微动机构W其 所在位置为中屯、向左上、左下、右上、右下四个外部方位活动时分别触动机械式触点2001、 2002、2003、2004,向上活动时同时触动机械式触点按键2001和2003,向下活动时同时触动 机械式触点2002和2004,向左活动时同时触动机械式触点2001和2002,向右活动时同时 触动机械式触点按键2003和2004,拇指向内按压时同时触动机械式触点按键2001、2002、 2003和2004,因此该微动机构在操作时可组合产生对应9个操作方位的9种不同按键或按 键组合信号。
[0063] 由于所述装置的按键数量极少，可W采用成熟公知的独立式按键结构具体实现， 如图2B按键电路原理图所示，按键处理程序可采用定时扫描的方式处理按键或按键组合 信号。值得注意的是，由于机械式触点在闭合和松开时通常伴随一定时间的抖动现象，并且 两个或两个W上机械式触点在闭合时难免存在闭合时间不同步的现象，按键处理程序应采 用合适的延时来消除按键抖动W及按键组合闭合时差，确保用户手指的按键动作被准确可 靠地识别。进一步，同样由于按键数量极少，机械式触点按键也可W采用硬件方法消除按键 抖动，例如采用两个"与非"口构成一个R-S触发器实现按键消抖，如图2C按键消抖的R-S 触发器原理图所示。
[0064] 进一步，所述微动机构2010在其与手指接触面上设有八个外部方位的定位部 2020,帮助用户依靠触觉反馈准确识别并定位操作方位。该定位部的触觉反馈、机械按键的 助力反馈、微动机构的助力反馈共同形成节奏鲜明的人机交互操作体验，实现用户意识和 动作的协调一致。
[00化]如图3所示，一种手持信号输出装置采用触控面板的实施例。在本实施例中，对 应于一种典型滑动手势的具体实现，W拇指自然触及的位置为中屯、布置一个面积不大于 20mmX20mm的触控面板3001。触控面板一般采用稳定性和灵敏度较高的电容式触控面板， 并且在表面覆盖硬质塑胶或玻璃保护层，随着触控面板和触摸屏的普及应用，其技术实现 已成熟公知。值得注意的是，触控面板的面积W保证手势识别的基本需要为准，过大尺寸不 便于长时间握持操作，而过小尺寸不利于手势识别，两种情况都会导致操作效率和准确性 的下降。
[0066] 如图3A触控面板滑动手势操作示意图所示，采用滑动手势操作时，每一个滑动手 势至少包含手指接触面板、继而在面板上滑动、最后手指离开面板=个步骤。每一个滑动手 势作为一次能够产生信号的手指动作，具体包括；如图3B所示的路径至少具有一个拐点的 滑动手势、如图3E所示的路径至少具有一个交叉点的滑动手势W及W操作手指所在位置 为中屯、沿其八个外部方位滑动的滑动手势，因此操作手指在触控面板上滑动手势可产生对 应9个操作方位的操作信号。
[0067] 具体地，路径至少具有一个拐点或交叉点的滑动手势表明其具体操作方位为中方 位，W操作手指所在位置为中屯、沿其八个外部方位滑动的滑动手势对应的操作方位为其指 向的方位，具体是：任意位置从下到上滑动代表上方位；任意位置从上到下滑动代表下方 位；任意位置从右到左滑动代表左方位；任意位置从左到右滑动代表右方位；任意位置从 右下到左上滑动代表左上方位；任意位置从右上到左下滑动代表左下方位；任意位置从左 下到右上滑动代表右上方位；任意位置从左上到右下滑动代表右下方位。
[0068] 进一步，采用滑动手势操作时，所述信号的时间长度（即手势动作保持的时间）具 体为滑动动作停止后操作手指在触控面板或触摸屏目标方位上保持接触的时间长度，如图 3A触控面板滑动手势操作示意图所示，手指离开触控面板前停留的时间，信号间停顿的时 间长度（即两次手势动作间的间隔）具体为操作手指离开触控面板或触摸屏的时间长度。 如果采用先进的体位识别技术采集用户手指的手势动作，所述时间长度为滑动动作停止后 手指在体位传感器识别区内保持悬停的时间长度。
[0069] 进一步，与当前各种触控面板或触摸屏应用显著不同的是，用户拇指W及其它身 体部位在触控面板上的点击（触碰）动作将被忽略，仅W滑动手势操作确保手势动作如实 代表用户的操作意图，避免出现常见的误操作现象。
[0070] 除此W外，本发明未对操作手指在触控面板或触摸屏上的多点触控操作进行明确 定义，具体应用中可按照目标机器系统（如计算机、平板电脑、智能电视等）的实际功能需 要扩展多点触控手势操作，如将多点触控手势 应用于对象拖放、缩放、旋转和视图滚动等操 作。
[0071] 所述手指动作识别模块8002可W是一套用于通过手指动作间的自然停顿和相关 性，识别手指动作序列所对应产生的信号规律中包含的操作方位和操作方式的专用软件， 所述操作方位即手指的运动方向，操作方式即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间 的停顿。
[0072] 上述手指动作采集模块8001所采集的时无时有且长短有序的信号规律代表操作 手指有规律的微小动作序列，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的 停顿及其相应的时间长度组成。摩尔斯电码的大量实践表明，该种时无时有且长短有序的 信号规律可W用于准确表达和传递信息，并且能够被准确地识别和处理；首先，操作手指可 W自然连续地完成一种操作所需具有相关性的一次或多次重复动作，开始另一操作之前会 自然存在一定时间的间隔；其次，保持一定时间的动作是一组相关重复动作最自然的结束 符；再者，从任一操作方位转移到另一操作方位的动作自然表明其动作间不再存在相关性。
[0073] 操作手指采用点击、按压动作或滑动手势作用于手指动作采集模块的手指动作序 列W其对应信号规律中的信号间隔、长信号W及操作方位变化=者为标识，分组所得的动 作或者动作组合，即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿，可W准确识别出 操作手指在具体方位上点击、双击、按压、点按共4种操作方式。
[0074] 具体地，采用点击和按压动作作用于如图2~图2C实施例所示的按键装置时，具 体操作方位上的点击、双击、按压操作依序对应一个点信号、连续两个中间有停顿的点信 号、一个长信号=种动作或动作组合，随着鼠标的普及已被用户熟知；点按操作对应一个或 多个中间有停顿的点信号随后有一个长信号的动作组合，即点击和按压的动作组合或者双 击和按压的动作组合。采用滑动手势作用于如图3实施例所示的触控面板时，八个外部操 作方位的点击、双击和按压操作依次对应W操作手指所在位置为中屯、沿其八个外部方位滑 动一次、连续两次中间有停顿的滑动和滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手势；点按 操作为连续两次中间有停顿的滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手势。
[0075] 进一步，采用滑动手势操作时，路径至少具有一个拐点的滑动手势和路径至少具 有一个交叉点的滑动手势表明其具体操作方位为中方位。中方位的操作方式具体包括：如 图3B所示的滑动手势示意图，产生一个明显拐点的动作曲线3011为点击；如图3C和图3D 所示的滑动手势示意图，产生两个明显拐点的动作曲线3021或者连续两条中间有停顿并 且各自产生一个明显拐点的动作曲线3022为双击；如图3E所示的滑动手势示意图，产生一 个交叉点的动作曲线3031为按压；如图3F和3G所示的滑动手势示意图，产生=个或=个 W上明显拐点的动作曲线3041或者产生两个或两个W上交叉点的动作曲线3042为点按。
[0076] 由上述描述可知，用户的操作手指采用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势 作用于手指动作采集模块时，手指动作识别模块可W在其对应产生的信号规律中根据手指 动作间的自然停顿和相关性准确识别出操作手指针对具体操作方位执行点击、双击、按压 和点按4种具体操作方式的操作意图。
[0077] 值得注意的是：本发明把具有相关性的动作或动作组合识别为一次具体操作，不 同于现有的键盘、鼠标、触控面板或触摸屏装置把每一动作都当成独立的操作，从而使操作 手指通过最自然的点击、按压动作或滑动手势的简单组合来执行4种操作意图。例如，按住 具体操作方位产生一个具体的"按压"操作，不像键盘或典型的T9装置一样重复输出按键 信号。再如，连续两次中间有停顿的滑动手势识别为一个具体的"双击"操作，不像现有触 控面板或触摸屏装置一样产生两次滑动信号。简单说，所述操作方式由具有相关性的一次 或多次手指动作及动作间的停顿组成，手指动作的次数、保持时间和动作间的停顿都是一 种具体操作的组成。
[007引所述信号输出处理模块8003是一种能够根据手持信号输出装置的握持方式输出 包含操作方位和操作方式的非编码式代码的接口程序，用W向目标机器系统输入指令和数 据。
[0079] 由于操作手指在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提下依据最自然的 方位直觉也能够准确定位其操作手指所在位置W及W其所在位置为中屯、的八个外部方位， 良P;中、上、下、左、右、左上、左下、右上、右下共9个具体操作方位，进一步由于操作手指采 用最简单自然的动作习惯产生一次或多次具有相关性的点击、按压动作或滑动手势并作用 于手指动作采集模块的具体操作方位，即可实现点击、双击、按压、点按共4种具体操作方 式的操作意图，因此信号输出处理模块可W根据用户手指作用于9个具体操作方位的4种 具体操作方式组合产生36个独立唯一的手指动作识别编码。
[0080] 所述手指动作识别编码在本质上是一种不直接提供目标机器系统（如计算机、智 能设备或电子装置）所对应指令和数据且不与任何目标机器系统有关的非编码式代码，w利于目标机器系统按照其功能需要对手指动作识别编码进行转化、映射或逻辑处理后生成 各自需要的控制信号。
[0081] 进一步，由于本发明所述手持信号输出装置的操作方位具有上下左右都完全对称 平衡的特点，并且操作手指通过点击、按压动作或滑动手势作用于任一操作方位的操作方 式具有一致性，信号输出处理模块通过感应模块（可W采用角速度传感器即俗称的"巧螺 仪"或重力感应器）检测手持装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即操作 手指的运动方向，操作时不会有任何具体操作方位及其具体操作方式的认知差异。
