多點觸控屏幕上的人類左右手識別方法與流程

2023-10-06 19:19:59

本發明涉及一種計算機識別人類左右手的方法，具體地，涉及一種多點觸控屏幕上的人類左右手識別方法。

背景技術：
隨著技術的反戰，觸控技術越來越普及，比如支持觸控螢幕的手機、MP3、數位相機、醫院、圖書館等設置的觸控電腦等。但是這些已經存在的觸控幕都是單點觸控，只能識別和支持每次一個手指的觸控、點擊，若同時有兩個以上的點被觸碰，就不能做出正確反應，而多點觸控技術能把任務分解為兩個方面的工作，一是同時採集多點信號，二是對每路信號的意義進行判斷，也就是所謂的手勢識別，從而實現屏幕識別人的五個手指同時做的點擊、觸控動作。多點觸控是採用人機互動技術與硬體設備共同實現的技術，能在沒有傳統輸入設備（如：滑鼠、鍵盤等）下進行計算機的人機互動操作。用戶可通過雙手進行單點觸摸，也可以以單擊、雙擊、平移、按壓、滾動以及旋轉等不同手勢觸控螢幕幕，實現隨心所欲地操控。為了讓使用者有更好的體驗，有時候需要設置左、右手習慣的個性化交互。現在技術中，也有一些左右手識別方法，比如中國專利公開號為102799268A的發明專利，該專利公開「一種手持終端左右手識別方法，利用手持終端內置偏轉角度傳感器，包括以下步驟：101)檢測並獲取用戶操控手持終端時的偏轉角度；102)根據所述偏轉角度與設定的角度門限比較識別左手或右手並累計計數；103)重複步驟101-102)，若所述累計計數超過設定的對應計數門限，識別並輸出左手操控或右手操控。這種識別方法，簡單快捷且識別精度高，從而能為左/右手習慣分別設置個性化交互，最大地滿足了不同人群的需求。」又如公開號為102289301A的發明專利，該發明涉及一種可自由切換左右手操作模式的滑鼠，「該滑鼠包括偵測單元及處理單元。該偵測單元用於偵測操作該滑鼠的手是左手還是右手,該處理單元在該偵測單元偵測到操作該滑鼠的手為左手或為右手時產生 相應的左手識別信號或右手識別信號。該左手識別信號用於將當前操作模式變更為左手操作模式,該右手識別信號用於將當前操作模式變更為右手操作模式。所述滑鼠,通過設置偵測單元識別操作該滑鼠的手是左手還是右手,從而作相應的左右手操作模式的變更,實現滑鼠左右手操作模式的自由切換,操作簡便。」以上方法雖然可以識別不同情況下的左右手，但是無法適用於多點觸控屏幕上的左右手識別。目前雖然有多點觸控屏幕上手勢識別的報導，但是還沒有發現用於多點觸控屏幕上的人類左右手識別方法。

