发明领域
[0001] 本发明涉及一种选择装置及方法，更具体地涉及一种用于选择图像图标的装置及方法。
[0002] 发明背景
[0003] 长久以来，在桌面上运动的常规二维(2D)
鼠标的一般操作方式是在将计算机屏幕上的
光标(Cursor)
定位在图标(Icon)中之后，连续按压鼠标的左按钮以执行该图标的功能。请参阅图1(a)和图1(b)，其为示出图标选择系统91的常规选择配置911和912的示意图。如图1(a)所示，选择配置911包括图像区域12、图像13、光标14和鼠标17。图像13显示于并充满于图像区域12中，并包括多个图标131、132、133、134、135、136，鼠标17可为在平面上操作的一个二维(2D)鼠标或是在空中操作的一个三维(3D)鼠标。关于选择图标134的操作，常规鼠标17的运动目的是将光标14移动到期望的图标134。因此，鼠标17的运动是使光标14沿着X或Y方向运动，或在X及Y两个方向上进行合成的线段式运动。
[0004] 如图1(b)所示，在选择配置912中的光标14用以选择图标131，而光标14的运动轨迹一般来说可包括多个连接的线段，例如那些线段A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7及A8。
[0005] 近来，由于微机电型的
加速计及
陀螺仪更普便，所以感测手部在空中的运动以控制计算机屏幕
指针来选择图标并执行图标的功能的所谓三维鼠标逐渐地被开发出来。然而，三维鼠标与用在桌面上的常规二维鼠标相比，在它们的操作之间存在主要的差异。在桌面上运动的二维鼠标总是由桌面的
接触表面
支撑，从而当使用
手指连续按压二维鼠标的按钮时，在屏幕上移动的光标并不会偏离所指向的图标。相反，在空中操作的手持三维鼠标没有额外的支撑，于是当使用手指连续按压按钮来执行图标的功能时，通过三维鼠标在屏幕上移动的光标很容易由于不小心的手部运动而偏离所
选定的图标的
位置，这将造成错误的操作。不幸的是，商业产品例如罗技(Logitech)公司的Air Mouse的用户面临这个问题。
[0006] 为了克服上述的问题，一些公司在其产品上布置了活动按钮(Active Button)来改善光标的运动操作；例如Gyration公司所提供的三维鼠标/Air Mouse商业产品。方法如下。当三维鼠标在空中运动且活动按钮也在按压的状态下时，于是屏幕上的光标可随着鼠标而运动。当光标位于图标上且活动按钮被释放时，光标不再随着鼠标而移动。此时，按压按钮执行图标的功能，即使鼠标可移动。由于屏幕上的光标与鼠标的运动之间的关联彼此断开，所以光标可被定位在图标上，以使该功能被成功地执行。虽然这种操作方式可以使功能被正确地执行，但这种操作行为实际上违反人体工程学运动。该操作不仅是断续的而没有连贯性，而且也不舒适。
发明内容
[0007] 本发明的目的是以圈形运动轨迹来标记区域，且使该轨迹围绕或通过待选择的图标，或者，由该轨迹所围绕的区域
覆盖待选择的图标。在图标处于被选定的状态后，随后执行使图标的预设功能被执行的运动，且该运动可为打勾、打叉、画圈的运动，或是由手臂和
手腕所执行的其它运动或姿势。本发明的选择并执行图标的功能的这种操作方法不仅符合人体工程学，而且操作顺畅完整，并且一气呵成。
[0008] 因此本发明的一个方面是提供用于选择在图像区域中的图标的选择装置，且选择装置包括选择单元，所述选择单元包括运动感测单元和处理单元。运动感测单元包括陀螺仪，所述陀螺仪用来感测第一运动，且将第一运动转换为第一
信号。处理单元将第一信号转换为在图像区域中的第一轨迹，根据第一轨迹来确定在图像区域中的第一区域，且根据第一区域和图标将被显示在图像区域中的第二区域来确定该图标是否被选定，其中：第一轨迹围绕第一区域；以及所述选择单元和所述图像区域之间的几何关系具有特定夹
角(β)，所述特定夹角(β)由所述陀螺仪测量以将所述第一运动转换为所述第一轨迹。