[0082] 请参阅附图9,一种手持装置输出信号的方法，包括步骤：
[0083] S1、由手持装置提供手指动作采集模块，W单手自然握持手持装置，W相应的操作 手指自然触及手指动作采集模块；
[0084] S2、操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置W及W其 为中屯、沿八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列；
[0085] S3、手指动作采集模块实时采集一系列W时无时有且长短有序的信号规律所表示 的手指动作序列；
[0086] S4、手指动作识别模块通过操作手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律 中包含的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，操作方式即具有相关性 的一次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0087] S5、信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方式，向目标机器系统输出 包含操作方位和操作方式的非编码式代码，用W输入指令和数据。
[008引首先要说明的是，现有的人机交互方法在不同程度上都存在具体操作方位和 (或）操作方式的认知压力，例如操作时要预先辨识和定位操作位置、刻意保持人体与机器 的位置关系甚至要保持操作体位姿势，相关的操作方式需要由大脑预先"解读"成具体的 动作序列，用户需要经过学习、记忆和反复训练才能有效操作人机接口，操作时需要协调双 手或十指间的动作或者要在操作位置间来回移动等，因而不能普遍适用于不同的应用场景 (如在运动状态下操作）和用户群体（尤其是广大未受过专口训练的普通用户）操作人机 接口。
[0089] 本发明所述的自然，是相对于现有人机交互方法的种种规则和约束而言的一种方 法，操作时W单手自然握持手持装置，W相应的操作手指自然触及手指动作采集模块并按 照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置W及W其为中屯、沿八个外部方位上 产生一系列有规律的微小动作序列即可操作人机接口。具体地，意识是一切运动的起源，而 人机接口的操作是通过明确指明运动的方向和数量两大基本要素的一系列动作来具体实 现的。本发明用最自然的方位认知能力（方向感）把用户的脑、手、眼密切关联起来，消除 人机关系的约束，消除具体操作方位和操作方式的认知压力，自动识别具有相关性的一次 或多次手指动作及动作间的停顿，从而让用户能够用最简单自然的方位直觉和简单动作或 动作组合去去操作人机接口，并且通过手指动作采集模块的操作反馈和图形用户界面的视 觉反馈建立进一步动作意识，实现一种用户意识、动作、视觉=位一体的人机交互方法。简 单说，就是使操作手指的动作"不假思索"地与大脑的动作意识同步，W-种接近"本能"的 方式操作人机接口。
[0090] 上述方案在具体实现方式上，可参照图1所示的人机交互方法的流程图。
[0091] 第一，如图1步骤S10所示，本发明与现有的键盘、鼠标及触控面板或触摸屏装置 不同，所述手持装置的最佳实现是一种适合单手握持并W单指操作的超小型输入装置，如 图2~图2C采用机械按键具体实现的手持装置实施例所示，操作手指采用最简单自然的点 击或按压动作来操作手持装置提供的微动机构，或者如图3采用触控面板具体实现的手持 装置实施例所示，操作手指采用最简单自然的滑动手势来操作手持装置提供的触控面板。
[0092] 具体地，如图6单手握持并W单指操作的示意图所示，用户按照各自的偏好W左 手或右手单手自然握持实施例所示的手持装置或者将其佩戴在食指上并自然握持，W相应 的拇指自然触及并操作手指动作采 集模块，操作时既不需要保持人体与装置的位置关系， 也不需要保持操作体位姿势。由于拇指操作时具有灵活度和力度完美平衡的特点，所需动 作简单自然，并且由于拇指可与食指或手掌配合实现及保持各种准确而自然的动作，因此 实施例所示手持装置最适合于长时间操作，并且其操作不受用户状态（静止或运动）的影 响。
[0093] 进一步，如图6单手握持并W单指操作的示意图所示，所述手持装置的操作方位 总是W拇指所在位置W及W其所在位置为中屯、向八个外部方位依序展开，并且操作手指一 次只能沿一个具体方位产生动作。方位认知（方向感）是人类对外界空间感受的第一认 知和一切运动或动作的基础，在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提下，用户依 据最自然的方位直觉也能够准确定位手指的操作方位，即操作手指所在位置W及W其所在 位置为中屯、的八个外部方位，具体是：中、上、下、左、右、左上、左下、右上、右下共9个操作 方位。由于用户在操作时无需预先辨识和定位具体操作位置，无需协调双手或十指间的动 作，无需在操作位置间来回移动，因此动作意识一旦产生，操作手指即可依据最自然的方位 直觉沿具体方位产生一系列有规律的微小动作序列，不存在具体操作方位的认知压力。另 夕F，由于操作方位具有上下左右都完全对称平衡的特点，可W随时换手握持并操作，不会因 此而产生操作方位即操作手指的运动方向及其相应操作方式的认知差异，左利手或右利手 均适宜使用。
[0094] 进一步，本实施例所述操作方位指明操作手指的运动方向，不代表手指动作采集 模块的物理结构。
[0095] 优选地，操作手指的9个操作方位可WW十六进制代码的方式表示为；〇xFO(中）、 0巧0 (上）、0xA0 (下）、0x30 (左）、0xC0 (右）、0xl0 (左上）、0x20 (左下）、0x40 (右上）、 0x80(右下）。
[0096] 第二，如图1步骤S20所示，操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作 手指所在位置W及W其为中屯、沿八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列即可实 现操作，如采用点击或按压动作作用于图2~图2C实施例所示的微动机构并进一步触动按 键或按键组合，或者采用滑动手势作用于图3实施例所示的触控面板。
[0097]具体地，所述操作手指的微小动作序列包括点击、按压动作或滑动手势中的一种 或多种的组合。其中，点击动作包括单次点击和多次点击，按压动作包括持续按压和结合点 击动作后的持续按压，滑动手势包括路径至少具有一个拐点的滑动手势、路径至少具有一 个交叉点的滑动手势W及路径由操作手指所在位置指向其八个外部方位的滑动手势。
[009引进一步，操作手指上长短有序的简单动作及动作间的自然停顿W-个基准时间 (t)为计量单位，点击为It,按压保持或超过3t，动作间的停顿为It,间隔保持或超过3t。 并且如果采用滑动手势操作时，滑动手势保持的时间长度具体为滑动动作停止后操作手指 在触控面板或触摸屏目标方位上保持接触的时间长度，如图3A触控面板滑动手势操作示 意图所示手指离开触控面板前停留的时间，滑动手势间停顿的时间长度具体为操作手指离 开触控面板或触摸屏的时间长度。在实际应用中所述基准时间（t)作为手指动作及动作间 停顿的参考时间，取决于手指动作的熟练程度，同时决定了手指动作序列产生的速度，即输 入指令和数据的速度。摩尔斯电码和鼠标的大量实践表明，用户手指动作和动作间的停顿 所对应的时间长度仅仅是一种相对的"长短"差异，W用户可自然感知其时间差异为准，并 不需要准确计量或强迫用户去适应某种约束规则，而手指动作识别模块也可自主"地适 应用户的动作习惯并且准确地识别处理。
[0099] 摩尔斯电码和鼠标的大量实践同时还表明，上述长短有序的简单动作及其自然停 顿符合手指的动作习惯，操作手指经过简单适应就能迅速掌握该种有节奏的动作或动作组 合的操作方式。事实上，本发明所述操作方式具体地指明了动作的运动方向和数量（即动 作次数和时间长度）两大基本要素，由于大脑无需预先将操作解析为具体的动作序列，所 需动作及其停顿自然有序，因此操作的意识一旦产生，操作手指动作即可"不假思索"地与 大脑的动作意识同步，W接近本能的方式自然连续地完成由具有相关性的一次或多次手指 动作。
[0100] 由上述描述可知，由于本发明所述人机交互方法所需的任一操作都是由具有相关 性的一次或多次手指动作及动作间的停顿组成，并且任一动作除操作手指的运动方向和动 作及停顿所保持的时间不同W外都是简单的重复，操作时不存在具体操作方式的认知压 力。
[0101] 第=，如图1步骤S30所示，手持装置提供的手指动作采集模块采用实体按键、虚 拟按键、触控面板、触摸屏或体位传感器来实时采集一系列W时无时有且长短有序的信号 规律所表示的手指动作序列，如图2~图2C实施例所示采用机械按键的具体实现，或者如 图3实施例所示采用触控面板的具体实现，并且具体实现所采用的技术已经成熟公知。
[0102] 具体地，所述信号可W采用触点式按键的实体按键、或者采用无触点按键的实体 按键、或者采用触控面板或触摸屏上可操作的虚拟按键、或者采用上述=种按键形式的任 意组合来采集操作手指的点击和按压动作，不局限于图2~图2C实施例所示的机械触点式 按键；同时还可W采用触控面板、触摸屏或体位传感器来采集操作手指的滑动手势，不局限 于图3实施例所示触控面板。
[0103] 技术上，操作手指用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势作用于手持装置所 设的实体按键、虚拟按键、触控面板、触摸屏或体位传感器上，一次手指动作唯一对应产生 一个信号，并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持的时间一致。操作手指作用于具 体操作方位的动作、动作间的停顿及其保持的时间长度，即一系列由动作有无及其时间长 短组成的手指动作序列，自然产生一系列时无时有且长短有序的信号规律，具体包括；短促 的点信号、保持一定时间的长信号、短暂的停顿、保持一定时间的间隔。
[0104] 由上述描述可知，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的停 顿及其相应的时间长度组成，用W表示操作手指作用于手指动作采集模块的手指动作序 列，每一个信号都唯一对应一次手指动作，并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持 的时间一致。
