CN108268143B - 用于输入中文字符的键盘及其设置方法和输入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于输入中文字符的键盘及其设置方法和输入方法。该键盘采用如下方法设置：设置键盘的几何布局，根据几何布局构建该键盘的几何坐标系；基于该几何坐标系，确定该键盘的每个键位的位置坐标；采用搜索算法，根据该位置坐标在键盘上分别设置声母键位和韵母键位，该声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置。本发明还公开了采用上述键盘在计算设备上输入中文的方法。本发明弥补了现有技术中输入键盘的不足之处，针对基于脑‑机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统，提供了一种具有最短移动距离的中文字符拼写输入键盘及其设置和输入方法。

Description

用于输入中文字符的键盘及其设置方法和输入方法

技术领域

本发明涉及计算机虚拟键盘技术领域，更具体地涉及一种用于输入中文字符的键盘及其设置方法和一种计算设备中文输入方法。

背景技术

键盘是人机交互的重要媒介。为提高键盘的输入效率和用户体验，在近一百多年间人们对键盘的布局进行了不断地改进。传统QWERT键盘为双手输入英文字符而设计，其键位分布对于英语字母频率和双手习惯进行了优化。

为满足残疾人的沟通需求，一般有基于脑-机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统两种交互方式。其中在基于脑-机接口系统的字符输入系统中，有稳态视觉诱发电位和想象运动两种范式。

与双手输入相比，基于脑-机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统，其输入方式的信息输入源由双手的10个并行输入变为单目标串行输入。在输入中文时，由于中文是音形结合的文字，若采用传统QWERT键盘，则需要多次输入拼音字母才可拼出汉字，且键位间的移动距离大。因此，需要考虑中文语言特点和移动距离这两方面，对基于脑-机接口系统和基于眼动追踪系统字符输入的键盘进行优化，以提高输入汉字的信息传输速率，提升人机交互的效率和易用性，方便残疾人使用。

发明内容

鉴于上述问题提出了本发明，以便提供一种至少部分地解决上述问题的用于输入中文字符的键盘及其设置和使用方法。

根据本发明一个方面，提供了一种用于输入中文字符的键盘的设置方法，其中，包括如下步骤：

S100、设置键盘的几何布局，根据所述几何布局构建所述键盘的几何坐标系；

S200、基于所述几何坐标系，确定所述键盘的每个键位的位置坐标；

S300、采用搜索算法，根据所述位置坐标在所述键盘上分别设置声母键位和韵母键位，所述声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置，所述最小代价函数为所述汉语音节中的声母键位和韵母键位的最小加权距离的和。

上述的设置方法，其中，所述步骤S300中，采用贪婪算法设置所述声母键位和所述韵母键位，具体包括如下步骤：

S301、按照语料库汉字频率表计算汉语音节的出现频率；

S302、按照所述汉语音节的出现频率从大到小的顺序，将所述汉语音节的声母和韵母分别设置在所述键盘的键位上，以获得所述声母键位和韵母键位；

其中，将所述汉语音节的声母和韵母优先设置在距离所述几何布局的中心最近的键位上；并且每设置一个汉语音节的声母和韵母时，根据键位的位置坐标将该声母和该韵母设置在路径最短的键位上，所述最小加权距离根据所述键位之间的路径距离和所述汉语音节的出现频率确定。

上述的设置方法，其中，所述将所述汉语音节的声母和韵母设置在所述键盘的键位上包括：

将不同的声母设置在不同的键位上并且将不同的韵母设置在不同的键位上。

上述的设置方法，其中，其中所述最小代价函数根据如下步骤计算：

S3001、计算每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的欧式距离；

S3002、将所述欧式距离乘以所述汉字音节的出现频率，以得到每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的最小加权距离；

