本發(fā)明涉及人機交互，尤其涉及一種掌上平板電腦的數(shù)據(jù)交互方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著移動計算技術的快速發(fā)展，掌上平板電腦已成為人們日常生活和工作中不可或缺的智能設備。傳統(tǒng)的掌上平板電腦主要依賴觸摸屏進行人機交互，這種交互方式在某些場景下存在局限性，例如用戶手部不便或設備表面不潔時難以操作。此外，傳統(tǒng)的交互方式往往需要用戶直接接觸設備，在一些特殊環(huán)境下可能不太方便或衛(wèi)生。

2、現(xiàn)有技術中雖然已有一些非接觸式交互方案，但大多存在交互空間限制的問題。這些方案通常只能在設備正前方的固定區(qū)域進行操作，難以適應用戶在不同姿勢和環(huán)境下的使用需求。例如，用戶在躺臥、站立或行走等不同狀態(tài)下使用設備時，固定的交互區(qū)域可能會導致操作不便或誤觸等問題。這種靈活性的不足嚴重影響了設備的使用體驗和效率。

3、另一個顯著的問題是現(xiàn)有非接觸式交互方案的功能往往過于單一。大多數(shù)方案僅能實現(xiàn)簡單的控制功能，例如頁面滾動、放大縮小等基本操作。然而，隨著用戶對設備功能的需求日益復雜化，這種簡單的交互方式已經(jīng)無法滿足用戶進行復雜任務操作的需求。例如，在進行多任務處理、復雜的文檔編輯或專業(yè)軟件操作時，現(xiàn)有的非接觸式交互方案往往力不從心。

4、交互反饋不足是現(xiàn)有非接觸式交互方案面臨的又一個重要問題。在傳統(tǒng)的觸摸屏交互中，用戶可以通過觸覺直接感知操作的執(zhí)行。然而，在非接觸式交互中，由于缺乏物理接觸，用戶往往難以準確判斷自己的操作是否被設備正確識別和執(zhí)行。這種反饋的缺失不僅會導致操作效率的降低，還可能引起用戶的挫折感，從而影響整體的使用體驗。

5、此外，現(xiàn)有的非接觸式交互方案普遍存在適應性差的問題。大多數(shù)方案無法根據(jù)設備的不同使用姿態(tài)自動調整交互區(qū)域和識別算法。用戶需要刻意保持某種特定的使用姿勢，或者手動調整設備設置，才能確保交互的準確性。這種缺乏智能化的適應機制嚴重限制了設備的使用場景和靈活性。

6、最后，現(xiàn)有技術在手勢識別的精確度和穩(wěn)定性方面仍有待提高。許多非接觸式交互方案使用的是普通攝像頭或簡單的紅外傳感器，這些設備在復雜光線環(huán)境下或快速動作識別時往往表現(xiàn)不佳。這導致了手勢識別的錯誤率較高，用戶需要多次重復動作才能完成所需操作，大大降低了交互的流暢性和用戶體驗。

7、因此，亟需一種能夠克服上述問題的掌上平板電腦數(shù)據(jù)交互方法，以提供更加智能、靈活、直觀且功能豐富的交互體驗。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的是提供一種掌上平板電腦的數(shù)據(jù)交互方法和系統(tǒng)，實現(xiàn)更加智能、靈活、直觀的基于非接觸式手勢識別的人機交互，從而提高掌上平板電腦的使用效率和用戶體驗。

2、為實現(xiàn)上述目的，第一方面，提供一種掌上平板電腦的數(shù)據(jù)交互方法，其包括以下步驟：

3、s10：通過掌上平板電腦內置的姿態(tài)傳感器，檢測所述掌上平板電腦相對于重力方向的空間姿態(tài)；

4、s20：根據(jù)檢測到的所述掌上平板電腦相對于重力方向的空間姿態(tài)，將所述掌上平板電腦的屏幕劃分為多個交互區(qū)域，每個交互區(qū)域與相應的數(shù)據(jù)交互功能相關聯(lián)；

5、s30：利用所述掌上平板電腦內置的深度攝像頭，實時獲取用戶手指在所述掌上平板電腦的周圍空間運動的深度圖像序列；

6、s40：基于所述深度圖像序列，通過圖像處理算法提取用戶手指的時序三維坐標信息，并根據(jù)所述時序三維坐標信息構建用戶手指的非接觸式三維運動軌跡；

7、s50：將所述用戶手指的非接觸式三維運動軌跡與存儲在所述掌上平板電腦中的預定義非接觸手勢庫進行模式匹配，得到模式匹配結果；

8、s60：根據(jù)所述模式匹配結果，確定用戶意圖交互的目標交互區(qū)域和與所述目標交互區(qū)域相關聯(lián)的數(shù)據(jù)交互功能，并觸發(fā)執(zhí)行與所述目標交互區(qū)域相關聯(lián)的數(shù)據(jù)交互功能；

9、s70：響應于所述數(shù)據(jù)交互功能的執(zhí)行，通過所述掌上平板電腦內置的多模態(tài)反饋裝置，向用戶傳遞與所執(zhí)行的數(shù)據(jù)交互功能相對應的感知反饋。