[0105] 若W-个基准时间（t)为计量单位，理论上点信号为It,长信号保持或超过3t，停 顿为It,间隔保持或超过3t，在实际应用中所述基准时间（t)作为手指动作及停顿的参考 时间，取决于手指动作的熟练程度，同时决定了输入指令和数据的速度。摩尔斯电码和鼠标 的大量实践表明，用户手指动作和动作间的停顿所对应的时间长度仅仅是一种相对的"长 短"差异，W用户可自然感知其时间差异为准，并不需要准确计量或强迫用户去适应某种约 束规则，而手指动作识别模块也可W"自主"地适应用户的动作习惯并且准确地识别处理。
[0106] 第四，如图1步骤S40所示，手指动作识别模块通过操作手指动作间的自然停顿和 相关性，识别W信号规律表示的手指动作序列中包含的操作方位和操作方式，所述操作方 位即手指的运动方向，操作方式即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿，它 是体现本发明核屯、构思的关键技术特征。
[0107] 上述手指动作采集模块所采集的时无时有且长短有序的信号规律代表操作手指 有规律的微小动作序列，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的停顿 及其相应的时间长度组成。摩尔斯电码的大量实践表明，该种时无时有且长短有序的信号 规律可W用于准确表达和传递信息，并且能够被准确地识别和处理；首先，操作手指可W自 然连续地完成一种操作所需具有相关性的一次或多次重复动作，开始另一操作之前会自然 存在一定时间的间隔；其次，保持一定时间的动作是一组相关重复动作最自然的结束符； 再者，从任一操作方位转移到另一操作方位的动作自然表明其动作间不再存在相关性。
[0108] 技术上，操作手指采用点击、按压动作或滑动手势作用于手指动作采集模块的手 指动作序列W其对应信号规律中的信号间隔、长信号W及操作方位变化=者为标识，分组 所得的动作或者动作组合，即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿，可W准 确识别出操作手指在具体方位上点击、双击、按压、点按共4种操作方式。
[0109] 具体地，采用点击和按压动作作用于如图2~图2C实施例所示的按键装置时，具 体操作方位上的点击、双击、按压操作依序对应一个点信号、连续两个中间有停顿的点信 号、一个长信号=种动作或动作组合，随着鼠标的普及已被用户熟知；点按操作对应一个或 多个中间有停顿的点信号随后有一个长信号的动作组合，即点击和按压的动作组合或者双 击和按压的动作组合。采用滑动手势作用于如图3~图3G实施例所示的触控面板时，八 个外部操作方位的点击、双击和按压操作依次对应W操作手指所在位置为中屯、沿其八个外 部方位滑动一次、连续两次中间有停顿的滑动和滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手 势；点按操作为连续两次中间有停顿的滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手势。
[0110] 进一步，采用滑动手势操作时，路径至少具有一个拐点的滑动手 势和路径至少具 有一个交叉点的滑动手势表明其具体操作方位为中方位。中方位的操作方式具体包括：如 图3B所示的滑动手势示意图，产生一个明显拐点的动作曲线3011为点击；如图3C和图3D 所示的滑动手势示意图，产生两个明显拐点的动作曲线3021或者连续两条中间有停顿并 且各自产生一个明显拐点的动作曲线3022为双击；如图3E所示的滑动手势示意图，产生一 个交叉点的动作曲线3031为按压；如图3F和3G所示的滑动手势示意图，产生=个或=个 W上明显拐点的动作曲线3041或者产生两个或两个W上交叉点的动作曲线3042为点按。
[0111] 由上述描述可知，用户的操作手指采用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势 作用于手指动作采集模块时，手指动作识别模块可W在其对应产生的信号规律中根据手指 动作间的自然停顿和相关性准确识别出操作手指针对具体操作方位执行点击、双击、按压 和点按4种具体操作方式的操作意图。
[0112] 值得注意的是，本发明把具有相关性的动作或动作组合识别为一次具体操作，不 同于现有的键盘、鼠标、触控面板或触摸屏装置把每一动作都当成独立的操作，从而使操作 手指通过最自然的点击、按压动作或滑动手势的简单组合来执行4种操作意图。例如，按住 具体操作方位产生一个具体的"按压"操作，不像键盘或典型的T9装置一样重复输出按键 信号。再如，连续两次中间有停顿的滑动手势识别为一个具体的"双击"操作，不像现有触 控面板或触摸屏装置一样产生两次滑动信号。简单说，所述操作方式由具有相关性的一次 或多次手指动作及动作间的停顿组成，手指动作的次数、保持时间和动作间的停顿都是一 种具体操作的组成。
[0113] 优选地，操作手指的4种操作方式可十六进制代码的方式表示为；〇x01(点 击）、0x02 (双击）、0x04 (按压）、0x08 (点按）。
[0114] 第五，如图1步骤S50所示，信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方 式，向目标机器系统输出一种包含操作方位和操作方式的非编码式代码，用W输入指令和 数据。每一个编码都包含具体的操作方位和操作方式，并且明确对应具有相关性的一次或 者多次手指动作及动作间的停顿。
[0115] 具体地，由于操作手指在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提下依据最 自然的方位直觉也能够准确定位其操作手指所在位置W及W其所在位置为中屯、的八个外 部方位，即；中、上、下、左、右、左上、左下、右上、右下共9个具体操作方位，进一步由于操作 手指采用最简单自然的动作习惯产生一次或多次具有相关性的点击、按压动作或滑动手势 并作用于手指动作采集模块的具体操作方位，即可实现点击、双击、按压、点按共4种具体 操作方式的操作意图，因此信号输出处理模块可W根据用户手指作用于9个具体操作方位 的4种具体操作方式组合产生36个独立唯一的手指动作识别编码。
[0116] 所述手指动作识别编码在本质上是一种不直接提供目标机器系统（如计算机、智 能设备或电子装置）所对应指令和数据且不与任何目标机器系统有关的非编码式代码，W 利于目标机器系统按照其功能需要对手指动作识别编码进行转化、映射或逻辑处理后生成 各自需要的控制信号。
[0117] 进一步，由于本发明所述手持信号输出装置的操作方位具有上下左右都完全对称 平衡的特点，并且操作手指通过点击、按压动作或滑动手势作用于任一操作方位的操作方 式具有一致性，信号输出处理模块通过感应模块（可W是角速度传感器即俗称的"巧螺仪" 或重力感应器）检测手持装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即操作手 指的运动方向，操作时不会有任何具体操作方位及其具体操作方式的认知差异。
[0118] 优选地，请参照表1，信号输出处理模块输出的包含操作方位和操作方式的非编码 式代码，即手指动作识别编码W十六进制代码的方式表示为：
[0119] 表 1
[0120]
【主权项】
1. 一种手持信号输出装置，其特征在于，包括： 手指动作采集模块，用于实时采集与一系列以时无时有且长短有序的信号规律对应的 操作手指有规律的微小动作序列； 手指动作识别模块，用于通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中包含 的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关性的 一次或多次手指动作及动作间的停顿； 信号输出处理模块，用于根据手持信号输出装置的握持方式向目标机器系统输出包含 上述操作方位和操作方式的非编码式代码以用于输入指令和数据。
2. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述手指动作采集模块包 括触点式按键的实体按键、无触点按键的实体按键、触控面板、触摸屏或体位传感器中的任 意一种或多种组合。
3. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述手指动作采集模块用 于应对作用于其上的每一次手指动作产生唯一一个信号，并且信号的时间长度与手指动作 保持的时间一致。
4. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，还包括感应模块，所述感应 模块用于根据手持信号输出装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即操作 手指的运动方向。
5. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述手指动作采集模块包 括微动机构、机械式触点、导向结构和复位机构，微动结构包括接触体和导向体，接触体用 于与环设的机械式触点接触，导向结构用于包围导向体，导向体、导向结构和机械式触点的 设置方位相互匹配，复位机构安装于微动机构的底端。
6. 根据权利要求5所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述导向结构为"米"字形， 所述导向体相匹配地设置为"米"字形，所述机械式触点分布于沿导向结构导向的四个正向 方位。
7. -种手持装置输出信号的方法，其特征在于，包括步骤： 由手持装置提供手指动作采集模块，以单手自然握持手持装置，以相应的操作手指自 然触及手指动作采集模块； 操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置以及以其为中心沿 八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列； 手指动作采集模块实时采集一系列以时无时有且长短有序的信号规律所表示的手指 动作序列； 手指动作识别模块通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中包含的操作 方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关性的一次或 多次手指动作及动作间的停顿； 信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方式，向目标机器系统输出包含上述 操作方位和操作方式的非编码式代码以用于输入指令和数据。
8. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述微小动作序列 包括点击、按压动作或滑动手势中的一种或多种。
9. 根据权利要求8所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述点击动作包括 单次点击和多次点击，所述按压动作包括持续按压和结合点击动作后的持续按压，所述滑 动手势包括路径至少具有一个拐点的滑动手势、路径至少具有一个交叉点的滑动手势以及 路径由操作手指所在位置指向其八个外部方位的滑动手势。
10. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述操作方位用于 指明操作手指的运动方向，操作方位不需要预先辨识和定位操作位置或者在操作位置间来 回移动。
11. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述操作方式还包 括由手指动作的次数、保持时间和动作间的停顿组成的具体操作，在同一所述操作方位上 采用简单的动作或动作组合以用于实现多种所述操作方式。
12. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述手指动作序列 采用一系列信号、停顿及其相应时间长度组成的信号规律来表示，所述时间长度为相对的 无需准确计量的长短差异。
13. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，还包括步骤：提供 感应模块用于根据手持信号输出装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即 操作手指的运动方向。
【专利摘要】本发明公开了一种手持装置输出信号的方法，包括步骤：单手自然握持手持装置并以操作手指自然触及手指动作采集模块，沿操作手指所在位置及其八个外部方位产生有规律的微小动作序列；手指动作识别模块识别操作手指的运动方向即操作方位，并且把具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿识别为一种具体的操作方式；同一操作方位上采用简单的动作或动作组合可以实现多种操作方式，由信号输出处理模块输出包含操作方位和操作方式的非编码式代码，用以向目标机器系统输入指令和数据。本发明还公开了一种手持信号输出装置。本发明的有益效果在于：操作手指采用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势即可操作人机接口。
【IPC分类】G06F3-01, G06F21-83
【公开号】CN104866097
【申请号】CN201510266322
【发明人】林金城
【申请人】厦门日辰科技有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月22日
【技术领域】
[0001] 本发明设及计算机、智能设备或电子装置输入指令和数据的人机交互领域，尤其 设及手持信号输出装置和手持装置输出信号的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，键盘、鼠标、触控面板或触摸屏是最常见的输入装置，普遍应用于计算机、智 能设备或电子装置上，用于向目标机器输入指令和数据，其具体实现技术已普遍成熟，其操 作方式（即人机交互方法）已被用户熟知。
[0003] 具体来说，键盘上键位布局必须符合人体学的基本要求，严重限制其进一步小型 化（微型化）的可能，由于输入信息时用户必须辨识键位或者记忆键位，手指必须在键位布 局间上下左右来回移动，操作时要保持双手与键盘的位置关系及体位姿势，双手和十指必 须协调配合，用户很难在移动（运动）场景中使用键盘输入信息，第=者也很容易通过键位 分析窃取用户隐私信息；该些实际问题可W说是目前键盘在技术上无法跨越的障碍。鼠标 所能输入的指令和信息依赖其对屏幕对象的操作，限制了鼠标输入信息的丰富性和效率， 同时鼠标要求在某些平面上使用才能正常移动定位，许多应用场合不能适合，用户在操作 时必须保持手、鼠标与操作平面的相对位置关系，极其容易疲劳甚至带来所谓"鼠标手"的 职业病。应用触控技术的最大局限性在于操作手指必须与触控面板或触摸屏保持接触，并 且要有合适的体位姿势，该在很多应用场合下无法使用，如操作智能电视、教学演示或者运 动状态；进一步，基于多点触控方法的触摸屏作为一种输入装置，其虚拟按键和操作对象的 设计依然不能摆脱人体学的限制，很难进一步小型化甚至微型化设计，并且容易被（无意） 误操作。此外，现有各种人机交互方式还存在容易泄漏用户隐私等实际问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对目前人机交互方法存在的实际问题，尤其是相 应输入装置受限于人体学的要求无法进一步小型化甚至微型化、不能普遍适用于不同应用 场景、操作时要求保持体位姿势并且容易泄漏隐私信息等共性问题提供一种手持信号输出 装置和手持装置输出信号的方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案为：
[0006] 一种手持信号输出装置，包括：
[0007] 手指动作采集模块，用于实时采集与一系列W时无时有且长短有序的信号规律对 应的操作手指有规律的微小动作序列；
[000引手指动作识别模块，用于通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中 包含的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关 性的一次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0009] 信号输出处理模块，用于根据手持信号输出装置的握持方式向目标机器系统输出 包含上述操作方位和操作方式的非编码式代码W用于输入指令和数据。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：
[0011] 一种手持装置输出信号的方法，包括步骤：
[0012] 由手持装置提供手指动作采集模块，W单手自然握持手持装置，W相应的操作手 指自然触及手指动作采集模块；
[0013] 操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置W及W其为中 屯、沿八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列；
[0014] 手指动作采集模块实时采集一系列W时无时有且长短有序的信号规律所表示的 手指动作序列；
[0015] 手指动作识别模块通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中包含的 操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关性的一 次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0016] 信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方式，向目标机器系统输出包含 上述操作方位和操作方式的非编码式代码W用于输入指令和数据。
[0017] 本发明的有益效果在于；所述手持信号输出装置结构简单并且不受人体学的限 审IJ，满足小型化甚至微型化设计的需要；操作时W左手或右手自然握持手持装置，W相应的 手指特别是拇指自然触及手指动作采集模块实现操作，消除了人机关系的约束，操作时既 不需要保持人体与机器的位置关系，也不需要保持操作体位姿势；所述手持装置输出信号 的方法消除具体操作方位和操作方式的认知压力，操作手指按照最简单自然的方位直觉和 动作本能，在手指所在位置W及W其为中屯、沿八个外部方位上产生一系列有规律的微小动 作序列，无需复杂的学习、记忆或训练，操作时无需刻意协调双手或十指间的动作，无需辨 识具体操作位置或者在操作位置间来回移动，并且可通过目标机器系统图形用户界面的布 局、视感和响应来帮助用户迅速产生进一步操作的动作意识，实现一种用户意识、动作、视 觉=位一体的人机交互方法。本发明解决现有输入装置无法进一步小型化甚至微型化、任 意一种装置不能单独有效实现输入指令和数据的全部功能，并且不能普遍适用于不同的应 用场景和用户群体、相关操作方式的动作相对复杂并且要求刻意保持操作体位姿势、操作 时需要识别键位来回移动并且容易泄漏隐私信息的实际问题，尤其适合广大未受过专口训 练的普通用户操作人机接口、满足在运动状态下使用W及长时间操作的使用需要。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例的手持信号输出装置的人机交互方法的流程图。
[0019] 图2是本发明实施例的手持信号输出装置采用机械按键具体实现的示意图。
[0020] 图2A是图2中A-A剖面图。
[0021] 图2B是图2中按键电路原理图。
[0022] 图2C是图2中机械按键硬件消抖的R-S触发器原理图。
[0023] 图3是本发明实施例的手持信号输出装置采用触控面板具体实现的示意图。
[0024] 图3A是图3的触控面板滑动手势操作示意图。
[0025] 图3B~图3G是产生明显拐点或交叉点动作曲线的滑动手势示意图。
[0026] 图4是本发明实施例的手持信号输出装置的图形用户界面的操作对象布局示意 图。
[0027] 图4A是本发明实施例的手持信号输出装置的一种应用于英文字母输入的软件界 面。
[002引图4B是本发明实施例的手持信号输出装置的一种应用于中文拼音输入的软件界 面。