[0009] 因此本发明的另一方面是提供用于选择在图像区域中的图标的选择装置，且选择装置包括选择单元，其包括陀螺仪和加速计。选择单元具有第一运动，利用所述陀螺仪和所述加速计将第一运动转换为在图像区域中的第一轨迹，根据第一轨迹来确定图像区域的第一区域，且根据第一区域和图标将被显示在图像区域中的第二区域来确定该图标是否被选定，其中：第一轨迹围绕第一区域；以及所述选择单元和所述图像区域之间的几何关系具有特定夹角(β)，所述特定夹角(β)由所述陀螺仪测量以将所述第一运动转换为所述第一轨迹。
[0010] 本发明的又一方面是提供一种选择方法，其用于选择在图像区域中的图标。该选择方法包括下列步骤：提供选择单元，所述选择单元包括陀螺仪和加速计，且所述选择单元和所述图像区域之间的几何关系具有特定夹角(β)；通过所述陀螺仪和所述加速计将第一运动转换为在图像区域中的第一轨迹，其中所述特定夹角(β)由所述陀螺仪测量以将所述第一运动转换为所述第一轨迹；根据第一轨迹来确定在图像区域中的第一区域；以及根据第一区域和图标将被显示在图像区域中的第二区域来确定该图标是否被选定，其中第一轨迹围绕第一区域。
[0012] 本发明的前述和其它特征和优点参考附图通过下列描述将被更清楚地理解，其中︰
[0013] 图1(a)和图1(b)是示出常规选择系统的选择配置的示意图；
[0014] 图2是示出根据本发明的第一实施方式的选择系统的示意图；
[0015] 图3是示出根据本发明的第二实施方式的选择系统的示意图；
[0016] 图4(a)和图4(b)是示出根据本发明的第二实施方式的选择系统的初始化配置的示意图；
[0017] 图5是示出根据本发明的第二实施方式的选择系统的对应配置的示意图；
[0018] 图6(a)和图6(b)是示出根据本发明的第二实施方式的选择系统的选择配置的示意图；
[0019] 图7(a)和图7(b)是示出根据本发明的第二实施方式的选择系统的定位配置的示意图；
[0020] 图8(a)、图8(b)、图8(c)和图8(d)是示出根据本发明的第二实施方式的选择系统的滚动配置的示意图；以及
[0021] 图9是示出根据本发明的第二实施方式的选择系统的操作的
流程图。
[0022] 优选实施方式的详细描述
[0023] 现在参考下面的实施方式更具体地描述本发明。应指出的是，本发明的优选实施方式的下面描述在这里仅为了例证和描述的目的被提出，而没有被规定为无遗漏的或限于所公开的确切形式。
[0024] 请参阅图2，其为示出根据本发明的第一实施方式的选择系统92的示意图。如图所示，选择系统92包括显示屏幕21和选择装置26。有显示区域22，其中图像23将显示在显示屏幕21的区域内。有在图像23中定义的图标231，且有在图像区域22中的可定义位置2A。选择装置26用于选择在图像区域22中的图标23，且包括选择单元27。
[0025] 选择单元27具有运动F21，将运动F21转换为可定义位置2A的轨迹G21，根据轨迹G21来确定图像区域22中的区域H21，且根据区域H21和图标231将被显示在图像区域22中的区域K21来确定图标231是否被选定。
[0026] 选择单元27可包括运动感测单元28和处理单元29。运动感测单元28将运动F21转换为信号S1。处理单元29将信号S1转换为轨迹G21，根据轨迹G21来确定区域H21，且根据区域H21和区域K21来确定图标231是否被选定。处理单元29可包括
控制器291，控制器291可包括选自
微控制器(Microcontroller)、
微处理器(Microprocessor)、
数字信号处理器(Digital Signal Processor)和中央处理单元(CPU)所组成的组中的至少一个。
[0027] 在一个实施方式中，运动感测单元28包括陀螺仪(Gyroscope)281，陀螺仪281感测用于产生信号S1的运动F21。在一个实施方式中，运动感测单元28包括加速计(Accelerometer)282，且加速计282感测用于产生信号S1的运动F21。在一个实施方式中，运动感测单元28包括陀螺仪281和加速计282。陀螺仪281具有至少两个感测
自由度，并感测用于产生信号S1的第一部分S11的运动F21；加速计282具有至少两个自由度，并感测用于产生信号S1的第二部分S12的运动F21。
