專利名稱：具有受控照明的交互輸入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及交互輸入系統(tǒng)，具體地，涉及具有受控照明的交互輸入系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
允許用戶使用主動(dòng)指示器(例如，發(fā)出光、聲音或其他信號(hào)的指示器)、被動(dòng)指 示器(例如，手指、柱體或其他物體)或諸如鼠標(biāo)或軌跡球的其他適當(dāng)輸入裝置來向應(yīng) 用程序注入“墨水”的交互輸入系統(tǒng)是公知的。這些交互輸入系統(tǒng)包括但是不限于 觸摸系統(tǒng)，其包括觸摸板，該觸摸板使用模擬電阻或機(jī)器視覺技術(shù)來記錄指示器輸入， 諸如美國專利 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，已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓方加拿大的Alberta的SMART Technologies ULC of Calgary,其內(nèi)容通過引用被并入于此；觸摸系統(tǒng)，包括觸摸板，該觸摸板使用電 磁、電容、聲音或其他技術(shù)來記錄指示器輸入；平板個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)；膝上型PC ；個(gè) 人數(shù)字助理(PDA)；以及，其他類似裝置。為了便利相對(duì)于交互輸入系統(tǒng)的觸摸表面檢測(cè)指示器，已經(jīng)考慮了各種照明方 案。例如，Carroll等人的美國專利No.4,243.879公開了一種用于包含多個(gè)光電換能器的 光電觸摸板的動(dòng)態(tài)電平位移器。該動(dòng)態(tài)電平位移器周期地感測(cè)在當(dāng)每一個(gè)光電換能器在 觸摸板的正常運(yùn)行期間可以接收到輻射能量脈沖時(shí)的間隔緊前的環(huán)境光等級(jí)。將在這樣 的間隔期間的每一個(gè)光電換能器的輸出與前一個(gè)環(huán)境間隔期間的輸出作比較，以便產(chǎn)生 用于指示輻射能量脈沖的存在與否的信號(hào)，而與環(huán)境光波動(dòng)無關(guān)。Doering等人的美國專利No.4,893.120公開了一種觸摸屏系統(tǒng)，該觸摸屏系統(tǒng)使 用調(diào)制光束以即使在亮的環(huán)境光條件下也檢測(cè)何時(shí)一個(gè)或多個(gè)光束被阻擋。觸摸板系統(tǒng) 包括具有限定的周界的觸敏顯示表面。多個(gè)發(fā)光元件和光接收元件圍繞該顯示表面。發(fā) 光和光接收元件被定位，以使得由所選擇的發(fā)光和光接收元件的對(duì)所限定的光路通過該 顯示表面，并且限定交叉的光路的網(wǎng)格。掃描電路繼而使能所選擇的發(fā)光和光接收元件 的對(duì)，以調(diào)制根據(jù)預(yù)定模式發(fā)射的光的振幅。如果當(dāng)前使能的光接收元件未產(chǎn)生根據(jù)預(yù) 定模式調(diào)制的輸出信號(hào)，則濾光器產(chǎn)生阻擋的路徑信號(hào)。如果濾光器正在產(chǎn)生與在顯示 表面的周界內(nèi)彼此相交的光路對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)阻擋的路徑信號(hào)，則計(jì)算機(jī)確定物體是否 接近顯示表面，并且如果如此，則計(jì)算機(jī)確定該物體的位置。Toh的美國專利Νο.6,346,966公開了一種圖像獲取系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許向包含感興 趣的物體的場景同時(shí)應(yīng)用不同的照明技術(shù)。在單個(gè)位置內(nèi)，通過選擇用于獲取每一個(gè)圖 像的特定波長帶來獲取由不同的照明技術(shù)照亮的多個(gè)圖像。在典型的應(yīng)用中，同時(shí)使用 背光照明和前置照明來照亮物體，并且向所獲取的圖像應(yīng)用不同的圖像分析方法。Ogava的美國專利Νο.6,498,602公開了一種光學(xué)數(shù)字化器，該光學(xué)數(shù)字化器識(shí) 別指示器儀器，由此允許使用手指或指示器來進(jìn)行輸入。光學(xué)數(shù)字化器包括光源，用 于發(fā)出光線；圖像拍攝裝置，其被布置在坐標(biāo)平面的周邊，并且在拍攝了指示儀器的圖像后將指示儀器的圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及，計(jì)算裝置，用于在處理了由所述圖像拍攝 裝置轉(zhuǎn)換的電信號(hào)后計(jì)算指示位置坐標(biāo)。極化裝置將由光源發(fā)射的光線極化為第一偏振 光線或第二偏振光線。開關(guān)裝置將在坐標(biāo)平面上的輻射光轉(zhuǎn)換為第一偏振光或第二偏振 光。具有回射特性的回射材料被安裝在坐標(biāo)平面的框處。具有透射軸的偏振片使得透射 第一偏振光。判斷裝置當(dāng)通過第一偏振光線來拍攝指示儀器的圖像時(shí)將指示儀器判斷為 第一指示儀器，并且當(dāng)通過第二偏振光線來拍攝指示儀器的圖像時(shí)將指示儀器判斷為第 二指示儀器。