[0029] 图4C是本发明实施例的手持信号输出装置在中文输入时选字的软件界面示意 图。
[0030] 图5A是本发明实施例的手持信号输出装置应用于九格分区定位屏幕光标位置的 屏幕逻辑区域示意图。
[0031] 图5B是图5A的屏幕逻辑区域进一步九格分区定位的示意图。
[0032] 图5C是图5A的屏幕显示区域=次分区定位屏幕光标位置的效果图。
[0033]图6是本发明实施例的手持信号输出装置单手握持并W单指操作示意图。
[0034] 图6A是本发明实施例的手持信号输出装置应用于智能电视微信聊天的示意图。
[0035] 图6B是本发明实施例的手持信号输出装置应用于电子锁密码开锁的示意图。
[0036]图7A是本发明实施例的手持信号输出装置作为装配在汽车方向盘上的按键输入 导航地址的示意图。
[0037] 图7B是本发明实施例的手持信号输出装置作为装配在平板电脑上的按键玩电子 游戏的示意图。
[003引图7C是本发明实施例的手持信号输出装置作为智能手机向智能电视输入信息的 不意图。
[0039]图7D是本发明实施例的手持信号输出装置作为专用小键盘操作工业控制计算机 的不意图。
[0040]图8是本发明实施例的手持信号输出装置的结构框图。
[0041] 图9是本发明实施例的手持装置输出信号的方法的流程图。
[00创标号说明：
[0043] 2001/2002/2003/2004、机械式触点；2010、微动机构；2012、"米"字形导向结构； 2013、限位结构；2015、复位机构；2020、定位部；
[0044] 3001、触控面板；3011、产生一个明显拐点的动作曲线；3021、产生两个明显拐点 的动作曲线；3022、连续两条中间有停顿并且各自产生一个明显拐点的动作曲线；3031、产 生一个交叉点的动作曲线；3041、产生S个或S个W上明显拐点的动作曲线；3042、产生两 个或两个W上交叉点的动作曲线；
[0045] 4101/4102/4104/4108/4401/4402/4404/4408、操作对象；
[0046] 5001、显示区域；5010、逻辑区域；5011、光标位置；5021、分区标线；5031、目标位 置；
[0047] 6001、智能电视；6002、电子锁；
[0048] 7001、方向盘；7002、平板电脑；7003、工业控制计算机；
[0049] 8001、手指动作采集模块；8002、手指动作识别模块；8003、信号输出处理模块。
【具体实施方式】
[0化0] 为详细说明本发明 的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，W下结合实施方式 并配合附图详予说明。
[0051] 本发明最关键的构思在于；(1).在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提 下，用户依据直觉也能够准确定位其操作手指所在位置W及W其为中屯、的八个外部方位； 口).摩尔斯电码和鼠标的大量实践表明，用户的操作手指可W自然连续地完成一种操作所 需具有相关性的一次或多次重复动作；口).摩尔斯电码的大量实践同时还表明，长短有序 的简单动作及动作间的自然停顿所对应产生的信号规律可W用于准确表达和传递信息并 且可识别处理；(4).若用户的操作手指在每个具体操作方位上有4种简单动作或动作组合 的操作方式，则9个操作方位可唯一产生36种信号用于操作人机接口。
[0化2] 请参阅附图8,一种手持信号输出装置，包括：
[0053] 手指动作采集模块8001，用于实时采集与一系列W时无时有且长短有序的信号规 律对应的操作手指有规律的微小动作序列；
[0化4] 手指动作识别模块8002,用于通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规 律中包含的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有 相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0化5] 信号输出处理模块8003,用于根据手持信号输出装置的握持方式向目标机器系统 输出包含上述操作方位和操作方式的非编码式代码W用于输入指令和数据。其中，所述手 指动作采集模块8001是一种能够通过操作手指沿具体操作方位有规律的微小动作序列对 应产生时无时有且长短有序的信号规律的输入装置，并且所述操作方位指明操作手指的运 动方向，不代表手指动作采集模块的物理结构。
[0056] 所述操作手指的微小动作序列包括点击、按压动作或滑动手势中的一种或多种的 组合。其中，点击动作包括单次点击和多次点击，按压动作包括持续按压和结合点击动作后 的持续按压，滑动手势包括路径至少具有一个拐点的滑动手势、路径至少具有一个交叉点 的滑动手势W及路径由操作手指所在位置指向其八个外部方位的滑动手势。
[0057] 手指动作采集模块8001可W采用触点式按键的实体按键、或者采用无触点按键 的实体按键、或者采用触控面板或触摸屏上可操作的虚拟按键、或者采用上述=种按键形 式的任意组合来采集操作手指的点击和按压动作；同时还可W采用触控面板、触摸屏或体 位传感器来采集操作手指的滑动手势。
[005引操作手指用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势作用于手持装置所设的实体 按键、虚拟按键、触控面板、触摸屏或体位传感器上，一次手指动作唯一对应产生一个信号， 并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持的时间一致。操作手指作用于具体操作方位 的动作、动作间的停顿及其保持的时间长度，即一系列由动作有无及其时间长短组成的手 指动作序列，自然产生一系列时无时有且长短有序的信号规律，具体包括；短促的点信号、 保持一定时间的长信号、短暂的停顿、保持一定时间的间隔。
[0059]由上述描述可知，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的停 顿及其相应的时间长度组成，用W表示操作手指作用于手指动作采集模块的手指动作序 列，每一个信号都唯一对应一次手指动作，并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持 的时间一致。
[0060] 若W-个基准时间（t)为计量单位，理论上点信号为It,长信号保持或超过3t，停 顿为It,间隔保持或超过3t，在实际应用中所述基准时间（t)作为手指动作及动作间停顿 的参考时间，取决于手指动作的熟练程度，同时决定了输入指令和数据的速度。摩尔斯电码 和鼠标的大量实践表明，用户手指动作和动作间的停顿所对应的时间长度仅仅是一种相对 的"长短"差异，W用户可自然感知其时间差异为准，并不需要准确计量或强迫用户去适应 某种约束规则，而手指动作识别模块也可自主"地适应用户的动作习惯并且准确地识别 处理。
[0061] 如图2和图2A所示采用机械按键具体实现的手持信号输出装置实施例对应于一 种典型按键形式的具体实现，在拇指自然触及的位置上设有一个可供拇指操作的微动机构 2010,该机构可W向内按压或者在内部"米"字形导向结构2012的约束下沿其上、下、左、 右、左上、左下、右上、右下八个外部方位活动，并且可在内部复位机构2015的帮助下自动 复位。该微动机构在向内按压到位后借助限位结构2013限制其向八个外部方位活动的能 力。
[0062] 所述微动机构2010包括一倒锥形的接触体，在该接触体的左上、左下、右上、右下 四个方位对应的位置各设有一个机械式触点2001、2002、2003和2004。微动机构在操作 时触动其中任意一个、或者任意相邻两个、或者全部四个，具体是；拇指带动微动机构W其 所在位置为中屯、向左上、左下、右上、右下四个外部方位活动时分别触动机械式触点2001、 2002、2003、2004,向上活动时同时触动机械式触点按键2001和2003,向下活动时同时触动 机械式触点2002和2004,向左活动时同时触动机械式触点2001和2002,向右活动时同时 触动机械式触点按键2003和2004,拇指向内按压时同时触动机械式触点按键2001、2002、 2003和2004,因此该微动机构在操作时可组合产生对应9个操作方位的9种不同按键或按 键组合信号。
[0063] 由于所述装置的按键数量极少，可W采用成熟公知的独立式按键结构具体实现， 如图2B按键电路原理图所示，按键处理程序可采用定时扫描的方式处理按键或按键组合 信号。值得注意的是，由于机械式触点在闭合和松开时通常伴随一定时间的抖动现象，并且 两个或两个W上机械式触点在闭合时难免存在闭合时间不同步的现象，按键处理程序应采 用合适的延时来消除按键抖动W及按键组合闭合时差，确保用户手指的按键动作被准确可 靠地识别。进一步，同样由于按键数量极少，机械式触点按键也可W采用硬件方法消除按键 抖动，例如采用两个"与非"口构成一个R-S触发器实现按键消抖，如图2C按键消抖的R-S 触发器原理图所示。
[0064] 进一步，所述微动机构2010在其与手指接触面上设有八个外部方位的定位部 2020,帮助用户依靠触觉反馈准确识别并定位操作方位。该定位部的触觉反馈、机械按键的 助力反馈、微动机构的助力反馈共同形成节奏鲜明的人机交互操作体验，实现用户意识和 动作的协调一致。
[00化]如图3所示，一种手持信号输出装置采用触控面板的实施例。在本实施例中，对 应于一种典型滑动手势的具体实现，W拇指自然触及的位置为中屯、布置一个面积不大于 20mmX20mm的触控面板3001。触控面板一般采用稳定性和灵敏度较高的电容式触控面板， 并且在表面覆盖硬质塑胶或玻璃保护层，随着触控面板和触摸屏的普及应用，其技术实现 已成熟公知。值得注意的是，触控面板的面积W保证手势识别的基本需要为准，过大尺寸不 便于长时间握持操作，而过小尺寸不利于手势识别，两种情况都会导致操作效率和准确性 的下降。
[0066] 如图3A触控面板滑动手势操作示意图所示，采用滑动手势操作时，每一个滑动手 势至少包含手指接触面板、继而在面板上滑动、最后手指离开面板=个步骤。每一个滑动手 势作为一次能够产生信号的手指动作，具体包括；如图3B所示的路径至少具有一个拐点的 滑动手势、如图3E所示的路径至少具有一个交叉点的滑动手势W及W操作手指所在位置 为中屯、沿其八个外部方位滑动的滑动手势，因此操作手指在触控面板上滑动手势可产生对 应9个操作方位的操作信号。