[0028] 手(未显示)可驱动选择单元27来形成选择单元27的运动F21。运动F21可包括三维运动和二维运动的至少一个。可定义位置2A的轨迹G21可包括选自第一圆弧、第二圆弧与第一线段的组合、以及多个第二线段所组成的组中的至少一个，第一圆弧具有一弧角。当轨迹G21为第一圆弧时，第一圆弧的弧角是选自360°、接近360°和超过360°所组成的组中的一个。
[0029] 由轨迹G21所确定的区域H21包括封闭区域，且图标231具有区域K21。当在特定条件中时，选择单元27使图标231被选定，其中该特定条件是选自第一条件、第二条件、第三条件、第四条件、第五条件和第六条件所组成的组中的一个，第一条件是区域H21和区域K21是部分重迭的；第二条件是区域H21和区域K21是完全重迭的；第三条件是区域H21完全地覆盖区域K21；第四条件是区域H21的形心位于区域K21内；第五条件是轨迹G21通过区域K21；而第六条件是轨迹G21接触区域K21。
[0030] 在一个实施方式中，选择装置26包括运动感测单元28和处理单元29。运动感测单元28感测运动F21，且将运动F21转换为信号S1。处理单元29将信号S1转换为在图像区域22中的可定义位置2A的轨迹G21，根据轨迹G21来确定在图像区域22中的区域H21，且根据区域H21和图标231将被显示在图像区域22中的区域K21来确定图标231是否被选定。由运动感测单元28所感测的运动F21可由选自手、手臂、脚、腿、头、颈、
肩膀和腰(未示出)所组成的组中的至少一个所产生。
[0031] 请参阅图3，其为示出根据本发明的第二实施方式的选择系统93的示意图。如图所示，选择系统93包括显示屏幕31和选择装置36。有在显示屏幕31的区域内的图像区域32，且有在图像区域32中的可定义位置3A，其中可定义位置3A可被定义至图像区域32内的任一位置。
[0032] 选择装置36包括选择单元37。选择单元37包括按钮371、运动感测单元38、处理单元39、无线传输模
块373、发光单元374和通话单元375。按钮371、运动感测单元38、无线传输模块373、发光单元374和通话单元375中的每个都耦合于处理单元39。
[0033] 运动感测单元38具有感测三维(x,y,z)运动的能
力，且将信号S3提供给处理单元39。运动感测单元38至少包括陀螺仪381或/和加速计382，其中陀螺仪381或加速计382可具有一个、两个或三个独立的感测自由度。陀螺仪381和加速计382分别将信号S3中的子信号S31和子信号S32提供给处理单元39。
[0034] 请参阅图4(a)和图4(b)，其为示出根据本发明的第二实施方式的选择系统93的初始化配置941和942的示意图。如图4(a)所示，为了初始化或开始运动感测，可以按压选择单元37的按钮371来开始感测，或者使用确定的运动来开始感测。换句话说，确定的运动可由加速计382感测到，并通过诠释加速/减速被识别，以便开始所述感测功能，例如，上下
俯仰运动(Pitch motion)F41用来开始选择单元37的运动感测功能。
[0035] 如图4(b)所示，当选择单元37的运动感测功能开始之后，在图像区域32中的可定义位置3A的轨迹G42相应于选择单元37的运动F42的轨迹，且轨迹G42的参考点G421可被设定。通过按压按钮371来读取选择单元37所扫描的轨迹G42的终点的绝对坐标，并该终点被认为是用于开始定位的参考点G421。
[0036] 请参阅图5，其为示出根据本发明的第二实施方式的选择系统93的对应配置951的示意图。如图所示，对应配置951包括前视图配置P1、右视图配置P2和顶视图配置P3。通过推导出选择单元37的操作范围和图像区域32的范围之间的对应关系，来确定参考点G421的初始定位值，且将可定义位置3A与选择单元37的运动的姿势关联。
[0037] 在图5中，符号H及L分别表示图像区域32的长和宽尺寸(例如在
像素(Pixel)
