[发明专利]一种笔式用户界面中基于笔的圆弧绘制方法

说明书

技术领域

本发明涉及笔式用户界面，具体涉及一种基于笔的圆弧绘制方法，属于人机交互技术领域。

背景技术

在笔式用户界面的应用领域中，教育领域是一个非常重要，非常特殊的应用领域。学生在学习几何知识的过程中，不仅要学习一些基本概念，基本定理，而且要学会几何图形的构造方法，用以探索几何图形之间的关系。尺规作图就是一种非常有用的构造几何图形的方法(参见Ruler-and-compass construction，http://en.wikipedia.org/wiki/Compass_and_straightedge)。尺规作图中的“尺”指的是没有刻度的直尺，它只用作连接两个点；“规”指的是用于画固定半径的圆、圆弧的圆规，画圆弧时，要先确定圆心和圆弧半径。

许多基于笔迹勾画的系统，能够智能识别出直线和圆弧，但是，尺规作图与上述的笔迹勾画系统有很大的不同。在使用尺规作图的过程中，不断地模拟尺规作图的各个步骤，用户能够直观地理解各种不同的几何图形的概念以及它们之间的关系(参见GRACE，http://www.cs.rice.edu/～jwarren/grace/)。通过图形的几何变换，例如：移动，缩放，膨胀，旋转，尺规作图的使用者可以学会如何通过一些简单的图形，构建复杂的几何图，例如：平行四边形，正五边形等等。而且，用户可以通过使用尺规作图，发现一些几何图形的内在属性，例如：角平分线，直角的三等分线等等。

当前，已经有一些应用支持尺规作图的作图方法。其中有HabilisDraw(参见Daughtry，J.M.，Amant，R.S.，Power tools and composite tools：integrating automation with directmanipulation.ACM IUI 2003：233-235)和Geometer′s Sketchpad(参考文献：The Geometer′sSketchpad，http://www.keypress.com)。HabilisDraw包含了直尺、圆规以及一些其它的虚拟工具，来完成作图。Geometer′s Sketchpad能够帮助教师和学生建立与探索一些数学模型、三维造型、图形、图表。GRACE是一种交互性尺规作图编辑器。可用于高中几何定理教学(参见：GRACE，http://www.cs.rice.edu/～jwarren/grace/)。但是这些基于图形用户界面的应用软件，往往会出现一种被称为“round-trip travel”的问题：当用户要构建一个复杂的几何图时，往往要完成许多次不同的鼠标点击，许多次不同的按钮点击，要在不同的点击中来回切换，这样导致浪费了太多的切换时间、切换次数以及切换所耗路径。还有一些研究者，将一些三维旋转信息和方向信息加入了笔交互技术之中(参见Tian，F.，Xu，L.，Wang，H.，Zhang，X.，et al，Tilt Menu：Using the 3D Orientation Information of Pen Devices to extend theSelection Capability of Pen-based User Interfaces，ACM CHI 2008：1371-1380.，和Bi，X.，Moscovich，T.，Ramos，G.，Balakrishnan，R.Hinckley，K.，An Exploration of Pen Rolling forPenbased Interaction，ACM UIST 2008：191-200.)。本发明将笔的众多信息整合到一起，提供了一种体系完整，状态转换平缓、流畅的基于笔的尺规作图解决方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种笔式用户界面中基于笔的圆弧绘制方法。

本发明方法包括下列步骤：

a)处理系统以用户选定的点作为圆弧的圆心；

b)处理系统读取笔身的倾斜角，并根据所述倾斜角按照设定的方法确定圆半径，所述圆半径随着所述倾斜角的变化而变化；

c)处理系统根据用户的指令固定圆半径；

d)处理系统以所述圆心和圆半径绘制圆弧，同时读取笔身的方位角变化，并根据所述方位角变化按照设定的方法确定圆弧的圆心角，所述圆心角随着所述方位角变化的变化而变化；

e)处理系统根据用户的指令固定圆心角，并结束绘制，回到初始状态。