[發明專利]具有提高的信噪比(SNR)的交互輸入系統和圖像捕獲方法

無效

• 申請號: 201080048929.1
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN102597935A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 格蘭特·麥克吉布尼;吉拉爾德·莫里森;查爾斯·翁格;特雷弗·阿科特;艾德·蔡;埃里克·本納;杰米·鄧卡夫
• 申請（專利權）人: 智能技術無限責任公司
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 周亞榮;安翔

技術領域

本發明總體上涉及交互輸入系統，并且更具體地，涉及一種具有提高的信噪比的交互輸入系統和一種圖像捕獲方法。

背景技術

允許用戶使用有源指示器(例如，發出光、聲音或其它信號的指示器)、無源指示器(例如，手指、觸棒或其它適當物體)或諸如鼠標或軌跡球的其它適當輸入設備來向應用程序注入輸入的交互輸入系統是已知的。這些交互輸入系統包括但不限于：包括采用模擬電阻或機器視覺技術來注冊指示器輸入的觸摸面板的觸摸系統，諸如在美國專利No.5,448,263、6,141,000、6,337,681、6,747,636、6,803,906、7,232,986、7,236,162和7,274,356中公開的那些，這些專利被轉讓給本申請的受讓人加拿大Alberta的Calgary的SMART?Technologies?ULC，其全部內容以引用方式被并入；包括采用電磁、電容、聲音或其他技術來注冊指示器輸入的觸摸面板的觸摸系統；平板個人計算機(PC)；膝上型PC；個人數字助理(PDA)；以及其它類似設備。

以上并入的授予Morrison等人的美國專利No.6,803,906公開了一種觸摸系統，該觸摸系統采用機器視覺來檢測與呈現了計算機生成圖像的觸摸表面的指示器交互。矩形邊框或框架圍繞接觸表面，并且在其角部支撐具有數字相機形式的成像設備。數字相機具有重疊的視場，該視場包圍并察看大體整個觸摸表面。數字相機從不同的有利位置獲取察看整個觸摸表面的圖像，并且生成圖像數據。由數字相機獲取的圖像數據被機載數字信號處理器處理，以確定在所捕獲的圖像數據中是否存在指示器。當確定在所捕獲的圖像數據中存在指示器時，數字信號處理器向主控制器傳送指示器特性數據，主控制器進而處理該指示器特性數據以使用三角測量來確定指示器在(x，y)坐標上相對于觸摸表面的位置。指示器坐標被傳送到執行一個或多個應用程序的計算機。計算機使用指示器坐標來更新在觸摸表面上呈現的計算機生成的圖像。在觸摸表面上的指示器接觸因此可被記錄為書寫或繪制，或用于控制由計算機執行的應用程序的執行。

使用機器視覺從多個指示器接收并處理輸入的多觸摸交互輸入系統也是已知的。一種這樣類型的多觸摸交互輸入系統使用熟知的受抑全內反射(FTIR)的光學現象。根據FTIR的一般原理，當諸如指示器的物體觸摸光學波導管表面時，穿過光學波導管行進的光的全內反射(TIR)被抑制，導致一些光從觸摸點逸出。在多觸摸交互輸入系統中，機器視覺系統捕獲包括逸出的光的一個或多個點的圖像，并且處理該圖像以基于逸出的光的一個或多個點來識別指示器在光學波導管表面上的位置，以便用作應用程序的輸入。

FTIR多觸摸交互輸入系統的一個實例在授予Han的美國專利申請公開No.2008/0029691中公開。Han公開了一種具有透明丙烯酸片材形式的光學波導管，緊貼該片材的一側放置有多個高功率紅外發光二極管(LED)。由LED向丙烯酸片材內發射的紅外光由于全內反射而被受限在丙烯酸片材的上表面和下表面之間。在丙烯酸片材的非接觸側的上方設置有漫射體顯示表面，并且在兩者間具有小間隙，以便防止漫射體顯示表面抑制全內反射。根據一個實施例，柔性表面覆蓋層部署在丙烯酸片材的接觸表面附近，并且在這兩層之間有另一個小間隙，以便防止柔性表面覆蓋層在被觸摸之前抑制全內反射。當被觸摸時，柔性表面覆蓋層進而觸摸丙烯酸片材并抑制全內反射。

如將理解的，在采用成像設備獲取圖像以通過處理來檢測指示器輸入的交互輸入系統中，照明是重要的因素。為了快速而準確地確定指示器接觸，同時避免錯誤的指示器接觸，指示器必須清楚地顯示在捕獲的圖像幀中。為了有利于指示器檢測，照明源常常與采用成像設備的交互輸入系統一起使用。這些照明源發出輻射，該輻射要么被指示器阻擋，使得指示器在本來亮的圖像幀中表現為暗區域，要么被指示器反射，使得指示器在本來暗的圖像幀中表現為亮區域。

例如，授予Akitt等人、2005年12月6日授權且轉讓給SMARTTechnologies?ULC的美國專利No.6,972,401公開了一種帶照明的邊框，該邊框用于在諸如以上并入的美國專利No.6,803,906中描述的觸摸系統中使用。帶照明的邊框在數字相機可見的觸摸表面上發射紅外或其它適當的輻射。結果，在數字相機的視場中不存在無源指示器的情況下，帶照明的邊框在捕獲的圖像中表現為連續的亮帶或“白”帶。當無源指示器被帶入數字相機的視場中時，無源指示器阻擋發出的輻射并且在捕獲的圖像中表現為中斷亮帶或“白”帶的暗區域，這允許使用三角測量容易地確定指示器在捕獲的圖像中的存在情況并確定其位置。