[0067] 具体地，路径至少具有一个拐点或交叉点的滑动手势表明其具体操作方位为中方 位，W操作手指所在位置为中屯、沿其八个外部方位滑动的滑动手势对应的操作方位为其指 向的方位，具体是：任意位置从下到上滑动代表上方位；任意位置从上到下滑动代表下方 位；任意位置从右到左滑动代表左方位；任意位置从左到右滑动代表右方位；任意位置从 右下到左上滑动代表左上方位；任意位置从右上到左下滑动代表左下方位；任意位置从左 下到右上滑动代表右上方位；任意位置从左上到右下滑动代表右下方位。
[0068] 进一步，采用滑动手势操作时，所述信号的时间长度（即手势动作保持的时间）具 体为滑动动作停止后操作手指在触控面板或触摸屏目标方位上保持接触的时间长度，如图 3A触控面板滑动手势操作示意图所示，手指离开触控面板前停留的时间，信号间停顿的时 间长度（即两次手势动作间的间隔）具体为操作手指离开触控面板或触摸屏的时间长度。 如果采用先进的体位识别技术采集用户手指的手势动作，所述时间长度为滑动动作停止后 手指在体位传感器识别区内保持悬停的时间长度。
[0069] 进一步，与当前各种触控面板或触摸屏应用显著不同的是，用户拇指W及其它身 体部位在触控面板上的点击（触碰）动作将被忽略，仅W滑动手势操作确保手势动作如实 代表用户的操作意图，避免出现常见的误操作现象。
[0070] 除此W外，本发明未对操作手指在触控面板或触摸屏上的多点触控操作进行明确 定义，具体应用中可按照目标机器系统（如计算机、平板电脑、智能电视等）的实际功能需 要扩展多点触控手势操作，如将多点触控手势 应用于对象拖放、缩放、旋转和视图滚动等操 作。
[0071] 所述手指动作识别模块8002可W是一套用于通过手指动作间的自然停顿和相关 性，识别手指动作序列所对应产生的信号规律中包含的操作方位和操作方式的专用软件， 所述操作方位即手指的运动方向，操作方式即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间 的停顿。
[0072] 上述手指动作采集模块8001所采集的时无时有且长短有序的信号规律代表操作 手指有规律的微小动作序列，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的 停顿及其相应的时间长度组成。摩尔斯电码的大量实践表明，该种时无时有且长短有序的 信号规律可W用于准确表达和传递信息，并且能够被准确地识别和处理；首先，操作手指可 W自然连续地完成一种操作所需具有相关性的一次或多次重复动作，开始另一操作之前会 自然存在一定时间的间隔；其次，保持一定时间的动作是一组相关重复动作最自然的结束 符；再者，从任一操作方位转移到另一操作方位的动作自然表明其动作间不再存在相关性。
[0073] 操作手指采用点击、按压动作或滑动手势作用于手指动作采集模块的手指动作序 列W其对应信号规律中的信号间隔、长信号W及操作方位变化=者为标识，分组所得的动 作或者动作组合，即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿，可W准确识别出 操作手指在具体方位上点击、双击、按压、点按共4种操作方式。
[0074] 具体地，采用点击和按压动作作用于如图2~图2C实施例所示的按键装置时，具 体操作方位上的点击、双击、按压操作依序对应一个点信号、连续两个中间有停顿的点信 号、一个长信号=种动作或动作组合，随着鼠标的普及已被用户熟知；点按操作对应一个或 多个中间有停顿的点信号随后有一个长信号的动作组合，即点击和按压的动作组合或者双 击和按压的动作组合。采用滑动手势作用于如图3实施例所示的触控面板时，八个外部操 作方位的点击、双击和按压操作依次对应W操作手指所在位置为中屯、沿其八个外部方位滑 动一次、连续两次中间有停顿的滑动和滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手势；点按 操作为连续两次中间有停顿的滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手势。
[0075] 进一步，采用滑动手势操作时，路径至少具有一个拐点的滑动手势和路径至少具 有一个交叉点的滑动手势表明其具体操作方位为中方位。中方位的操作方式具体包括：如 图3B所示的滑动手势示意图，产生一个明显拐点的动作曲线3011为点击；如图3C和图3D 所示的滑动手势示意图，产生两个明显拐点的动作曲线3021或者连续两条中间有停顿并 且各自产生一个明显拐点的动作曲线3022为双击；如图3E所示的滑动手势示意图，产生一 个交叉点的动作曲线3031为按压；如图3F和3G所示的滑动手势示意图，产生=个或=个 W上明显拐点的动作曲线3041或者产生两个或两个W上交叉点的动作曲线3042为点按。
[0076] 由上述描述可知，用户的操作手指采用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势 作用于手指动作采集模块时，手指动作识别模块可W在其对应产生的信号规律中根据手指 动作间的自然停顿和相关性准确识别出操作手指针对具体操作方位执行点击、双击、按压 和点按4种具体操作方式的操作意图。
[0077] 值得注意的是：本发明把具有相关性的动作或动作组合识别为一次具体操作，不 同于现有的键盘、鼠标、触控面板或触摸屏装置把每一动作都当成独立的操作，从而使操作 手指通过最自然的点击、按压动作或滑动手势的简单组合来执行4种操作意图。例如，按住 具体操作方位产生一个具体的"按压"操作，不像键盘或典型的T9装置一样重复输出按键 信号。再如，连续两次中间有停顿的滑动手势识别为一个具体的"双击"操作，不像现有触 控面板或触摸屏装置一样产生两次滑动信号。简单说，所述操作方式由具有相关性的一次 或多次手指动作及动作间的停顿组成，手指动作的次数、保持时间和动作间的停顿都是一 种具体操作的组成。
[007引所述信号输出处理模块8003是一种能够根据手持信号输出装置的握持方式输出 包含操作方位和操作方式的非编码式代码的接口程序，用W向目标机器系统输入指令和数 据。
[0079] 由于操作手指在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提下依据最自然的 方位直觉也能够准确定位其操作手指所在位置W及W其所在位置为中屯、的八个外部方位， 良P;中、上、下、左、右、左上、左下、右上、右下共9个具体操作方位，进一步由于操作手指采 用最简单自然的动作习惯产生一次或多次具有相关性的点击、按压动作或滑动手势并作用 于手指动作采集模块的具体操作方位，即可实现点击、双击、按压、点按共4种具体操作方 式的操作意图，因此信号输出处理模块可W根据用户手指作用于9个具体操作方位的4种 具体操作方式组合产生36个独立唯一的手指动作识别编码。
[0080] 所述手指动作识别编码在本质上是一种不直接提供目标机器系统（如计算机、智 能设备或电子装置）所对应指令和数据且不与任何目标机器系统有关的非编码式代码，w利于目标机器系统按照其功能需要对手指动作识别编码进行转化、映射或逻辑处理后生成 各自需要的控制信号。
[0081] 进一步，由于本发明所述手持信号输出装置的操作方位具有上下左右都完全对称 平衡的特点，并且操作手指通过点击、按压动作或滑动手势作用于任一操作方位的操作方 式具有一致性，信号输出处理模块通过感应模块（可W采用角速度传感器即俗称的"巧螺 仪"或重力感应器）检测手持装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即操作 手指的运动方向，操作时不会有任何具体操作方位及其具体操作方式的认知差异。
[0082] 请参阅附图9,一种手持装置输出信号的方法，包括步骤：
[0083] S1、由手持装置提供手指动作采集模块，W单手自然握持手持装置，W相应的操作 手指自然触及手指动作采集模块；
[0084] S2、操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置W及W其 为中屯、沿八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列；
[0085] S3、手指动作采集模块实时采集一系列W时无时有且长短有序的信号规律所表示 的手指动作序列；
[0086] S4、手指动作识别模块通过操作手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律 中包含的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，操作方式即具有相关性 的一次或多次手指动作及动作间的停顿；
[0087] S5、信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方式，向目标机器系统输出 包含操作方位和操作方式的非编码式代码，用W输入指令和数据。
[008引首先要说明的是，现有的人机交互方法在不同程度上都存在具体操作方位和 (或）操作方式的认知压力，例如操作时要预先辨识和定位操作位置、刻意保持人体与机器 的位置关系甚至要保持操作体位姿势，相关的操作方式需要由大脑预先"解读"成具体的 动作序列，用户需要经过学习、记忆和反复训练才能有效操作人机接口，操作时需要协调双 手或十指间的动作或者要在操作位置间来回移动等，因而不能普遍适用于不同的应用场景 (如在运动状态下操作）和用户群体（尤其是广大未受过专口训练的普通用户）操作人机 接口。
[0089] 本发明所述的自然，是相对于现有人机交互方法的种种规则和约束而言的一种方 法，操作时W单手自然握持手持装置，W相应的操作手指自然触及手指动作采集模块并按 照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置W及W其为中屯、沿八个外部方位上 产生一系列有规律的微小动作序列即可操作人机接口。具体地，意识是一切运动的起源，而 人机接口的操作是通过明确指明运动的方向和数量两大基本要素的一系列动作来具体实 现的。本发明用最自然的方位认知能力（方向感）把用户的脑、手、眼密切关联起来，消除 人机关系的约束，消除具体操作方位和操作方式的认知压力，自动识别具有相关性的一次 或多次手指动作及动作间的停顿，从而让用户能够用最简单自然的方位直觉和简单动作或 动作组合去去操作人机接口，并且通过手指动作采集模块的操作反馈和图形用户界面的视 觉反馈建立进一步动作意识，实现一种用户意识、动作、视觉=位一体的人机交互方法。简 单说，就是使操作手指的动作"不假思索"地与大脑的动作意识同步，W-种接近"本能"的 方式操作人机接口。