技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種多點觸控屏幕上的人類左右手識別方法，該方法根據手指在屏幕上的觸摸點的相互之間的相對位置進行計算分析，最後得出是左手還是右手。為實現上述目的，本發明所述多點觸控屏幕上的人類左右手識別方法，包括靜態識別和動態識別，其中靜態識別用於識別靜止狀態下或者在某一瞬間，屏幕上的手是左手還是右手；動態識別用於手在運動中的識別；具體使用時可以使用靜態識別或者靜態識別和動態識別結合的方式。具體的，所述靜態識別包括如下步驟：第一步，人手在多點觸控屏幕上觸摸後，會有對應手指的五個觸摸點，找到該五個觸摸點形成的凸五邊形。將五個觸摸點兩兩相連，形成一個由10條線段所形成的圖。尋找該圖中的總長度最短的漢密爾頓迴路，該迴路就是由五個觸摸點所形成的的凸五邊形。漢密爾頓迴路是經過每個點一次且僅一次的迴路。第二步，根據凸五邊形找到五個觸摸點所對應的手指。在第一步找到的凸五邊形中，最長邊L1由大拇指和小指連接而成，第二長邊L2由大拇指和食指連接而成。兩條邊共同擁有的點即為大拇指所對應的點。最長邊L1的另一個點即為小指所對應的的點，第二長邊L2的另一個點即為食指所對應的點。由於食指與中指相鄰，無名指與小指相鄰，由此可以找到中指和無名指所對應的點。第三步，比較並判斷由大拇指和食指組成的向量與由大拇指和小指組成的向量之間是順時針還是逆時針的關係，並通過該順時針、逆時針關係判斷是左手還是右手。設大拇指為P1，食指為P2，小指為P3，則向量V1為(P1,P2)，V2為(P1,P3)。將向量V1逆時針旋轉，直至向量V1與向量V2重合，若旋轉的角度大於等於0度小於180度，則向量V2在向量V1的逆時針方向；若旋轉的角度大於180度，則向量V2在向量V1的順時針方向。如果向量V2在向量V1的逆時針方向，則為右手；反之，則為左手。以上為靜態識別的過程，將手的五指自然地放在觸屏上並靜止不動，靜態識別的精確度非常高。但是如果手在運動中，比如做放大或者縮小的手勢，五指的相對位置在有些時候並不會像靜態的時候所想的那樣。因此，需要採用動態識別的方法。動態的手勢可能會出現兩種導致靜態識別不精確的原因：部分手指在無意中離開了屏幕和手型產生了扭曲的動作。以下是對兩種情況進行了處理。（1），當部分手指離開了屏幕。如果部分手指離開了屏幕，則無法通過靜態識別的方法找到凸五邊形。通過觀察發現，如果剩下四個手指在屏幕上，則離開屏幕的手指多為小拇指；如果剩下三個手指，則離開屏幕的手指多為小拇指和無名指。在做放大和縮小的動作中，這一現象尤為明顯。因此，只需找到相應的凸四邊形或者三角形即可。如果剩餘四個手指，最長邊L1改為大拇指和無名指的連線；如果剩餘三個手指，最長邊L1改為大拇指和中指的連線。其餘方法和之前的靜態識別方法一致。（2）手型產生了扭曲。在這種情況下，單純的靜態識別方法會出現不精確的情況。然而手型扭曲的情況在整個運動中出現的概率相當小。設五指觸摸到屏幕的時間為t1，當前時刻為t2，在t1～t2之間，若出現右手的次數最多，則當前手為右手；若出現左手的次數最多，則當前手為左手。與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明可用於觸屏設備（包括平板電腦、智慧型手機等）以及其他可以捕捉手指的設備上，來進行左右手的識別。當前觸屏設備普及率非常高，基於觸屏的應用也層出不窮。某些應用可能會使用到左右手識別，以使得應用更加豐富多彩。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：圖1為人手示意圖；圖2為人手指的五個觸摸點示意圖；圖3為人手指的五個觸摸點連線後示意圖；圖4為五個觸摸點所形成的的凸五邊形示意圖；圖5為五個觸摸點所對應的手指示意圖；圖6為手指之間的向量比較示意圖；圖7-圖8為手指直線的傾斜角方向判斷示意圖；圖9-圖10為人手動態識別示意圖；圖11-圖12為本發明仿真實例示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。本實施例提供一種多點觸控屏幕上的人類左右手識別方法。如圖1所示，為一般人手的示意圖。如圖2所示，為人手一般在觸控螢幕上留下的5各觸摸點。1.找出五個觸摸點所形成的凸五邊形。將五個觸摸點兩兩相連，形成一個由10條線段所形成的的圖（如圖3所示）。尋找該圖中的總長度最短的漢密爾頓迴路，該迴路就是由五個觸摸點所形成的的凸五邊形（圖4所示）。漢密爾頓迴路是經過每個點一次且僅一次的迴路。2.找到五個觸摸點所對應的手指。在之前找到的凸五邊形中，最長邊L1由大拇指和小指連接而成，第二長邊L2由大拇指和食指連接而成。兩條邊共同擁有的點即為大拇指所對應的點。L1的另一個點即為小指所對應的的點，L2的另一個點即為食指所對應的點。由於食指與中指相鄰，無名指與小指相鄰，由此可以找到中指和無名指所對應的點（圖5所示）。3.比較由大拇指和食指組成的向量與由大拇指和小指組成的向量之間是順時針還是逆時針的關係。設大拇指為P1，食指為P2，小指為P3，則向量V1為(P1,P2)，V2為(P1,P3)。如圖6所示，若將V1逆時針旋轉，直至V1與V2重合。若旋轉的角度大於等於0度小於180度，則V2在V1的逆時針方向；若旋轉的角度大於180度，則V2在V1的順時針方向。根據一般知識，直線的傾斜角為若K>=0,arctan(K);若K<0,pi-arctan(-K)，K為斜率，傾斜角範圍為[0,180)。在這裡，定義向量V的傾斜角為將向量V順時針旋轉到x軸正 方向所需要經過的角度。傾斜角的範圍為[0,360)。計算該傾斜角的方法為，如果向量在一、二象限，則傾斜角是該向量所在的直線的傾斜角；如果向量在三、四象限，則傾斜角是該向量所在的傾斜角加上180度。如圖7、8所示。設V1的傾斜角為A1,V2的傾斜角為A2。若A2-A1大於等於0且小於180度，或者A2-A1小於-180度，則說明V2在V1的逆時針方向；反之，則說明V2在V1的順時針方向。4.如果V2在V1的逆時針方向，則為右手；反之，則為左手。若將手的五指自然地放在觸屏上並靜止不動，靜態識別的精確度非常高。但是如果手在運動中，比如做放大或者縮小的手勢，五指的相對位置在有些時候並不會像靜態的時候所想的那樣。因此，必須採用動態識別的方法。動態的手勢可能會出現兩種導致靜態識別不精確的原因：部分手指在無意中離開了屏幕和手型產生了扭曲的動作。以下是對兩種情況進行了處理。1.部分手指離開了屏幕。如果部分手指離開了屏幕，則無法通過靜態識別的方法找到凸五邊形。通過觀察發現，如果剩下四個手指在屏幕上，則離開屏幕的手指多為小拇指；如果剩下三個手指，則離開屏幕的手指多為小拇指和無名指。在做放大和縮小的動作中，這一現象尤為明顯。因此，只需找到相應的凸四邊形或者三角形即可。如果剩餘四個手指，最長邊L1改為大拇指和無名指的連線；如果剩餘三個手指，最長邊L1改為大拇指和中指的連線。其餘計算方法和之前的靜態識別方法一致。如圖9，圖10所示。2.手型產生了扭曲。在這種情況下，單純的靜態識別方法會出現不精確的情況。然而手型扭曲的情況在整個運動中出現的概率相當小。設五指觸摸到屏幕的時間為t1，當前時刻為t2，在t1～t2之間，若出現右手的次數最多，則當前手為右手；若出現左手的次數最多，則當前手為左手。如圖11-圖12所示，為仿真實例，其中大拇指和小拇指的連線，大拇指和食指的連線均符合本發明上述的原則。本發明簡單且識別精度高，從而可用於觸屏設備（包括平板電腦、智慧型手機等）以及其他可以捕捉手指的設備上，來進行左右手的識別，為左/右手人群提供相應的需求。以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上 述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。