S3003、将所有汉字音节的最小加权距离求和，以得到所述最小代价函数。

上述的设置方法，其中，所述步骤S301具体包括：

S3011、根据现代汉语语料库汉字频率表得到每个汉字及其出现频率；

S3012、采用从字到拼音的映射得到每个汉字对应的拼音音节；

S3013、针对每个拼音音节，根据其对应的汉字的出现频率统计该拼音音节的出现频率。

上述的设置方法，其中，所述步骤S100包括：

S101、将所述键盘的外轮廓设置为正六边形或圆形，并将所述键盘的键位设置为均匀分布在所述外轮廓内的正六边形或圆形结构；

S102、将所述正六边形或圆形的中心作为所述几何坐标的原点来构建所述几何坐标系。

上述的设置方法，其中，所述步骤S300之前，所述设置方法还包括：

将开始/暂停功能键设置在所述键盘的中心键位上，所述开始/暂停功能键用于控制字符输入的开始和结束；

将删除功能键设置在所述键盘的内圈键位的右下角；

将符号功能键和切换功能键设置在所述键盘的外圈键位的右下角；

其中，所述键盘的其余键位用于设置所述声母键位和韵母键位。

上述的设置方法，其中，所述符号功能键还设置有二级键盘，所述二级键盘中设置有中文符号、英文符号和表情符号。

根据本发明另一方面，还提供了一种由上述的设置方法设置的用于输入中文字符的键盘。

根据本发明另一方面，还提供了一种在计算设备上输入中文的方法，采用上述的设置方法设置的用于输入中文字符的键盘进行中文输入。

本发明弥补了现有技术中输入键盘的不足之处，针对基于脑-机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统，提供了一种具有最短移动距离的中文字符拼写输入键盘及其设置和使用方法。本发明的中文字符拼写输入的键盘及其设置和使用方法，可为脑-机接口系统或眼动追踪系统的中文字符拼写范式提供一种移动距离短、拼写次数少的中文拼写方案。该方案结合了汉语语言特性，对键位的布局进行了优化，较大地提升了中文字符拼写的效率和易用性。

本发明根据人眼移动的最小范围和几何拼接结构，选择了键盘轮廓和键盘格单元；根据汉语拼写特性，设置了双拼拼写范式；根据最短移动距离原则，并结合汉字字频特性，通过贪婪算法得到中文字符键位的优化分布。该中文输入法可在零音节重码的情况下实现最短的移动距离，和较小的选字翻页率。对于拼写中文的移动距离，本发明与现有技术的全拼键盘相比能将其减小近80％，与市场上双拼键盘方案相比能减小50％左右。本发明能极大减小移动距离、提高汉字输入速度，为残疾人的脑-机交互和人机交互提供了一种更便携、高效的汉字输入途径。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为本发明一实施例的计算加权距离时的键盘坐标示意图；

图2为本发明一实施例的键盘设置方法流程图；

图3本发明一实施例的贪婪算法流程示意图；

图4A-4D为本发明一实施例的贪婪算法确定声母和韵母的四种情况示意图；

图5为本发明一实施例的获得音节出现频率的流程示意图；

图6为本发明一实施例的键盘布局示意图；

图7为本发明一实施例的符号键的二级键盘布局示意图；

图8为本发明一实施例的选字页示意图；

图9为本发明一实施例的在计算设备上输入中文的方法流程示意图；

图10为本发明一实施例的中断流程示意图；

图11为本发明的键盘与其他键盘的性能比较图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

为了解决上文所述的问题，本发明实施例提供一种中文字符拼写输入键盘的设置方法，参见图1及图2，图1为本发明一实施例的计算加权距离时的键盘坐标示意图；图2为本发明一实施例的键盘设置方法流程图。根据该设置方法设置的键盘拼写汉字时能实现最短移动距离，所述设置方法包括如下步骤：

步骤S100、设置键盘的几何布局，根据所述几何布局构建所述键盘的几何坐标系，参见图1，本实施例中该键盘的几何布局优选键位为正六边形或圆形结构，以开始/暂停功能键为中心呈环形分布，所有所述键位拼接后组成的所述键盘为正六边形或圆形；

步骤S200、根据所述几何坐标系，确定所述键盘的每个键位的位置坐标；

S300、采用搜索算法，根据所述位置坐标在所述键盘上分别设置声母键位和韵母键位，所述声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置，所述最小代价函数为所述汉语音节中的声母键位和韵母键位的最小加权距离的和。