基础上)。符号u,v,w分别表示选择单元37和图像区域32的左缘3213和上缘3211及其显示屏幕31(垂直)之间的距离。符号α1、α2及β分别表示选择单元37和图像区域32的上缘3211、下缘3212及左缘3213之间的夹角，其中夹角α1及α2可由选择单元37中的加速计382测量出，而夹角β可由陀螺仪381测量出。通过计算在图5中的几何关系可获得选择单元37的运动的姿势和在图像区域32中的可定义位置3A之间的对应关系如下：u＝H tanβ/(tanα1+tanα2)；v＝H tanα1/(tanα1+tanα2)；w＝H/(tanα1+tanα2)。
[0038] 集合(u,v,w)的变化形成相对位移集合(△x,△y,△z)。利用所述相对位移集合(△x,△y,△z)可获得可定义位置3A的绝对坐标(x,y,z)。上述的定位技术包含下列特征：运动感测的初始化、参考点的位置的初始化、选择单元37移动来标记的操作范围和图像区域32的范围之间的对应、以及参考点的补偿，等等。驻留在计算机(未显示)中的操作程序可以执行所述技术，该计算机耦合于选择单元37。在一个实施方式中，内建于选择单元37中的处理单元39可以执行所述技术。
[0039] 请参阅图6(a)和图6(b)，其为示出根据本发明的第二实施方式的选择系统93的选择配置961和962的示意图。如图6(a)所示，图像33显示并充满于图像区域32内，且多个图标331、332、333、334、335和336被定义在图像33内。可定义位置3A的轨迹G61(可为轨迹G611、G612、G613和G614中的一个)与运动F61对应。通过某种操作方法来判定以下情况︰所绘制的轨迹G61是否一定包围或通过图像区域32中的图标334的坐标？被标记的区域H61是否与区域K61部分重迭、完全重迭或完全覆盖区域K61？区域H61由轨迹G61标记且区域H61的形心被计算出，以及该形心是否位于被标记的图标334的区域K61内。如果以上情况中的一个为真，则图标334将被选定。
[0040] 在当前的条件下，如图6(b)所示，被标记的图标334的
颜色可被改变(比如以加亮或以闪烁)而显示为图标434。可选地，耦合于选择单元37的计算机(未显示)或选择单元37产生声音、发出光、或产生
力反馈或振动来提醒做运动F61的操作者，图标334在被选定的状态中。
[0041] 在标记运动完成后，如图6(b)所示，操作者进一步做运动F62来产生消息，其使图标334的预设功能被执行。运动F62可包括打勾F621、打叉、画波浪线、画三角形、画弧或画圈的动作。可选地，运动F62是，手腕转动选择单元37以产生俯仰运动(Pitching motion)、偏转运动(Yawing motion)、或翻滚运动(Rolling motion)，或再一次画弧或画圈F622。选择单元37可将运动F62转换为可定义位置3A的轨迹G62，且轨迹G62可不被显示出。预设的加速-减速模式、运动模式或旋转模式用来判定轨迹G62或运动F62的加速-减速模式、运动模式或旋转模式，以确定图标334或图标434的预设功能是否被执行，其中轨迹G62具有运动F62的形状。
[0042] 例如，加速计382可用来感测运动F62的加速-减速分布，或在运动F62下选择单元37的倾角；因此，如图3所示，加速计382可向处理器单元39
输出信号S3的子信号S32。处理单元39根据子信号S32来分析运动F62的加速-减速分布，且执行信号被形成来使图标434的预设功被执行。该执行信号可类似于在鼠标位于期望图标上时连续按常规鼠标的左按钮两次的条件下被发送的常规执行信号，这使该期望图标的预设功能被执行。
[0043] 请参阅图7(a)和图7(b)，其为示出根据本发明的第二实施方式的选择系统93的定位配置971和972的示意图。如图7(a)所示，选择单元37的按钮371可将可定义位置3A定位到图像区域32内的确定位置G711。例如，可定义位置3A响应于选择单元37的运动F71而移动以形成轨迹G71；当可定义位置3A扫描到确定位置G711时，按钮371被按压一次。以这种方式，上述的操作程序可获得确定位置G711的绝对坐标(x,y,z)，其是目前选择单元37所扫描的终点。如图7(a)所示，可定义位置3A被定位到确定位置G711；且
键盘79输出数据72，如图7(b)所示，数据72具有对应于特定位置G711的起始点71。
