[发明专利]通过由光学传感器感测位置图案的目标的位置确定

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定(物理)目标的位置的装置和图像处理装置以及可能用于此的光学传感器装置。此外，本发明涉及用于确定目标的位置的方法。特别地，本发明涉及确定目标在、处于或关于屏幕或显示区域的位置。

背景技术

确定物理目标的位置可被应用于用户接口的背景下以例如通过运行在计算机上的软件实现物理目标的实际物理位置的跟踪和/或可视化。具有例如所谓的有形(tangible)用户接口(TUI)。对于有形用户接口(TUI)的应用的领域的分区(subarea)，物理目标将被放置在平躺的计算机屏幕上，其位置和可能的方位可由计算机自动地确定。由此，物理目标可链接到屏幕上的表示，从而使这些目标的移动能够引起在计算机中的立即反应。创建物理目标属于屏幕上的表示的印象，表示成为直接“有形的”。本文所公开的技术教导描述了有效地允许这种位置识别的技术。

检测目标的位置的一种方法是通过安装在屏幕上面或下面的相机(例如与透明投影屏幕连接)来感测目标，这例如应用于产品Microsoft Surface^TM中。在这种技术的改进中，作为Microsoft Surface2而销售，代替相机的光敏感传感器的矩阵被直接集成到屏幕。因此，在这些方法中，附加的外部相机和/或特定的屏幕硬件是必需的。另一种已知的方法(参见，例如，2000年的具有公开号WO01/15059A2的国际专利申请)在没有特定屏幕的情况下来管理。在这种方法中，图像信号被显示在屏幕上，通过该信号，在屏幕上的位置在通过所应用的目标来识别和估计时可被检测。所应用的目标具有光学传感器和至计算机的无线信道，以便能够识别位置并将其发送到计算机。

通常情况下，期望能够确保叠加的信息图案的不可见性或至少低感知性。在所提到的国际专利申请WO01/15059A2中，描述了信息信号如何能够叠加在背景图像上以从而检测物理目标的位置的不同的选项。在这些修改中的一个中，所叠加的信息依赖于相对于屏幕的位置，即，其识别允许有关位置的直接结论的不同的图案被叠加在屏幕的不同区域。这些图案可在区域或时间上形成。特别地，旨在图案为所有图像区域同时激活。这将导致叠加的图案对用户是不可见的期望。为了解决该问题，WO01/15059A2仅仅建议使用能够辐射在非可见光范围内的光学信号的特定屏幕硬件。未描述利用传统屏幕的解决方案。本发明描述了在适当地选择图案、传感器HW和信号处理时如何可以将位于人类感知的阈值之下但仍可被目标识别的图案插入正常的屏幕。这是“水印嵌入”的原理。

具有公开号US2007/0001950A1的所公开的美国专利申请描述了用于在介质上呈现用于由输入装置感测的数据的方法和系统。该方法将符号设计(诸如嵌入的交互代码(EIC))到显示屏幕(诸如液晶显示器(LCD))上的图像中。具有多个像素的网格限定了在LCD上的EIC图案的尺寸。网格的一个区域用于插入位置数据和/或元数据信息.

发明内容

本发明的目的是提供能够与常规屏幕硬件或投影硬件协作的用于确定目标的位置的装置和方法，并且其中由装置或方法所使用的图案可能不会或仅轻微地被人类观看者感知到。

本发明的目的通过根据权利要求1或25所述的装置、根据权利要求12所述的图像处理装置、根据权利要求12所述的图案感测装置、根据权利要求19所述的方法以及根据权利要求24所述的计算机程序来解决。

根据实施方式，本发明提供了一种用于确定目标相对于将被表示的图像的表示的位置的装置。该装置包括用于至少一个将被表示的图像的输入端、位置图案生成器、组合单元、光学传感器、滤波器和确定器件。位置图案生成器被配置为生成被细分为多个图案部分的位置图案，其中，每个图案部分包括多个位图案(bit pattern)的明确位图案，并且其中位图案以广义的方式被格雷编码(Gray-coded)。组合单元被配置为将位置图案与至少一个将被表示的图像组合并提供相应的组合图像。光学传感器被配置为光学地感测组合图像的图像部(image section)，其中，图像部与目标的位置相关。滤波器被配置为从图像部分中提取位置图案的至少一个图案部分并提供至少一个相应的提取的图案部分。确定器件被配置为基于至少一个提取的图案部分确定目标的位置。