其中，所述步骤S300中，采用贪婪算法得到所述声母键位和所述韵母键位的优化分布，参见图3，图3为本发明一实施例的贪婪算法流程示意图，根据所定的几何坐标系，得到每个键位的位置坐标。具体地，将每行每列各相邻键位的中心点之间的距离定义为2，则键盘上各键位的坐标如图1所示；具体包括如下步骤：

步骤S301、按照语料库汉字频率表计算出汉语的音节出现频率；

步骤S302、按照所述汉语音节的出现频率从大到小的顺序，将所述汉语音节的声母和韵母分别设置在所述键盘的键位上，以获得所述声母键位和韵母键位；具体地，汉语音节出现频率从大到小为“de”、“shi”、“yi”、“zhi”、“ji”、“you”、“bu”、“zhe”等等共416个音节。在设置声母和韵母时，可将声母和韵母先分别设置在两个键盘上，待所有声母键位和韵母键位分别在两个键盘上确定后，再将所述声母键位和所述韵母键位确定后的两个键盘合并为一个得到中文字符拼写输入键盘，其中声母键盘的可选位置为除去0到9共十个数字的键位，数字键位的位置如图6所示；

其中，将所述汉语音节的声母和韵母优先设置在距离所述几何布局的中心最近的键位上；并且每设置一个汉语音节的声母和韵母时，根据键位的位置坐标将该声母和该韵母设置在路径最短的键位上，所述最小加权距离根据所述键位之间的路径距离和所述汉语音节的出现频率确定。

在设置声母和韵母时，可先行判断声母和韵母的确定情况，有声母韵母均未确定、声母确定但韵母未确定、韵母确定但声母未确定、声母韵母均未确定四种情况。参见图4A-4D，图4A-4D为本发明一实施例的贪婪算法确定声母和韵母的四种情况示意图。请同时参见图6，图6为本发明一实施例的键盘布局示意图。其中，具体包括：

步骤S3021、判断对于声母不确定，韵母不确定的情况。

具体地说，如对于“de”该音节，由于“d”和“e”在均未确定所属键位位置，则可通过步骤S3022的方法确定其所属位置。

步骤S3022、对于S3021的搜索情况，随机在剩余声母的可选键位中选择一个位置作为其所属位置。

例如，对于“shi”，“sh”的可选位置为除去“d”剩余的键位位置。

步骤S3023、对于S3021的搜索情况，在韵母的可选键位中选择一个具有最小加权距离的位置作为韵母的确定位置。

例如，对于“de”中的“e”，由于具有最小加权距离的位置为“d”所在的位置，故“e”和“d”在同一键盘上的确定位置相同。

加权距离为所在音节的声母和韵母键位中心坐标的欧式距离乘以该音节对应的出现频率。

步骤S3024、判断对于声母确定，韵母不确定的情况。

具体地说，如对于“you”音节，由于其声母“y”的位置在搜索“zhi”时已确定，故只需要确定韵母“ou”的位置。

步骤S3025、对于S3024的搜索情况，在韵母的可选键位中选择一个具有最小加权距离的位置作为韵母的确定位置。

步骤S3026、判断对于声母不确定，韵母确定的情况。

例如，如对于“yi”音节，由于其韵母“i”的位置已在搜索“shi”时已确定，故只需要确定声母“y”的位置。

步骤S3027、对于S3026的搜索情况，在声母的可选键位中选择一个具有最小加权距离的位置作为声母的确定位置。

步骤S3028、判断对于声母确定，韵母确定的情况。

例如，如对于“zhe”音节，由于其韵母“zh”的位置及其韵母“e”的位置均已在搜索“de”和“zhi”时已确定，故只需直接执行步骤S3029计算其新增的加权距离，并将其加至总代价函数中。

