[发明专利]光标移动控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机器视觉人机交互领域的显示设备的光标移动控制方法，尤其是涉及一种在显示设备上通过外部运动物体跟踪点在小范围的运动来控制光标移动的方法以及使用该方法的系统。

背景技术

当前，大量的应用提供了各种各样的用户界面。以传统的PC为例，大量操作都是通过鼠标控制光标来完成的，这得益于鼠标定位的方便。随着HCI人机交互技术发展，新的技术被采用并逐步取代鼠标在人机交互中的地位以实现更自然的交互式非接触远程控制，诸如美国专利US5367315A里提到头部鼠标(headmouse)和眼部鼠标(eyemouse)，或美国专利US6501515B1中的手部鼠标(HandMouse)。不管是头部鼠标还是手部鼠标，他们均是通过跟踪外部运动对象(手、眼或头)的运动来实现光标的移动控制，其输入的是运动的跟踪点，输出的则是对应于运动点的光标在屏幕上位置或偏移信息。对这类通过跟踪外部设备运动进而控制光标移动的系统，除了实现移动对象的运动检测跟踪模块外，另一重要的模块即是如何将外部移动对象的运动信息转换为光标在显示设备上的运动。然而上述的两篇专利均只是着重于整体的流程框架，并没涉及于具体如何通过外部的运动点输入信息来有效地控制光标在屏幕上的具体移动。

在另一篇美国专利US6329978B1中给出了一种光标的移动控制设备，该设备在每个计量其运动的输入轴上设置了2个标尺(registers)。通过该设备在一个非常小范围内的移动来产生绝对坐标位置并最终将该位置信息映射到显示屏幕上去。从本质上说，该发明进行的是一个绝对坐标位置到另一个绝对坐标位置的线性映射。因此，如果显示屏幕的分辨率增大或该输入设备运动测量精度不够高，该方法下的光标精确定位将得不到有效保障。

当前最普遍的方法来转换外部移动物体的运动位置信息为显示屏上光标移动的方法是速度加速方法，该方法广泛的用于Window操作系统中的鼠标控制。在该方法中，一个转换函数被用于计算对应于鼠标实际移动速度下光标在屏幕上的实际运动速度。该转换函数的曲线斜率决定了加速的大小。比较慢的鼠标移动提供了光标位置的精细调整，而快速的鼠标移动则实现了光标的快速定位。

但这种方法如果直接用于象手部鼠标这样的人机交互系统也有诸多不便，这是因为操作者能感觉舒适的手的运动范围是有限的。一旦手的移动达到了其限制位置(在该位置无法再移动，其速度为0)，但对应着的光标尚没接近于目标位置，此时操作者不得不收回他的手再试。也许对一次光标的精确定位该过程需要2次3次或更多次的尝试。而在该操作期间，操作者始终举着手保持手在空中或快或慢的移动以驱使光标从一端到另一端的移动，这将使操作者手臂容易感觉疲倦酸疼。在显示设备具有更高分辨率的情况下，光标在显示设备上的移动距离(像素点个数)将极大的增大，与之带来的结果就是操作者也被要求在一个更大范围内移动他的手。尽管可以通过增大光标相应于手移动速度的加速因子来解决手运动范围有限的问题，但却会引起另一个问题那就是光标的定位精度变得恶化了。

因此，人们希望提供一种显示装置之外的外部运动点来控制光标的方法或系统，该方法或系统能够解决上述现有技术中存在的缺陷。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种光标移动控制方法，尤其是在显示设备上通过外部运动物体跟踪点在小范围的运动来控制光标移动的方法，所述方法包括：根据用户偏好，预定第一光标移动方式或第二光标移动方式的选择控制方式；通过运动点跟踪单元捕获用户的预定运动点在外部空间里的运动轨迹及做出的预定动作，启动光标控制过程；基于所述用户的预定运动点在外部空间里做出的预定动作，确定是否需要设置参考点，并在需要设置参考点的情况下，将与预定运动点对应的运动点在外部空间坐标系下的位置选择为光标控制的参考点，以及以所选择的参考点为原点，建立用于光标控制的用户坐标系统；通过运动点跟踪单元获取用户的预定运动点在所述用户坐标系统中对应的当前点，计算当前点与参考点之间的相对位置；当用户选择第一光标移动方式时，通过映射相对位置为光标移动速度的方式进行光标定位控制，而当用户选择第二光标移动方式时通过映射当前运动点相对于参考点的相对位置为光标偏移距离进行光标位置调整。

根据本发明的一个方面，所述运动点是指用来控制光标移动的外部设备(包括自然人或其身体的一部分如手)所提供的跟踪点。

根据本发明的另一个方面，所述参考点位置将保持固定不变直到下一个重置参考点的动作发生。