本實(shí)用新型涉及鍵盤技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種虛擬鍵盤裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，智能手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品的功能也越來越強(qiáng)大。因其具有便攜性、體積小、功能多等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的喜愛。體積小、便攜性是此類電子產(chǎn)品的一大特點(diǎn)，因此在為其設(shè)計(jì)合適的用戶輸入方式時也需要考慮這些方面。目前，市面上的設(shè)計(jì)方案主要有：手寫體識別、觸摸屏軟鍵盤、語音識別、激光虛擬鍵盤。下面對這幾種方案作簡單介紹：

手寫體識別：用戶能像使用筆和紙一樣地向移動智能設(shè)備輸入數(shù)據(jù)，但是輸入速度較慢，一般每分鐘只有15-25字，且錯誤率相對較高。這種方式適合于數(shù)據(jù)輸入量少的用戶。

觸摸屏軟鍵盤：在屏幕上提供一個可視化的鍵盤，用戶通過點(diǎn)擊屏幕上的按鍵位置即可實(shí)現(xiàn)輸入。但由于受屏幕尺寸制約，軟鍵盤不太符合人體工學(xué)，輸入速度不高，且經(jīng)常出現(xiàn)誤觸發(fā)。當(dāng)鍵盤占據(jù)一定的屏幕面積時，字符的顯示效果也不太理想。

語音識別：語音識別只需要麥克風(fēng)、相應(yīng)的軟件即可實(shí)現(xiàn)，具有很不錯的便攜性。但在輸入正確率方面則不盡如人意，且在輸入私人的或保密信息時，或在會議等不宜發(fā)出聲音的場合，以及在太過嘈雜的環(huán)境時，語音識別就不適合了。

激光虛擬鍵盤：目前市場上已經(jīng)有投影式虛擬鍵盤。其基于圖像處理技術(shù)，可在任意平面上投影出鍵盤，鍵盤的圖案可以設(shè)計(jì)為用戶比較熟悉的QWERTY鍵盤。其主要特點(diǎn)是方便攜帶，鍵盤敲不壞，防水，外觀絢麗，時代感強(qiáng)。不過因售價高，目前尚未普及。

隨著手機(jī)等智能移動設(shè)備的功能不斷豐富，人們使用移動設(shè)備的時間越來越長，在移動設(shè)備上的信息輸入也越來越多。QWERTY鍵盤，也稱全鍵盤，是現(xiàn)在普遍使用的電腦鍵盤布局，也是不少人使用起來比較熟練的一種鍵盤布局。不少用戶希望能夠在移動設(shè)備上擁有QWERTY鍵盤以滿足快速文本輸入的需求。而通過前面對多種用戶輸入方案的比較可看出，激光虛擬鍵盤既可擁有QWERTY鍵盤的布局大小，又具有一定的便攜性，是一種理想的移動設(shè)備信息輸入方式。在智能設(shè)備日益普及的今天，激光虛擬鍵盤作為一種方便的人機(jī)交互工具，確實(shí)值得好好研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種虛擬鍵盤裝置，不僅穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性高，而且低成本以及攜帶方便，適合推廣使用。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：虛擬鍵盤裝置，包括安裝架，所述安裝架與桌面之間設(shè)有夾角且所述夾角小于90度，所述安裝架的正面自上而下依次安裝有攝像頭、鍵盤圖案激光發(fā)射器和紅外激光器，所述攝像頭、鍵盤圖案激光發(fā)射器和紅外激光器共同電連接有處理器，所述攝像頭上安裝有與所述紅外激光器相適配的紅外濾光片，所述攝像頭和鍵盤圖案激光發(fā)射器的發(fā)射軌跡均與桌面之間設(shè)有夾角且所述夾角小于90度，所述紅外激光器的發(fā)射軌跡與桌面平行設(shè)置。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述處理器與攝像頭之間連接有存儲芯片。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述處理器采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位STM32F103RCT6微控制器，所述STM32F103RCT6微控制器包括外部時鐘產(chǎn)生電路和USB供電與通信電路。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述攝像頭采用OV7670攝像頭。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述紅外激光器為一字線紅外激光器。

采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型的鍵盤圖案激光發(fā)射器向桌面投射QWERTY鍵盤圖案，用紅外激光器發(fā)射一條線型紅外激光，該激光形成的扇面與桌面平行，并覆蓋前面提到的整個鍵盤圖案。在裝置的最上方固定有一攝像頭，攝像頭上加裝有一紅外濾光片，只允許紅外光通過。攝像頭對鍵盤區(qū)域進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送給控制端處理。通過在攝像頭前加裝濾光片，可以有效濾除環(huán)境光中可見光的干擾，這既提高裝置的可靠性，也簡化后續(xù)圖像處理工作。當(dāng)沒有鍵按下時，一字線紅外激光平行掠過桌面，從攝像頭將看不到任何東西。當(dāng)有鍵按下時，指尖將被紅外激光照射，從攝像頭將看到一光斑。最后向處理器發(fā)送相應(yīng)的按鍵命令便可實(shí)現(xiàn)按鍵功能。因此，虛擬鍵盤裝置，不僅穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性高，而且低成本以及攜帶方便，適合推廣使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的電路連接示意圖；