按照上述步骤确定好所有所述声母键位和韵母键位上的声母和韵母位置后，将每个所述声母和韵母位置的最小加权距离求和计算代价函数，该代价函数即为满足键盘设置要求的最小代价函数。本发明中最小代价函数的作用是用来评价键盘在脑-机接口或眼动追踪的中文拼写字符时，视线或光标转移的距离大小。如希望在拼写汉字的过程中，同一个汉字对应的声母和韵母之间的键位距离越小越好，这样视线或光标的移动距离就越少，其使用起来会更快捷。代价函数中考虑了汉字音节的出现频率，用频率的百分比来对距离进行加权，来整体评估该键盘对于中文语言的“代价”，“代价”越小，键盘的相应性能会更优秀。

其中，所述计算代价函数步骤中，采用汉字音节的频率对距离加权，包括：

步骤S3001、计算每一所述汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的欧式距离；

步骤S3002、将所述欧式距离乘以所述汉字音节的出现频率，以得到每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的最小加权距离；

步骤S3003、将所有汉字音节对应的各所述最小加权距离求和，得到所述最小代价函数。

其中，所述计算代价函数步骤中，首先按照语料库汉字频率表计算出汉语的音节出现频率，参见图5，图5为本发明一实施例的获得音节出现频率的流程示意图。具体包括：

步骤S3011、根据现代汉语语料库汉字频率表得到每个汉字及其出现频率；即对于基于大数据的中文语料库，得到每个汉字对应的出现频率。具体地，可选用具有2000万语料库的公开数据库《现代汉语语料库汉字频率表》，首先提取每个汉字及其统计中出现频率。

步骤S3012、采用从字到拼音的映射得到每个汉字对应的拼音音节，例如采用从字到拼音的映射软件，得到每个汉字对应的拼音音节，即不同的汉字可对应于相同的音节；

步骤S3013、统计所有汉字的拼音音节，根据其对应的汉字的出现频率统计该拼音音节的出现频率，即将相同音节的汉字对应的频率相加，得到每个拼音对应的出现频率。

参见图6，图6为本发明一实施例的键盘布局示意图。本实施例中，所述步骤S100包括：

步骤S101、将所述键盘的外轮廓设置为正六边形或圆形，并将所述键盘的键位设置为均匀分布在所述外轮廓内的正六边形或圆形结构；

步骤S102、将所述正六边形或圆形的中心作为所述几何坐标的原点来构建所述几何坐标。

所述步骤S300之前，所述设置方法还包括：

将开始/暂停功能键设置在所述键盘的中心键位上，所述开始/暂停功能键用于控制字符输入的开始和结束；

将删除功能键设置在所述键盘的内圈键位的右下角；

将符号功能键和切换功能键设置在所述键盘的外圈键位的右下角；

其中，所述键盘的其余键位用于设置所述声母键位和韵母键位。

即所述键盘的键位优选为正六边形或圆形结构，以开始/暂停功能键为中心呈环形分布，所有所述键位拼接后组成的所述键盘几何布局为正六边形或圆形，以保证所述键位之间的移动半径短且内部拼接紧凑。其中，同一声母键位或韵母键位只设置一个声母或韵母，以保证无音节重码。所述键盘包括中心键位、内圈键位和外圈键位，所述中心键位为开始/暂停功能键，可随时控制字符输入的开始和结束，所述内圈键位的右下角设置删除功能键，所述外圈键位的右下角设置符号功能键和切换功能键，其余键位为所述声母键位和韵母键位。

参见图7，图7为本发明一实施例的符号键的二级键盘布局示意图。所述符号键还设置有二级键盘，所述二级键盘中设置有中文符号、英文符号和表情符号。

其中，单韵母音节词拼写时，需先选择切换功能键，再选择单韵母音节词输入。开始时，在设置的所述键盘上选择所述开始/暂停功能键，所述键盘展开37个键位开始字符拼写；结束时，选择所述开始/暂停功能键，所述键盘复原为单键的开始/暂停功能键。

参见图8、图9，图8为本发明一实施例的选字页示意图，图9为本发明一实施例的在计算设备上输入中文的方法流程示意图。本发明的计算设备中文输入方法，采用上述的中文字符拼写输入键盘进行中文输入，具体包括如下步骤：

