触控屏式移动终端设备利用陀螺仪辅助实现单手单指全屏操控的方法

摘要

一种针对触摸屏式移动终端设备（如智能手机、PDA、平板电脑等）的触控方法，真正实现单手单指全屏操控的实用方法：首先在移动终端设备屏幕上增加两层图像：触控板图像层和寻址标图像层，触控板图像层的数码标编号与寻址标图像中的寻址标编号一一对应；同时，触摸屏式移动终端设备自带3维陀螺仪，则此移动终端设备转动时，陀螺仪会测得设备转动的角度增量，由变换程序模块将角度增量变换成线性移动增量，依此线性移动增量作为驱动寻址标做相应移动的始变量，寻址标的运动量与始变量成正比。当寻址标和应用程序的触控图标相重叠时，触控板的数码标与寻址图像中的寻址标同时变色——数码标的触控功能被激活，此时操控此数码标=操控应用程序的触控图标，这样就实现了单手单指的全屏操控。

主权项

一种利用三轴陀螺仪驱动和图形化触控方法来实现触摸屏式移动终端设备的单手单指全屏操控的方法，其特征在于： 本发明实现触摸屏式移动终端设备的单手单指全屏操控功能，不需在该设备内增加任何硬 件，只在设备的操作系统中增加相应的软件功能程序包，此软件功能程序包包含3个基本子功能程序模块： a、图形化操控功能程序模块——此模块对本发明所设计的功能图层及图层中的图标进行设置和管理及控制； b、寻址图标的驱动模块——此模块根据设备自带的陀螺仪测到的三维转动角度增量来驱动相应的寻址图标运动(寻址图标简称寻址标)； c、信息交换模块——此模块负责本程序与其他程序间各类信息的交换； A、图形化操作功能程序模块: Ⅰ、图形化操作模块中有7个图层： 触控板触控功能图层， 寻址标分布图层，包含6个寻址图层：行列线寻址图层、边缘带寻址图层、同心圆寻址图层、平行带寻址图层(分为：上n下0平行带寻址图层、上n‑1下1平行带寻址图层、上n‑2下2平行带寻址图层等3种排列方式)； a、触控板触摸控制功能图层： ①、装配了本发明所设计软件功能程序包的触摸屏式移动终端设备在未启动软件功能程序包时，屏幕两边各显示一个短线，当手指从屏外向屏内滑动且穿过短线时拖出控制功能图层的图像， ②、拖出的控制功能图层的图像上有一个触摸控制板，板上分布触摸控制标， ③、各触摸控制标的功能： 第一行有3个触摸控制标： No.1房子形触控标，具有home键功能； No.2放大镜形触控标，其触控功能是对正在屏幕上显示的图像进行纵横等比例缩放，缩放量与陀螺仪测得的转动增量成正比； No.3齿轮形触控标，属性设置图标，点击此图标打开设置菜单，可进行一些属性设置； 第二行有3个触摸控制标——寻址图层的标识符： No.1#形触控标，其触控功能是启动行列线型寻址图层； No.2回形触控标，其触控功能是启动边缘带型寻址图层； No.3◎形触控标，其触控功能是启动同心圆型寻址图层； 第三行有3个竖立的矩形框形触摸控制标——平行带寻址图层的标识符： No.1矩形框内上部n条横线下部0条横线触摸控制标是启动上n下0式平行带寻址图层； No.2矩形框内上部n‑1条横线下部1条横线触摸控制标是启动上n‑1下1式平行带寻址图层； No.3矩形框内上部n‑2条横线下部2条横线触摸控制标是启动上n‑2下2式平行带寻址图层； 触控板下半部的阿拉伯数字触控标，其中数字是寻址图层中带编码的寻址标在触摸控制板上的索引号，寻址标上的编码和其索引号两者一一对应，索引号(数字)所在的触控格就是寻址标的索引标； 