圖3為本實(shí)用新型攝像頭與存儲芯片的連接電路圖；

其中：1、安裝架；2、攝像頭；3、鍵盤圖案激光發(fā)射器；4、紅外激光器；5、處理器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1和圖2所示，虛擬鍵盤裝置，包括安裝架1，安裝架1與桌面之間設(shè)有夾角且所述夾角小于90度，安裝架1的正面自上而下依次安裝有攝像頭2、鍵盤圖案激光發(fā)射器3和紅外激光器4，攝像頭2、鍵盤圖案激光發(fā)射器3和紅外激光器4共同電連接有處理器5，攝像頭2上安裝有與所述紅外激光器4相適配的紅外濾光片(圖中未標(biāo)出)，攝像頭2和鍵盤圖案激光發(fā)射器3的發(fā)射軌跡均與桌面之間設(shè)有夾角且所述夾角小于90度，紅外激光器4的發(fā)射軌跡與桌面平行設(shè)置。

如圖3所示，處理器5與攝像頭2之間連接有存儲芯片。存儲芯片為FIFO存儲芯片，OV7670攝像頭的COMS芯片的8位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)口直接與FIFO存儲芯片AL422B的數(shù)據(jù)輸入口相連，并將PCLK(像素時鐘)與FIFO的WCLK相連，這樣OV7670每輸出8位數(shù)據(jù)便會控制FIFO芯片將其存儲。此外OV7670的VSYNC(幀同步信號)則與單片機(jī)相連。OV7670每輸出一幀圖像數(shù)據(jù)前，便會在VSYNC上產(chǎn)生一個下降沿，單片機(jī)通過該信號便可知道上一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)存入了FIFO中，可以去讀取了。OV7670上的SIO_C、SIO_D也要與單片機(jī)相連，通過它們，單片機(jī)才能對OV7670的工作模式、數(shù)據(jù)格式等多種參數(shù)進(jìn)行修改控制。單片機(jī)從FIFO讀取數(shù)據(jù)，則主要是通過控制FIFO的/OE、/WRST、/RRST、/RCLK實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)施例中，處理器5采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位STM32F103RCT6微控制器，所述STM32F103RCT6微控制器包括外部時鐘產(chǎn)生電路和USB供電與通信電路。該芯片由意法半導(dǎo)體(ST)公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。最高工作頻率可達(dá)72MHz，具備單周期乘法和硬件除法。擁有256K字節(jié)的flash、48K字節(jié)的SRAM。芯片集成了定時器、CAN、SPI、ADC、I2C、USB、UART多種功能。

攝像頭2采用OV7670攝像頭。OV7670是OV(OmniVision)公司生產(chǎn)的一種1/6寸的CMOS VGA圖像傳感器，內(nèi)含30W像素、像素面積3.6μm x 3.6μm的CMOS圖像感光芯片。有多種數(shù)據(jù)輸出格式可供選擇：YUV/YCbCr4:2:2、RGB565/555/444、GRB4:2:2、Raw RGB Data。通過SCCB總線進(jìn)行控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種8位分辨率圖像數(shù)據(jù)。它的VGA圖像最大幀率達(dá)30幀每秒。

紅外激光器4為一字線紅外激光器。的工作波長為980nm，5V直流供電，工作電流小于100mA，輸出功率30mW(后期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)30mW的功率對本裝置而言過高，需串接150歐姆左右的限流電阻)。該紅外激光器輸出的光斑形狀為一字線型，線角度為120度。紅外濾光片的選擇應(yīng)與一字線紅外激光器相匹配。上面的激光器的工作波長為980nm，則這里選擇800nm-1100nm高透，400-760nm截止的濾光片，其直徑為18mm，厚度為2mm。

本實(shí)用新型的工作過程如下：

鍵盤圖案激光發(fā)射器3向桌面投射QWERTY鍵盤圖案，用紅外激光器4發(fā)射一條線型紅外激光，該激光形成的扇面與桌面平行，并覆蓋前面提到的整個鍵盤圖案。在裝置的最上方固定有一攝像頭2，攝像頭2上加裝有一紅外濾光片，只允許紅外光通過。攝像頭2對鍵盤區(qū)域進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送給控制端處理。通過在攝像頭2前加裝濾光片，可以有效濾除環(huán)境光中可見光的干擾，這既提高裝置的可靠性，也簡化后續(xù)圖像處理工作。當(dāng)沒有鍵按下時，一字線紅外激光平行掠過桌面，從攝像頭2將看不到任何東西。當(dāng)有鍵按下時，指尖將被紅外激光照射，從攝像頭2將看到一光斑。最后向處理器5發(fā)送相應(yīng)的按鍵命令便可實(shí)現(xiàn)按鍵功能。

本實(shí)用新型以STM32單片機(jī)作為控制核心，以O(shè)V7670攝像頭作為視覺采集設(shè)備，紅外激光作為輔助光源，通過紅外濾光片濾除環(huán)境光干擾，通過檢測指尖光斑來識別按鍵動作。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，該方案具有較好的穩(wěn)定性、可行性。因此，虛擬鍵盤裝置，不僅穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性高，而且低成本以及攜帶方便，適合推廣使用。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。