步骤S1、选择键盘上单一的“开始/暂停”键，使字符输入系统开始工作。

可理解的是，本实施例中是采用基于脑-机接口系统的字符输入系统或基于眼动追踪系统的字符输入系统，故字符输入系统可以获得的控制意图信号，如对于基于稳态诱发电位的脑-机接口为该键盘的频率调制信号，对于基于运动想象系统的脑-机接口为事件相关去同步化信号，对于眼动追踪系统为视线对于该键位足够时间的滞留。字符输入系统识别的选择后，将触发系统开始工作。

字符输入系统开始工作后，单一键位的键盘展开为具有声母韵母的37键的键盘；

步骤S2、在拼写汉字的第一次输入中，选择所述汉字的声母部分；

步骤S3、在拼写汉字的第二次输入中，选择所述汉字的韵母部分。

具体地，如输入“你好”两字，首先需要选择提示音“牛”所在键位中的“n”声母，然后选择提示音“是”所在键位中的“i”韵母；在输入“好”字时，首先选择提示音“话”所在键位中的“h”声母，然后选择提示音“老”所在键位中的“ao”韵母。

对于“偶尔”这种单韵母音节的字或词，需要第一次选择“切换”键后，第二次再选择对应位置的韵母键。如对于“偶”需要选择“切换”后再选择提示音“有”所在键位中的“ou”；对于“尔”需要选择“切换”后再选择“7er”中的“er”。

步骤S4、在选择汉字页面，选择目标汉字(参见图8)。

具体地，如需要拼写“是”这个汉字，则拼写完声母韵母后在如图8所示音节“shi”的汉字选择界面，在内圈可选择提示音“是”这个键位。

步骤S5、输出目标汉字到特定的显示框。

具体地，该显示框可以为键盘上方的一长矩阵方框，显示所有已经拼写的汉字。也可为特定应用程序的文本编辑窗口。

参见图10，图10为本发明一实施例的中断流程示意图，如图10所示，本实施例的中断流程如下所述。

步骤S21、有暂停输入的意图时，选择“开始/暂停”键。

该暂停意图可在以上所述各环节中的任意步骤，保证用户疲劳时能随时暂停输入，字符输入系统之前的输入内容不受影响。

步骤S22、字符输入系统捕获到暂停意图，中断字符输入系统。

字符输入系统暂停后，所述具有声母韵母的键盘缩小为单一的“开始/暂停”键。

本发明的中文字符拼写输入键盘，键盘选用正六边形(或圆形)的轮廓，保证在拼写汉字时所需的整体移动半径较短。键盘的键位选用正六边形(或圆形)的几何单元，保证键盘良好的内部拼接。其中，选用双拼输入法来拼写中文字符。在拼写汉字时，首先选择所述键盘中的声母，得到汉字的声母部分；其次选择所述键盘中的韵母，得到汉字的韵母部分；随后进入所述键盘的汉字选择页面，对目标汉字进行选择，完成单个汉字的输入。

其中，所述键盘能实现拼写汉字最短移动距离，所述键盘中的声母和韵母键位分布是由贪婪算法计算得出。本实施例中的所述键位数(37键)恰好包含所述声母、韵母数和功能键数。所述功能键包括“开始/暂停”、“删除”、“切换”、“符号”四种。所述声母包括(按汉语的频次从大到小)'d'、'y'、'sh'、'b'、'l'、'z'、'r'、'zh'、'h'、'w'、'g'、't'、'm'、'j'、'ch'、'x'、'f'、'n'、'k'、's'、'q'、'c'、'p'共23个。

所述韵母包括(按汉语的频次从大到小)'e'、'i'、'u'、'ai'、'ou'、'en'、'ang'、'a'、'o'、'ong'、'ei'、'eng'、'ao'、'uo'、'iu'、'ui'、'ue'、'ia'、'er'、'ian'、'ing'、'an'、'iao'、'in'、'ua'、'ie'、'iang'、'uan'、'un'、'uang'、'ü'、'uai'、'iong'共33个。