触摸控制板的网格线交叉点，点中任一交叉点且手指上下滑动时触摸控制板贴屏幕边上下移动； 触摸控制板的左边上下顶角，手指点中触摸控制板左上顶角或左下顶角并在屏幕滑动时触摸控制板被缩放； b、行列线寻址图层: ①、启动行列线寻址图层时，屏幕显示行列线寻址图层的图像，屏幕的竖向上均匀分布n条行线而横向上均匀分布m条列线，行列线的交叉点上附着有寻址标，寻址标的编码由行线号和列线号组合而成，此编码和控制功能图层上的触摸控制板中的数字索引号相同，两者一一对应； ②、寻址功能：触摸屏式移动终端设备绕轴运动时，相应的行列线随着移动，(触摸屏式移动终端设备俯仰运动时全部行线上下移动；触摸屏式移动终端设备左右侧翻时全部列线左右移动；触摸屏式移动终端设备顺或逆时针转动时全部列线以设备的水平中分线裂为两部分，上下两部反方向移动)，附着在行列线交叉点上附着的寻址标也跟着移动，当寻址标进入设备屏幕的基层图像的触控标有效触控区域时寻址标和它的索引标同时变色，表明索引标的触控功能激活； ③、触控功能：点中激活的索引标等于点中寻址标所覆盖的屏幕基层图像上的触控标，手指与屏幕分离时等于屏幕触控的确认； c、边缘带寻址图层： ①、启动边缘带寻址图层时，触摸屏式移动终端设备屏幕显示边缘带寻址图层的图像：触 摸屏式移动终端设备屏幕的竖向贴左右两边各显示1条竖带，每条竖带中均匀分布n条短行线；屏幕的横向贴上下两边各显示1条横带，每条横带中均匀分布m条短列线，边缘带的带中线与短线的交点上附着寻址标，其编码由行列号组合而成，此编码和控制功能图层上的触摸控制板中的数字索引号相同，二者一一对应； ②、寻址功能：触摸屏式移动终端设备绕轴做顺时针或逆时针方向运动时，各边缘带中的短行线或短列线全部同时随着移动(逆时针或顺时针)，而这些短线上附着寻址标一同移动，当寻址标进入基层图像的触控标有效触控区域时寻址标和它的索引标同时变色，表明索引标的触控功能激活； ③、触控功能：点中激活的索引标等于点中寻址标所覆盖的屏幕上的触控标(运行程序的触控标)，手指与屏幕分离时等于屏幕触控的确认； ④、触摸屏式移动终端设备做俯仰运动时，两侧竖带中的短行线及其上附着的寻址标同时上下移动； ⑤、触摸屏式移动终端设备做侧翻运动时，上下横带中的短列线及其上附着的寻址标同时左右移动； ⑥、触摸屏式移动终端设备俯仰及设备侧翻运动时的寻址与触控功能同设备旋转； d、同心圆寻址图层： ①、启动同心圆寻址图层时，触摸屏式移动终端设备屏幕显示同心圆寻址图层的图像：以屏幕中心点为圆心分布两个同心圆，每个园各有数条半径射线，寻址标就附着在各半径射线和圆周的交点之上，其编码由圆周编号和半径射线编号组合而成，此编码和控制功能图层上的触摸控制板中的数字索引号相同，二者一一对应； ②、寻址功能：触摸屏式移动终端设备绕轴做顺时针或逆时针方向运动时，各半径射线全部同时随着转动(逆时针或顺时针)，而设备俯仰时，圆周放大或缩小，交点上的寻址标跟着运动，当寻址标进入基层图像的触控标有效触控区域时寻址标和它的索引标同时变色，表明索引标的触控功能激活； ③、触控功能：点中激活的索引标等于点中寻址标所覆盖的屏幕上的触控标(运行程序的触控标)，手指与屏幕分离时等于屏幕触控的确认； e、平行带寻址图层： ①、启动平行带寻址图层时，触摸屏式移动终端设备屏幕显示平行带寻址图层的图像：贴屏幕上顶边和下底边各平行布置几条平行横带共n条，屏幕均匀分布m条列线，平行带的带中线与各列线的交叉点上附着寻址标，其编码由平行带号和列线号组合而成，此编码和控 