[發(fā)明專利]視覺系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580038703.2
• 申請日: 2005-11-02
• 公開（公告）號: CN101095098A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 托爾莫德·恩喬爾斯泰德;米卡埃爾·林格倫;厄于斯泰因·達(dá)姆豪格;塞德塞爾·弗雷特海姆
• 申請（專利權(quán)）人: 新標(biāo)志股份有限公司
• 主分類號: G06F3/033
• 分類號: G06F3/033;G06K11/06
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉建功;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從放置在導(dǎo)向物體、筆或指示器上的投影裝置將紅外或近紅外圖像投影到參考面上，以便能夠找出并連續(xù)跟隨圖像位置和導(dǎo)向物體、筆或指示器相對于參考面的取向。本發(fā)明也涉及發(fā)現(xiàn)并跟隨圖像位置和導(dǎo)向物體、筆或指示器的取向的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

公開的國際專利申請WO0227461涉及用于數(shù)據(jù)顯示、計算機支持辦公司工作和/或計算機的其它交互使用的繪畫、書寫和指示裝置。本發(fā)明也涉及用來與用于數(shù)據(jù)顯示、計算機支持辦公司工作和/或計算機的其它交互使用的繪畫、書寫和指示裝置相互作用的相機和識別系統(tǒng)。現(xiàn)有發(fā)明進一步涉及用來繪畫、書寫和指示的系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合用于數(shù)據(jù)顯示、計算機支持辦公室工作和/或計算機的其它交互使用，包括繪畫、書寫和指示裝置，除了具有投影屏幕的計算機系統(tǒng)之外的相機和識別系統(tǒng)，計算機屏幕，平坦屏幕或虛擬屏幕。本發(fā)明也涉及在數(shù)據(jù)顯示時的繪畫、書寫或指示，計算機支持辦公室工作或計算機的其它交互使用的方法，并且也涉及連續(xù)檢測一個或多個被標(biāo)記的物體的位置和取向的方法。每個被標(biāo)記的物體包括一個或多個編碼圖。每個編碼圖適合于由相機和識別系統(tǒng)檢測。選擇編碼圖使得編碼圖具有良好的自動相關(guān)和交叉相關(guān)特性。

美國專利No.5938308描述了手持式指示器，該指示器能夠?qū)D像投影到另一圖像上以便輔助人描述該第二圖像。這涉及使用激光源或另一連貫光源和衍射光學(xué)元件以產(chǎn)生例如復(fù)雜圖樣圖像(即箭頭或公司標(biāo)志)的希望的圖像。與在圖像產(chǎn)生過程中將一部分光阻擋在外的蒙片或幻燈片的使用相比，通過使用這種衍射光學(xué)元件將大體上所有產(chǎn)生的光重新定向，從而節(jié)約能量。WO0227461以及美國專利No.5938308的訓(xùn)導(dǎo)以參考的方式并入這里，因此這里不需要解釋已經(jīng)在這兩個專利說明書中描述的原理和方法。美國專利No.5938308的目的是給出箭頭等的具有高度可視性的復(fù)雜圖樣圖像，該復(fù)雜圖樣圖像容易被觀眾看到。它的目的不是通過相機識別系統(tǒng)跟蹤圖樣圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在一方面涉及從由導(dǎo)向物體、筆或指示器所包括的投影裝置將紅外或近紅外圖像或可能的低強度可見光圖像投影到參考面上，以便能夠找出并連續(xù)跟隨圖像位置和導(dǎo)向物體、筆或指示器相對于參考面的取向。在這一點上，重要的是，通過使用紅外或近紅外光或通過使用低強度可見光，使圖樣圖像對于人類不可見或幾乎不看見。在此文中的參考面可取為任何形式的顯示表面等等，包括任意三維表面、平面、后投影屏幕(在背面具有投影儀)、例如或多或少豎直取向的LCD或CRT屏幕的前投影或顯示屏幕以及桌面表面。

本發(fā)明的另一方面是通過如WO0227461中的相機識別系統(tǒng)跟蹤圖樣圖像，以及連續(xù)地發(fā)現(xiàn)并報告圖像位置和取向，作為計算機系統(tǒng)的輸入裝置。可預(yù)想到，被投影的圖像包括一個或多個編碼圖樣，該編碼圖樣具有良好的自動相關(guān)和交叉相關(guān)特性，如WO0227461中所描述的。根據(jù)本發(fā)明，通過使用很低的強度水平改變或通過使用處于相對窄的波長段的紅外或近紅外光，使圖樣圖像對于人類幾乎不可見或基本上不可見。尤其是，通過提供包括本領(lǐng)域中本身已知的衍射光學(xué)元件的投影裝置，實現(xiàn)了這個目的。

通過如WO0227461中的相機和識別系統(tǒng)，可檢測被投影的圖像位置，從而連續(xù)地發(fā)現(xiàn)并報告圖像位置和取向，作為計算機系統(tǒng)的輸入裝置。

在權(quán)利要求中，陳述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)以及用在該系統(tǒng)中的設(shè)備和導(dǎo)向物體的新穎的和具體的特征。

本發(fā)明的又一方面是用于不同的顯示裝置，該顯示裝置包括用來遠(yuǎn)距離操作和用來接近屏幕操作的前投影系統(tǒng)和后投影系統(tǒng)。遠(yuǎn)距離操作將通常是但不限于指示、選擇、拖放操作。接近屏幕操作將通常是但不限于指示、選擇、拖放、書寫、繪畫和擦除。

本發(fā)明獲得的重要優(yōu)點在于從導(dǎo)向物體、筆或指示器投射的圖樣圖像對于人類不是直接可見的，或者僅是幾乎不可見的。幾乎不可見或基本上不可見在此文中意味著對于所有實用目的，顯示給觀眾或用戶的總圖像內(nèi)將忽略圖樣圖像。因此，圖像將不會分散呈獻(xiàn)者和觀眾的注意力，而接收該圖樣的位置和取向的計算機系統(tǒng)可向呈現(xiàn)者和觀眾提供希望的視覺反饋，如箭頭、繪圖或書寫動作次序、或者例如在計算機產(chǎn)生的屏幕上選擇物體。

此外，根據(jù)本發(fā)明，使用的波長可以是紅外或近紅外輻射，大大處于數(shù)據(jù)投影系統(tǒng)中使用的人類視覺波長范圍之外。因此，使圖像可由相機識別系統(tǒng)檢測所需的能量大大低于在存在來自數(shù)據(jù)投影儀的很高的光強度的情況下，為了使可見光的箭頭或標(biāo)志對于呈獻(xiàn)者或觀眾清楚可見所需的能量。