所述符号键的二级键盘的中文符号有较常使用的问号“？”、逗号“，”、句号“。”、感叹号“！”、顿号“、”冒号“：”、分号“；”、省略号“……”，正括号“(”、反括号“)”、波浪号“～”、正书名号“《”、反书名号“》”。英文符号有较常使用“+”、“-”、“＝”、“\”、“/”、“&”、“*”、“#”。表情符号有“:D”、“:)”、“:P”、“:(”等共27键构成。

数字键由0到9共10个数字键位构成；功能键由“开始/暂停”、“删除”、“符号”、“切换”构成。其中，所述切换键保证如ao、ang、ou等韵母音节词的输入。当输入所述单韵母汉字时，其第一次选择“切换键”，第二次选择韵母部分。

本发明键盘的同一键位只设置不多于两个的声母键或韵母键，保证拼写汉字时任意两次选择不会出现不同音节的字(即无音节重码)。

本实施例中，所述键盘其他键位从左到右、从上到下设置“亏k ui”、“话h ua”、“在z ai”、“他t a”、“僧s eng”、“老l ao”、“的d e”、“果g uo”、“软r uan”、“牛n iu”、“中zhong”、“是sh i”、“有y ou”、“禅ch an”、“份f en”、“5ang”、“恰q ia”、“间j ian”、“不b u”、“为w ei”、“6o”、“4ie”、“香x iang”、“茗m ing”、“7er”、“3iao”、“品p in”、“存c un”、“8uang”、“2ue”、“1ü”、“0uai”、“9iong”各键。

当所述字符输入系统开始工作时，选择单键的“开始/暂停”键，开始字符拼写。所述字符输入系统结束工作时，选择“开始/暂停”键，所述键盘由37键的键盘变为单键的“开始/暂停”键。在所述汉字选择页面，由位于键盘中央的“开始/暂停”键、位于外圈右下角的“翻页键”和其他各键位上的可选汉字构成。选择所述汉字选择页面的“翻页键”后，键盘将呈现新一页的可选汉字。同一页上的所述可选汉字均为同一读音，即为音节零重码。可选汉字位于各键位的中央，每一页最多共有35个所述可选汉字。

本发明对于最高频的“de”音节，在设置声母“d”时随机选择一个所述键位位置。对于所述音节中的韵母“e”，每次设置时选择具有新增加权路径最短的键位位置作为下一个键的确定位置。所述新增加权路径定义为每个音节中声母键位与韵母键位之间的欧式距离乘以该音节出现的所述频率。对于最高频音节随后各音节中的声母和韵母，有声母韵母均未确定、声母确定但韵母为确定、韵母确定但声母未确定、声母韵母均已确定四种情况。其中，对于所述声母韵母均未确定的情况，随机在剩余声母可选键位中选择一个位置作为声母的确定位置，并在剩余韵母可选键位中选择一个具有最小加权距离的位置作为韵母的确定位置。对于所述声母已确定但韵母未确定的情况，在剩余韵母可选键位中选择一个具有最小加权距离的位置作为韵母的确定位置。对于所述韵母已确定但声母未确定的情况，在剩余声母可选键位中选择一个具有最小加权距离的位置作为声母的确定位置。对于所述声母韵母均已确定的情况，计算对于所述音节对应的新增加权距离。

若在所述情况中，具有最小加权距离的位置具有多个，则随机选择一个位置作为新设置声母或韵母的确定位置。对于汉语中所有416中音节组合，根据所述贪婪算法得到搜索一次的加权距离总和作为代价函数值。根据所述方法进行5×10⁸搜索，保证所有搜索中的最佳代价函数值不增加。得到最小加权距离对应的声母键盘和韵母键盘布局。将所述声母键盘和韵母键盘布局进行合并，同一键位设置的声母和韵母数之和不超过两个。对所述同一键位上的声母和韵母构成一汉字，作为该键位的音节提示字。

参见图11，图11为本发明的键盘与其他键盘的性能比较图。由图11可知，本发明可为脑-机接口系统或眼动追踪系统的中文字符拼写范式提供一种移动距离短、拼写次数少的中文拼写方案。该方案结合了汉语语言特性，对键位的布局进行了优化，可较大地提升中文字符拼写的效率和易用性。