制功能图层上的触摸控制板中的数字索引号相同，二者一一对应； ②、寻址功能：触摸屏式移动终端设备绕轴做顺时针或逆时针方向运动时，全部列线以屏幕横向中分线为界，上下两段列线做反向运动：上部列线向左则下部列线向右，上部列线向右则下部列线向左，列线运动带动寻址标运动，当寻址标进入基层图像的触控标有效触控区域时寻址标和它的索引标同时变色，表明索引标的触控功能激活； ③、触控功能：点中激活的索引标等于点中寻址标所覆盖的屏幕基层图像上的触控标(运行程序的触控标)，手指与屏幕分离时等于屏幕触控的确认； ④、触摸屏式移动终端设备绕竖轴左右侧翻时，全部列线同步向右或向左移动，寻址标也同步移动——寻址； Ⅱ、触摸屏式移动终端设备屏幕显示图像的叠放次序：未启功本程序时触摸屏式移动终端设备屏幕所显示的图像作为基层图像，启动本程序时在基层图像前端叠加两层图像，最前端是触摸控制功能图层的显示图像(透明度可调)，中间显示的是寻址图层的显示图像(透明度可调)； B、寻址图标的驱动模块： Ⅰ、采样及运算：寻址图标是附着在行列线的交点上的随行列线的运动而运动，行列线的驱动源是3轴陀螺仪，本模块的功能就是采样3轴陀螺仪的3个欧拉角，并把3个欧拉角的增量换算成驱动行列线运动的3维分量； a、坐标系明确：坐标系O‑XYZ是固定在触摸屏式移动终端设备上的3维直角坐标，坐标系O‑xyz是固定在3维陀螺仪上的3维直角坐标系，两坐标系有共同的原点O，X轴垂直于设备屏幕、Y轴平行于设备的中横线、Z轴平行于设备的中竖线； b、寻址图标的驱动模块的采样及运算功能： ①、启动本程序时同时启动此模块，此模块从触摸屏式移动终端设备的运动处理模块MPU读取3轴陀螺仪的3个欧拉角，此后按固定的采用周期重复此采样； ②、对各采样周期所采得的欧拉角进行变换，变换成如下表达的3维角度:绕X轴旋转角α_i、绕Y轴旋转角β_i、绕Z轴旋转角γ_i；(i是采样周期编号)； ③、每次欧拉角变换后，计算相邻两次变换的差值：△α_i＝α_i－α_i‑1 △β_i＝β_i－β_i‑1 △γ_i＝γ_i－γ_i‑1； ④、计算3维矢量的矢尖线位移：△S_xi＝R_x△α_i △S_yi＝R_y△β_i△S_zi＝R_z△γ_i(3个矢量的矢径R_x、R_y、R_z的大小可在属性中设定)； Ⅱ、参数输出——驱动寻址图层： ①、3个矢尖线位移作为驱动寻址线运动的3个参数：△S_xi△S_yi△S_zi发送给CPU(触摸屏式移动终端设备的中央处理器)； ②、CPU处理后发送给图像处理器GPU(触摸屏式移动终端设备的图像处理器)； ③、GPU按此指令对中层图像进行处理，处理后显示到屏幕上； C、信息交换模块：应用程序的触控图标布置方式多种多样，寻址图层的样式也较多，为了使二者能最佳匹配，有两种办法： a、人工匹配，由用户根据当时运行的应用程序的触控图标的布置情况，从打开的触控板中选择合适的寻址图层与其匹配； b、自动匹配，用户打开本程序时由程序自动选择与应用程序匹配的寻址图层，实现方法： ①、本程序的图层管理模块中预先装载标准化了的图层模板，模板编号及各模板的板内有关模数及参数向开发者开放， ②、开发者根据标准模板和板内的模数来编排应用程序的触控图标的排列方式和顺序，并把所采用的模板的编号和板内模数反馈给本程序； ③、本程序启动时按模板编号和板内模数自动打开相应的模板； ④、自动匹配时，可以取消触控板中的寻址图层的标识符。