[0090] 上述方案在具体实现方式上，可参照图1所示的人机交互方法的流程图。
[0091] 第一，如图1步骤S10所示，本发明与现有的键盘、鼠标及触控面板或触摸屏装置 不同，所述手持装置的最佳实现是一种适合单手握持并W单指操作的超小型输入装置，如 图2~图2C采用机械按键具体实现的手持装置实施例所示，操作手指采用最简单自然的点 击或按压动作来操作手持装置提供的微动机构，或者如图3采用触控面板具体实现的手持 装置实施例所示，操作手指采用最简单自然的滑动手势来操作手持装置提供的触控面板。
[0092] 具体地，如图6单手握持并W单指操作的示意图所示，用户按照各自的偏好W左 手或右手单手自然握持实施例所示的手持装置或者将其佩戴在食指上并自然握持，W相应 的拇指自然触及并操作手指动作采 集模块，操作时既不需要保持人体与装置的位置关系， 也不需要保持操作体位姿势。由于拇指操作时具有灵活度和力度完美平衡的特点，所需动 作简单自然，并且由于拇指可与食指或手掌配合实现及保持各种准确而自然的动作，因此 实施例所示手持装置最适合于长时间操作，并且其操作不受用户状态（静止或运动）的影 响。
[0093] 进一步，如图6单手握持并W单指操作的示意图所示，所述手持装置的操作方位 总是W拇指所在位置W及W其所在位置为中屯、向八个外部方位依序展开，并且操作手指一 次只能沿一个具体方位产生动作。方位认知（方向感）是人类对外界空间感受的第一认 知和一切运动或动作的基础，在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提下，用户依 据最自然的方位直觉也能够准确定位手指的操作方位，即操作手指所在位置W及W其所在 位置为中屯、的八个外部方位，具体是：中、上、下、左、右、左上、左下、右上、右下共9个操作 方位。由于用户在操作时无需预先辨识和定位具体操作位置，无需协调双手或十指间的动 作，无需在操作位置间来回移动，因此动作意识一旦产生，操作手指即可依据最自然的方位 直觉沿具体方位产生一系列有规律的微小动作序列，不存在具体操作方位的认知压力。另 夕F，由于操作方位具有上下左右都完全对称平衡的特点，可W随时换手握持并操作，不会因 此而产生操作方位即操作手指的运动方向及其相应操作方式的认知差异，左利手或右利手 均适宜使用。
[0094] 进一步，本实施例所述操作方位指明操作手指的运动方向，不代表手指动作采集 模块的物理结构。
[0095] 优选地，操作手指的9个操作方位可WW十六进制代码的方式表示为；〇xFO(中）、 0巧0 (上）、0xA0 (下）、0x30 (左）、0xC0 (右）、0xl0 (左上）、0x20 (左下）、0x40 (右上）、 0x80(右下）。
[0096] 第二，如图1步骤S20所示，操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作 手指所在位置W及W其为中屯、沿八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列即可实 现操作，如采用点击或按压动作作用于图2~图2C实施例所示的微动机构并进一步触动按 键或按键组合，或者采用滑动手势作用于图3实施例所示的触控面板。
[0097]具体地，所述操作手指的微小动作序列包括点击、按压动作或滑动手势中的一种 或多种的组合。其中，点击动作包括单次点击和多次点击，按压动作包括持续按压和结合点 击动作后的持续按压，滑动手势包括路径至少具有一个拐点的滑动手势、路径至少具有一 个交叉点的滑动手势W及路径由操作手指所在位置指向其八个外部方位的滑动手势。
[009引进一步，操作手指上长短有序的简单动作及动作间的自然停顿W-个基准时间 (t)为计量单位，点击为It,按压保持或超过3t，动作间的停顿为It,间隔保持或超过3t。 并且如果采用滑动手势操作时，滑动手势保持的时间长度具体为滑动动作停止后操作手指 在触控面板或触摸屏目标方位上保持接触的时间长度，如图3A触控面板滑动手势操作示 意图所示手指离开触控面板前停留的时间，滑动手势间停顿的时间长度具体为操作手指离 开触控面板或触摸屏的时间长度。在实际应用中所述基准时间（t)作为手指动作及动作间 停顿的参考时间，取决于手指动作的熟练程度，同时决定了手指动作序列产生的速度，即输 入指令和数据的速度。摩尔斯电码和鼠标的大量实践表明，用户手指动作和动作间的停顿 所对应的时间长度仅仅是一种相对的"长短"差异，W用户可自然感知其时间差异为准，并 不需要准确计量或强迫用户去适应某种约束规则，而手指动作识别模块也可自主"地适 应用户的动作习惯并且准确地识别处理。
[0099] 摩尔斯电码和鼠标的大量实践同时还表明，上述长短有序的简单动作及其自然停 顿符合手指的动作习惯，操作手指经过简单适应就能迅速掌握该种有节奏的动作或动作组 合的操作方式。事实上，本发明所述操作方式具体地指明了动作的运动方向和数量（即动 作次数和时间长度）两大基本要素，由于大脑无需预先将操作解析为具体的动作序列，所 需动作及其停顿自然有序，因此操作的意识一旦产生，操作手指动作即可"不假思索"地与 大脑的动作意识同步，W接近本能的方式自然连续地完成由具有相关性的一次或多次手指 动作。
[0100] 由上述描述可知，由于本发明所述人机交互方法所需的任一操作都是由具有相关 性的一次或多次手指动作及动作间的停顿组成，并且任一动作除操作手指的运动方向和动 作及停顿所保持的时间不同W外都是简单的重复，操作时不存在具体操作方式的认知压 力。
[0101] 第=，如图1步骤S30所示，手持装置提供的手指动作采集模块采用实体按键、虚 拟按键、触控面板、触摸屏或体位传感器来实时采集一系列W时无时有且长短有序的信号 规律所表示的手指动作序列，如图2~图2C实施例所示采用机械按键的具体实现，或者如 图3实施例所示采用触控面板的具体实现，并且具体实现所采用的技术已经成熟公知。
[0102] 具体地，所述信号可W采用触点式按键的实体按键、或者采用无触点按键的实体 按键、或者采用触控面板或触摸屏上可操作的虚拟按键、或者采用上述=种按键形式的任 意组合来采集操作手指的点击和按压动作，不局限于图2~图2C实施例所示的机械触点式 按键；同时还可W采用触控面板、触摸屏或体位传感器来采集操作手指的滑动手势，不局限 于图3实施例所示触控面板。
[0103] 技术上，操作手指用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势作用于手持装置所 设的实体按键、虚拟按键、触控面板、触摸屏或体位传感器上，一次手指动作唯一对应产生 一个信号，并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持的时间一致。操作手指作用于具 体操作方位的动作、动作间的停顿及其保持的时间长度，即一系列由动作有无及其时间长 短组成的手指动作序列，自然产生一系列时无时有且长短有序的信号规律，具体包括；短促 的点信号、保持一定时间的长信号、短暂的停顿、保持一定时间的间隔。
[0104] 由上述描述可知，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的停 顿及其相应的时间长度组成，用W表示操作手指作用于手指动作采集模块的手指动作序 列，每一个信号都唯一对应一次手指动作，并且信号及其停顿的时间长度与手指动作保持 的时间一致。
[0105] 若W-个基准时间（t)为计量单位，理论上点信号为It,长信号保持或超过3t，停 顿为It,间隔保持或超过3t，在实际应用中所述基准时间（t)作为手指动作及停顿的参考 时间，取决于手指动作的熟练程度，同时决定了输入指令和数据的速度。摩尔斯电码和鼠标 的大量实践表明，用户手指动作和动作间的停顿所对应的时间长度仅仅是一种相对的"长 短"差异，W用户可自然感知其时间差异为准，并不需要准确计量或强迫用户去适应某种约 束规则，而手指动作识别模块也可W"自主"地适应用户的动作习惯并且准确地识别处理。
[0106] 第四，如图1步骤S40所示，手指动作识别模块通过操作手指动作间的自然停顿和 相关性，识别W信号规律表示的手指动作序列中包含的操作方位和操作方式，所述操作方 位即手指的运动方向，操作方式即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿，它 是体现本发明核屯、构思的关键技术特征。
[0107] 上述手指动作采集模块所采集的时无时有且长短有序的信号规律代表操作手指 有规律的微小动作序列，所述信号规律由一系列指明具体操作方位的信号、信号间的停顿 及其相应的时间长度组成。摩尔斯电码的大量实践表明，该种时无时有且长短有序的信号 规律可W用于准确表达和传递信息，并且能够被准确地识别和处理；首先，操作手指可W自 然连续地完成一种操作所需具有相关性的一次或多次重复动作，开始另一操作之前会自然 存在一定时间的间隔；其次，保持一定时间的动作是一组相关重复动作最自然的结束符； 再者，从任一操作方位转移到另一操作方位的动作自然表明其动作间不再存在相关性。
[0108] 技术上，操作手指采用点击、按压动作或滑动手势作用于手指动作采集模块的手 指动作序列W其对应信号规律中的信号间隔、长信号W及操作方位变化=者为标识，分组 所得的动作或者动作组合，即具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿，可W准 确识别出操作手指在具体方位上点击、双击、按压、点按共4种操作方式。
[0109] 具体地，采用点击和按压动作作用于如图2~图2C实施例所示的按键装置时，具 体操作方位上的点击、双击、按压操作依序对应一个点信号、连续两个中间有停顿的点信 号、一个长信号=种动作或动作组合，随着鼠标的普及已被用户熟知；点按操作对应一个或 多个中间有停顿的点信号随后有一个长信号的动作组合，即点击和按压的动作组合或者双 击和按压的动作组合。采用滑动手势作用于如图3~图3G实施例所示的触控面板时，八 个外部操作方位的点击、双击和按压操作依次对应W操作手指所在位置为中屯、沿其八个外 部方位滑动一次、连续两次中间有停顿的滑动和滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手 势；点按操作为连续两次中间有停顿的滑动后手指与触控面板保持接触的滑动手势。
