[發明專利]通過由光學傳感器感測位置圖案的目標的位置確定

有效

• 申請號: 201280066462.2
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN104040468A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 斯特凡·克雷格洛;托比亞斯·布利姆;約爾格·皮克爾;克里斯蒂安·法伊;里納特·策
• 申請（專利權）人: 弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司
• 主分類號: G06F3/03
• 分類號: G06F3/03
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于確定(物理)目標的位置的裝置和圖像處理裝置以及可能用于此的光學傳感器裝置。此外，本發明涉及用于確定目標的位置的方法。特別地，本發明涉及確定目標在、處于或關于屏幕或顯示區域的位置。

背景技術

確定物理目標的位置可被應用于用戶接口的背景下以例如通過運行在計算機上的軟件實現物理目標的實際物理位置的跟蹤和/或可視化。具有例如所謂的有形(tangible)用戶接口(TUI)。對于有形用戶接口(TUI)的應用的領域的分區(subarea)，物理目標將被放置在平躺的計算機屏幕上，其位置和可能的方位可由計算機自動地確定。由此，物理目標可鏈接到屏幕上的表示，從而使這些目標的移動能夠引起在計算機中的立即反應。創建物理目標屬于屏幕上的表示的印象，表示成為直接“有形的”。本文所公開的技術教導描述了有效地允許這種位置識別的技術。

檢測目標的位置的一種方法是通過安裝在屏幕上面或下面的相機(例如與透明投影屏幕連接)來感測目標，這例如應用于產品Microsoft?Surface^TM中。在這種技術的改進中，作為Microsoft?Surface2而銷售，代替相機的光敏感傳感器的矩陣被直接集成到屏幕。因此，在這些方法中，附加的外部相機和/或特定的屏幕硬件是必需的。另一種已知的方法(參見，例如，2000年的具有公開號WO01/15059A2的國際專利申請)在沒有特定屏幕的情況下來管理。在這種方法中，圖像信號被顯示在屏幕上，通過該信號，在屏幕上的位置在通過所應用的目標來識別和估計時可被檢測。所應用的目標具有光學傳感器和至計算機的無線信道，以便能夠識別位置并將其發送到計算機。

通常情況下，期望能夠確保疊加的信息圖案的不可見性或至少低感知性。在所提到的國際專利申請WO01/15059A2中，描述了信息信號如何能夠疊加在背景圖像上以從而檢測物理目標的位置的不同的選項。在這些修改中的一個中，所疊加的信息依賴于相對于屏幕的位置，即，其識別允許有關位置的直接結論的不同的圖案被疊加在屏幕的不同區域。這些圖案可在區域或時間上形成。特別地，旨在圖案為所有圖像區域同時激活。這將導致疊加的圖案對用戶是不可見的期望。為了解決該問題，WO01/15059A2僅僅建議使用能夠輻射在非可見光范圍內的光學信號的特定屏幕硬件。未描述利用傳統屏幕的解決方案。本發明描述了在適當地選擇圖案、傳感器HW和信號處理時如何可以將位于人類感知的閾值之下但仍可被目標識別的圖案插入正常的屏幕。這是“水印嵌入”的原理。

具有公開號US2007/0001950A1的所公開的美國專利申請描述了用于在介質上呈現用于由輸入裝置感測的數據的方法和系統。該方法將符號設計(諸如嵌入的交互代碼(EIC))到顯示屏幕(諸如液晶顯示器(LCD))上的圖像中。具有多個像素的網格限定了在LCD上的EIC圖案的尺寸。網格的一個區域用于插入位置數據和/或元數據信息.

發明內容

本發明的目的是提供能夠與常規屏幕硬件或投影硬件協作的用于確定目標的位置的裝置和方法，并且其中由裝置或方法所使用的圖案可能不會或僅輕微地被人類觀看者感知到。

本發明的目的通過根據權利要求1或25所述的裝置、根據權利要求12所述的圖像處理裝置、根據權利要求12所述的圖案感測裝置、根據權利要求19所述的方法以及根據權利要求24所述的計算機程序來解決。

根據實施方式，本發明提供了一種用于確定目標相對于將被表示的圖像的表示的位置的裝置。該裝置包括用于至少一個將被表示的圖像的輸入端、位置圖案生成器、組合單元、光學傳感器、濾波器和確定器件。位置圖案生成器被配置為生成被細分為多個圖案部分的位置圖案，其中，每個圖案部分包括多個位圖案(bit?pattern)的明確位圖案，并且其中位圖案以廣義的方式被格雷編碼(Gray-coded)。組合單元被配置為將位置圖案與至少一個將被表示的圖像組合并提供相應的組合圖像。光學傳感器被配置為光學地感測組合圖像的圖像部(image?section)，其中，圖像部與目標的位置相關。濾波器被配置為從圖像部分中提取位置圖案的至少一個圖案部分并提供至少一個相應的提取的圖案部分。確定器件被配置為基于至少一個提取的圖案部分確定目標的位置。