10、第二方面，提供一種掌上平板電腦的數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其包括：

11、姿態(tài)傳感器，用于檢測所述掌上平板電腦相對于重力方向的空間姿態(tài)；

12、深度攝像頭，用于實時獲取用戶手指在所述掌上平板電腦的周圍空間運動的深度圖像序列；

13、多模態(tài)反饋裝置，用于向用戶傳遞與所執(zhí)行的數(shù)據(jù)交互功能相對應的感知反饋；

14、存儲器，與所述處理器電連接，用于存儲執(zhí)行第一方面任意一種所述方法的程序指令；

15、處理器，與所述姿態(tài)傳感器、所述深度攝像頭、所述存儲器和所述數(shù)據(jù)存儲設備電連接，用于執(zhí)行所述存儲器中的程序以實現(xiàn)第一方面任意一種所述的方法；

16、屏幕，與所述處理器電連接，用于顯示所述多個交互區(qū)域和執(zhí)行數(shù)據(jù)交互功能的結果；

17、服務器，與所述處理器電連接，用于存儲預定義非接觸手勢庫、數(shù)據(jù)交互功能庫和多模態(tài)反饋模式庫。

18、上述技術方案具有如下有益技術效果：

19、本發(fā)明通過掌上平板電腦內置的姿態(tài)傳感器檢測設備相對于重力方向的空間姿態(tài)，并據(jù)此動態(tài)劃分屏幕交互區(qū)域，實現(xiàn)了交互區(qū)域的自適應調整。這種方法大大提高了設備在不同使用姿勢下的操作靈活性，使用戶無論是站立、坐姿還是躺臥狀態(tài)都能方便地進行交互，顯著改善了設備的適應性和用戶體驗。

20、本發(fā)明利用深度攝像頭實時獲取用戶手指在設備周圍空間的運動信息，并通過圖像處理算法提取手指的時序三維坐標信息，構建非接觸式三維運動軌跡，極大地擴展了交互空間。這不僅突破了傳統(tǒng)觸摸屏的平面限制，還為用戶提供了更自然、更符合人體工程學的操作方式，減少了長時間使用導致的疲勞感。

21、本發(fā)明將用戶手指的非接觸式三維運動軌跡與預定義的非接觸手勢庫進行模式匹配，這種方法顯著提高了手勢識別的準確性和豐富度。通過精心設計的手勢庫，系統(tǒng)可以識別復雜的多維手勢，從而支持更多樣化的操作指令，滿足用戶對高級功能和復雜任務的需求。

22、本發(fā)明根據(jù)模式匹配結果確定用戶意圖交互的目標區(qū)域和相關聯(lián)的數(shù)據(jù)交互功能，并觸發(fā)執(zhí)行相應功能，這種智能化的交互機制大大提高了操作效率。用戶無需進行繁瑣的菜單導航或多步驟操作，只需簡單的手勢就能快速完成復雜任務，極大地簡化了操作流程。

23、本發(fā)明引入了多模態(tài)反饋機制，通過設備內置的多模態(tài)反饋裝置向用戶傳遞與執(zhí)行功能相對應的感知反饋。這種即時、直觀的反饋極大地增強了用戶的操作確定感，有效解決了非接觸式交互中常見的懸空感問題，提升了交互的精確性和用戶的操作信心。

24、本發(fā)明提出的數(shù)據(jù)交互方法實現(xiàn)了設備姿態(tài)感知、三維手勢識別、智能功能映射和多模態(tài)反饋的有機結合，構建了一個全方位的非接觸式交互系統(tǒng)。這不僅顯著提高了掌上平板電腦的操作便利性和衛(wèi)生性，還為特殊環(huán)境下的使用（例如醫(yī)療、工業(yè)等需要保持設備清潔的場景）提供了解決方案，大大拓展了設備的應用范圍和場景。

技術特征：

1.一種掌上平板電腦的數(shù)據(jù)交互方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s10具體包括：

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s20具體包括：

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s30具體包括：

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s40具體包括：

6.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟s50具體包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟s60具體包括：

8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s70具體包括：

9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

10.一種掌上平板電腦的數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術總結
本發(fā)明公開一種掌上平板電腦的數(shù)據(jù)交互方法和系統(tǒng)，應用于人機交互技術領域，該方法通過內置姿態(tài)傳感器檢測設備相對重力方向的空間姿態(tài)，據(jù)此將屏幕智能劃分為多個交互區(qū)域，每個區(qū)域關聯(lián)特定的數(shù)據(jù)交互功能。利用深度攝像頭實時獲取用戶手指在設備周圍空間的運動深度圖像序列，通過圖像處理算法提取時序三維坐標信息，構建非接觸式三維運動軌跡。將該軌跡與預定義非接觸手勢庫進行模式匹配，確定用戶意圖交互的目標區(qū)域和相關功能，并觸發(fā)執(zhí)行。執(zhí)行過程中，通過多模態(tài)反饋裝置向用戶傳遞相應的感知反饋，例如觸覺、視覺或聽覺信號。本方法實現(xiàn)了基于設備姿態(tài)和用戶手勢的智能化非接觸交互，提高了操作的直觀性和效率，顯著增強了用戶體驗。

技術研發(fā)人員：李贈庚
受保護的技術使用者：深圳市康萊米電子股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2