[0110] 进一步，采用滑动手势操作时，路径至少具有一个拐点的滑动手 势和路径至少具 有一个交叉点的滑动手势表明其具体操作方位为中方位。中方位的操作方式具体包括：如 图3B所示的滑动手势示意图，产生一个明显拐点的动作曲线3011为点击；如图3C和图3D 所示的滑动手势示意图，产生两个明显拐点的动作曲线3021或者连续两条中间有停顿并 且各自产生一个明显拐点的动作曲线3022为双击；如图3E所示的滑动手势示意图，产生一 个交叉点的动作曲线3031为按压；如图3F和3G所示的滑动手势示意图，产生=个或=个 W上明显拐点的动作曲线3041或者产生两个或两个W上交叉点的动作曲线3042为点按。
[0111] 由上述描述可知，用户的操作手指采用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势 作用于手指动作采集模块时，手指动作识别模块可W在其对应产生的信号规律中根据手指 动作间的自然停顿和相关性准确识别出操作手指针对具体操作方位执行点击、双击、按压 和点按4种具体操作方式的操作意图。
[0112] 值得注意的是，本发明把具有相关性的动作或动作组合识别为一次具体操作，不 同于现有的键盘、鼠标、触控面板或触摸屏装置把每一动作都当成独立的操作，从而使操作 手指通过最自然的点击、按压动作或滑动手势的简单组合来执行4种操作意图。例如，按住 具体操作方位产生一个具体的"按压"操作，不像键盘或典型的T9装置一样重复输出按键 信号。再如，连续两次中间有停顿的滑动手势识别为一个具体的"双击"操作，不像现有触 控面板或触摸屏装置一样产生两次滑动信号。简单说，所述操作方式由具有相关性的一次 或多次手指动作及动作间的停顿组成，手指动作的次数、保持时间和动作间的停顿都是一 种具体操作的组成。
[0113] 优选地，操作手指的4种操作方式可十六进制代码的方式表示为；〇x01(点 击）、0x02 (双击）、0x04 (按压）、0x08 (点按）。
[0114] 第五，如图1步骤S50所示，信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方 式，向目标机器系统输出一种包含操作方位和操作方式的非编码式代码，用W输入指令和 数据。每一个编码都包含具体的操作方位和操作方式，并且明确对应具有相关性的一次或 者多次手指动作及动作间的停顿。
[0115] 具体地，由于操作手指在不需要感觉器官（如触觉或视觉）辅助的前提下依据最 自然的方位直觉也能够准确定位其操作手指所在位置W及W其所在位置为中屯、的八个外 部方位，即；中、上、下、左、右、左上、左下、右上、右下共9个具体操作方位，进一步由于操作 手指采用最简单自然的动作习惯产生一次或多次具有相关性的点击、按压动作或滑动手势 并作用于手指动作采集模块的具体操作方位，即可实现点击、双击、按压、点按共4种具体 操作方式的操作意图，因此信号输出处理模块可W根据用户手指作用于9个具体操作方位 的4种具体操作方式组合产生36个独立唯一的手指动作识别编码。
[0116] 所述手指动作识别编码在本质上是一种不直接提供目标机器系统（如计算机、智 能设备或电子装置）所对应指令和数据且不与任何目标机器系统有关的非编码式代码，W 利于目标机器系统按照其功能需要对手指动作识别编码进行转化、映射或逻辑处理后生成 各自需要的控制信号。
[0117] 进一步，由于本发明所述手持信号输出装置的操作方位具有上下左右都完全对称 平衡的特点，并且操作手指通过点击、按压动作或滑动手势作用于任一操作方位的操作方 式具有一致性，信号输出处理模块通过感应模块（可W是角速度传感器即俗称的"巧螺仪" 或重力感应器）检测手持装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即操作手 指的运动方向，操作时不会有任何具体操作方位及其具体操作方式的认知差异。
[0118] 优选地，请参照表1，信号输出处理模块输出的包含操作方位和操作方式的非编码 式代码，即手指动作识别编码W十六进制代码的方式表示为：
[0119] 表 1
[0120]
【主权项】
1. 一种手持信号输出装置，其特征在于，包括： 手指动作采集模块，用于实时采集与一系列以时无时有且长短有序的信号规律对应的 操作手指有规律的微小动作序列； 手指动作识别模块，用于通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中包含 的操作方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关性的 一次或多次手指动作及动作间的停顿； 信号输出处理模块，用于根据手持信号输出装置的握持方式向目标机器系统输出包含 上述操作方位和操作方式的非编码式代码以用于输入指令和数据。
2. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述手指动作采集模块包 括触点式按键的实体按键、无触点按键的实体按键、触控面板、触摸屏或体位传感器中的任 意一种或多种组合。
3. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述手指动作采集模块用 于应对作用于其上的每一次手指动作产生唯一一个信号，并且信号的时间长度与手指动作 保持的时间一致。
4. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，还包括感应模块，所述感应 模块用于根据手持信号输出装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即操作 手指的运动方向。
5. 根据权利要求1所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述手指动作采集模块包 括微动机构、机械式触点、导向结构和复位机构，微动结构包括接触体和导向体，接触体用 于与环设的机械式触点接触，导向结构用于包围导向体，导向体、导向结构和机械式触点的 设置方位相互匹配，复位机构安装于微动机构的底端。
6. 根据权利要求5所述的手持信号输出装置，其特征在于，所述导向结构为"米"字形， 所述导向体相匹配地设置为"米"字形，所述机械式触点分布于沿导向结构导向的四个正向 方位。
7. -种手持装置输出信号的方法，其特征在于，包括步骤： 由手持装置提供手指动作采集模块，以单手自然握持手持装置，以相应的操作手指自 然触及手指动作采集模块； 操作手指按照最自然的方位直觉和动作本能，在操作手指所在位置以及以其为中心沿 八个外部方位产生一系列有规律的微小动作序列； 手指动作采集模块实时采集一系列以时无时有且长短有序的信号规律所表示的手指 动作序列； 手指动作识别模块通过手指动作间的自然停顿和相关性，识别信号规律中包含的操作 方位和操作方式，所述操作方位即手指的运动方向，所述操作方式即具有相关性的一次或 多次手指动作及动作间的停顿； 信号输出处理模块根据手持信号输出装置的握持方式，向目标机器系统输出包含上述 操作方位和操作方式的非编码式代码以用于输入指令和数据。
8. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述微小动作序列 包括点击、按压动作或滑动手势中的一种或多种。
9. 根据权利要求8所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述点击动作包括 单次点击和多次点击，所述按压动作包括持续按压和结合点击动作后的持续按压，所述滑 动手势包括路径至少具有一个拐点的滑动手势、路径至少具有一个交叉点的滑动手势以及 路径由操作手指所在位置指向其八个外部方位的滑动手势。
10. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述操作方位用于 指明操作手指的运动方向，操作方位不需要预先辨识和定位操作位置或者在操作位置间来 回移动。
11. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述操作方式还包 括由手指动作的次数、保持时间和动作间的停顿组成的具体操作，在同一所述操作方位上 采用简单的动作或动作组合以用于实现多种所述操作方式。
12. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，所述手指动作序列 采用一系列信号、停顿及其相应时间长度组成的信号规律来表示，所述时间长度为相对的 无需准确计量的长短差异。
13. 根据权利要求7所述的手持装置输出信号的方法，其特征在于，还包括步骤：提供 感应模块用于根据手持信号输出装置的握持方式，自动适配手指动作所作用的操作方位即 操作手指的运动方向。
【专利摘要】本发明公开了一种手持装置输出信号的方法，包括步骤：单手自然握持手持装置并以操作手指自然触及手指动作采集模块，沿操作手指所在位置及其八个外部方位产生有规律的微小动作序列；手指动作识别模块识别操作手指的运动方向即操作方位，并且把具有相关性的一次或多次手指动作及动作间的停顿识别为一种具体的操作方式；同一操作方位上采用简单的动作或动作组合可以实现多种操作方式，由信号输出处理模块输出包含操作方位和操作方式的非编码式代码，用以向目标机器系统输入指令和数据。本发明还公开了一种手持信号输出装置。本发明的有益效果在于：操作手指采用最简单自然的点击、按压动作或滑动手势即可操作人机接口。
【IPC分类】G06F3-01, G06F21-83
【公开号】CN104866097
【申请号】CN201510266322
【发明人】林金城
【申请人】厦门日辰科技有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月22日
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