[0044] 请参阅图8(a)、图8(b)、图8(c)和图8(d)，其为示出根据本发明的第二实施方式的选择系统93的滚动配置981、982、983和984的示意图。如图所示，有显示在图像区域32中的图像83。选择单元37配置成具有在图像区域32中建立可定义位置3A的起始点(如R11、R21、R31、R41中的一个)的运动(如F811、F821、F831、F841中的一个)，并通过该运动(如F811、F821、F831、F841中的一个)来在图像区域32中滚动图像83。该运动可以是向上瞬间运动F811、向下瞬间运动F821、向左瞬间运动F831、或向右瞬间运动F841。为了执行所述滚动功能，利用陀螺仪381或加速计382来感测上述运动。
[0045] 如图8(a)和图8(b)所示，在图像区域32中执行上下滚动操作，选择单元37通过向上瞬间运动F811或向下瞬间运动F821来执行向上或是向下滚动操作。至于滚动量，起始点R11的位置和图像区域32的上缘3211之间的距离R13代表图像83向上滚动的滚动量。此外，起始点R21的位置和图像区域32的下缘3212之间的距离R23是图像83向下滚动的滚动量。
[0046] 如图8(c)和图8(d)所示，在图像区域32中执行左右滚动操作。选择单元37通过向左瞬间运动F831或向右瞬间运动F841来执行向左或向右滚动操作。至于滚动量，起始点R31的位置和图像区域32的左缘3213之间的距离R33是图像83向左滚动的滚动量。此外，起始点R41的位置和图像区域32的右缘3214之间的距离R43是图像83向右滚动的滚动量。
[0047] 在一个实施方式中，选择单元37配置成具有一运动(如F811、F821、F831和F841中的一个)，将该运动转换为在图像区域32中的可定义位置3A的轨迹(如分别对应于F811、F821、F831和F841的G811、G821、G831和G841中的一个)，其中该轨迹为接近
水平和垂直线段中的一个的线段，该线段具有一方向(如R12、R22、R32和R42中的一个)和位于图像区域32内的起始点(如R11、R21、R31和R41中的一个)。选择单元37根据该线段的起始点和方向以及图像区域32的边界321通过另一运动(如分别对应于F811、F821、F831和F841的F812、F822、F832和F842中的一个)来使显示在图像区域32中的图像83滚动。
[0048] 请参阅图9，其为示出根据本发明的第二实施方式的选择系统93的操作的流程图。如图所示，在步骤Q02中，运动感测开始。在步骤Q04中，初始化用于定位的参考点G421，例如，初始化可定义位置3A的轨迹G42的参考点G421。在步骤Q06中，选择单元37的操作范围对应于图像区域32的范围，以使可定义位置3A和选择单元37的运动的姿势关联。在步骤Q08中，执行参考点G421的校准和补偿。在步骤Q10中，利用被标记的区域K71来使图标334被选定。在步骤Q12中，利用运动F72来使图标334的预设功能被执行。
[0049] 请再次参阅图2。描述了根据本发明的选择方法，其用于选择在图像区域22中的图标231。该方法包括下列步骤：将运动F21转换为在图像区域22中的轨迹G21；根据轨迹G21来确定图像区域22中的区域H21；以及根据区域H21和图标231被显示在图像区域22中的区域K21之间的关系来确定图标231的选定。
[0050] 与现有三维空中鼠标的操作相比较，本发明的进步包括：标记区域的操作与手腕和手臂的自然运动并置，并用来使屏幕上的图标被选择以及使图标的预设功能被执行，这不同于市场上的
现有技术。在现有技术比如Gyration3D遥控器或Logitech Air Mouse中，屏幕上的光标或对象被移动以首先选择屏幕上的图标，然后常规鼠标的活动按钮被连续按两次以使图标的预设功能被执行。
[0051] 虽然本发明根据目前被认为是最实际和优选的实施方式被描述，应理解，本发明不需要限于所公开的实施方式。相反，意图是涵盖包括在所附
权利要求的精神和范围内的各种更改和类似的布置，权利要求符合最广泛的解释以便包括所有这样的更改和类似的结构。