本发明根据人眼移动的最小范围和几何拼接结构，选择了键盘轮廓和键盘格单元；根据汉语拼写特性，设置了一种双拼拼写范式；根据最短移动距离原则，并结合汉字字频特性，通过贪婪算法得到中文字符键位的优化分布。该中文输入法可在零音节重码的情况下实现最短的移动距离，和较小的选字翻页率。对于拼写中文的移动距离，上述系统与传统全拼键盘相比能将其减小近80％，与市场上双拼键盘方案相比能减小50％左右。本发明能极大减小移动距离、提高汉字输入速度，为残疾人的脑-机交互和人机交互提供了一种更便携、高效的汉字输入途径。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于输入中文字符的键盘的设置方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、设置键盘的几何布局，根据所述几何布局构建所述键盘的几何坐标系；

S200、基于所述几何坐标系，确定所述键盘的每个键位的位置坐标；

S300、采用搜索算法，根据所述位置坐标在所述键盘上分别设置声母键位和韵母键位，所述声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置，所述最小代价函数为所述汉语音节中的声母键位和韵母键位的最小加权距离之和；

其中，所述步骤S300中，采用贪婪算法设置所述声母键位和所述韵母键位，具体包括如下步骤：

S301、按照语料库汉字频率表计算汉语音节的出现频率；

S302、按照所述汉语音节的出现频率从大到小的顺序，将所述汉语音节的声母和韵母分别设置在所述键盘的键位上，以获得所述声母键位和韵母键位；

其中，将所述汉语音节的声母和韵母优先设置在距离所述几何布局的中心最近的键位上；并且每设置一个汉语音节的声母和韵母时，根据键位的位置坐标将该声母和该韵母设置在路径最短的键位上，所述最小加权距离根据所述键位之间的路径距离和所述汉语音节的出现频率确定；

所述最小代价函数根据如下步骤计算：

S3001、计算每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的欧式距离；

S3002、将所述欧式距离乘以所述汉字音节的出现频率，以得到每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的最小加权距离；

S3003、将所有汉字音节的最小加权距离求和，以得到所述最小代价函数。

2.根据权利要求1所述的设置方法，其特征在于，将所述汉语音节的声母和韵母设置在所述键盘的键位上包括：

将不同的声母设置在不同的键位上并且将不同的韵母设置在不同的键位上。

3.根据权利要求1或2所述的设置方法，其特征在于，所述步骤S301具体包括：

S3011、根据现代汉语语料库汉字频率表得到每个汉字及其出现频率；

S3012、采用从字到拼音的映射得到每个汉字对应的拼音音节；

S3013、针对每个拼音音节，根据其对应的汉字的出现频率统计该拼音音节的出现频率。

4.根据权利要求1或2所述的设置方法，其特征在于，所述步骤S100包括：

S101、将所述键盘的外轮廓设置为正六边形或圆形，并将所述键盘的键位设置为均匀分布在所述外轮廓内的正六边形或圆形结构；

S102、将所述正六边形或圆形的中心作为所述几何坐标的原点来构建所述几何坐标系。

5.根据权利要求4所述的设置方法，其特征在于，所述步骤S300之前，所述设置方法还包括：

将开始/暂停功能键设置在所述键盘的中心键位上，所述开始/暂停功能键用于控制字符输入的开始和结束；

将删除功能键设置在所述键盘的内圈键位的右下角；

将符号功能键和切换功能键设置在所述键盘的外圈键位的右下角；

其中，所述键盘的其余键位用于设置所述声母键位和韵母键位。

6.根据权利要求5所述的设置方法，其特征在于，所述符号功能键还设置有二级键盘，所述二级键盘中设置有中文符号、英文符号和表情符号。

7.一种用于输入中文字符的键盘，其特征在于，所述键盘由权利要求1-6中任意一项所述的设置方法设置。

8.一种在计算设备上输入中文的方法，其特征在于，采用上述权利要求1-6中任意一项所述的设置方法设置的用于输入中文字符的键盘进行中文输入。

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