King的美國專利申請(qǐng)公開No.2003/0161524公開了一種方法和系統(tǒng)，用于通過 下述方式來改善機(jī)器視覺系統(tǒng)區(qū)別期望的目標(biāo)特征的能力在一個(gè)或多個(gè)不同的照明條 件下拍攝圖像，并且使用圖像分析來提取關(guān)于目標(biāo)的感興趣的信息。單獨(dú)地或與直接在 軸上的或低角度的照明相結(jié)合地使用紫外線，以加亮目標(biāo)的不同特征。在目標(biāo)和照相 機(jī)之間布置的一個(gè)或多個(gè)濾光器幫助從由照相機(jī)拍攝的一個(gè)或多個(gè)圖像中濾除不需要的 光。該圖像可以由傳統(tǒng)圖像分析技術(shù)分析，并且結(jié)果被記錄或顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上。Newton的美國專利申請(qǐng)公開No.2005/0248540公開了一種觸摸板，該觸摸板具 有前表面、后表面、多個(gè)邊緣和內(nèi)部容積。能量源被定位在觸摸板的第一邊緣附近，并 且被配置來發(fā)射在觸摸板的內(nèi)部容積內(nèi)傳播的能量。漫反射器被定位在觸摸板的前表面 附近，以漫反射從內(nèi)部容積溢出的能量的至少一部分。至少一個(gè)檢測(cè)器定位在觸摸板的 第一邊緣附近，并且被配置為檢測(cè)通過觸摸板的前表面漫反射的能量的強(qiáng)度等級(jí)。與 觸摸板的第一邊緣接近的兩個(gè)相間的檢測(cè)器允許使用簡單的三角測(cè)量技術(shù)來計(jì)算觸摸位 置。Nakamura等人的美國專利申請(qǐng)公開No.2006/0170658公開了一種邊緣檢測(cè)電
路，用于檢測(cè)圖像中的邊緣，以便增強(qiáng)確定物體是否已經(jīng)接觸了屏幕的精度和計(jì)算物體 的坐標(biāo)位置的精度。接觸確定電路確定物體是否已經(jīng)接觸了屏幕。校準(zhǔn)電路響應(yīng)于外部 光來控制光學(xué)傳感器的靈敏度，據(jù)此，基于光學(xué)傳感器的輸出值來改變光學(xué)傳感器的驅(qū) 動(dòng)條件。雖然上面的參考文獻(xiàn)公開了使用照明技術(shù)的系統(tǒng)，但是期望在照明技術(shù)上的改 善以增強(qiáng)在交互輸入系統(tǒng)中的用戶輸入的檢測(cè)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有受 控照明的新穎交互輸入系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個(gè)方面，提供了一種交互輸入系統(tǒng)，包括至少一個(gè)成像裝置，用 于捕獲感興趣的區(qū)域的圖像；多個(gè)輻射源，每一個(gè)輻射源都向所述感興趣的區(qū)域提供照 明；以及，控制器，用于協(xié)調(diào)所述輻射源和所述至少一個(gè)成像裝置的操作，以允許產(chǎn)生 基于來自不同的輻射源的影響的獨(dú)立圖像幀。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換模式來點(diǎn)亮和熄滅每一個(gè)輻射源。選擇所述 不同的轉(zhuǎn)換模式和成像裝置幀率，以基本上消除來自環(huán)境光和閃爍的光源的效應(yīng)。所述 不同的轉(zhuǎn)換模式基本上是正交的，并且可以遵循沃爾什碼。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種交互輸入系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)成像裝置，用于 從不同的有利地位(vantage)捕獲感興趣的區(qū)域的重疊圖像；輻射源，與每一個(gè)所述成像裝置相關(guān)聯(lián)，以向所述感興趣的區(qū)域提供照明；控制器，用于使用向所述輻射源分配的 不同的轉(zhuǎn)換模式來定時(shí)所述成像裝置的幀率，并且解調(diào)所捕獲的圖像幀，以產(chǎn)生基于來 自不同輻射源的影響的圖像幀；以及，處理結(jié)構(gòu)，用于處理所述獨(dú)立圖像幀，以確定指 示器在所述感興趣的區(qū)域內(nèi)的位置。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種在交互輸入系統(tǒng)中產(chǎn)生圖像幀的方法，所述交互 輸入系統(tǒng)包括用于捕獲感興趣的區(qū)域的圖像的至少一個(gè)成像裝置和用于向所述感興趣的 區(qū)域內(nèi)提供照明的多個(gè)輻射源，所述方法包括根據(jù)不同的模式來點(diǎn)亮和熄滅每一個(gè)輻 射源，所述模式大體是正交的；將所述成像裝置的幀率與所述不同的模式同步；以及， 解調(diào)捕獲的圖像幀，以獲得基于來自不同的輻射源的影響的圖像幀。根據(jù)另一個(gè)方面，在包括用于捕獲感興趣的區(qū)域的圖像的至少一個(gè)成像裝置和 用于向所述感興趣的區(qū)域內(nèi)提供照明的多個(gè)輻射源的交互輸入系統(tǒng)中，提供了一種成像 方法，包括調(diào)制所述輻射源的輸出；將所述成像裝置的幀率與調(diào)制的輻射源輸出同 步；以及，解調(diào)捕獲的圖像幀，以獲得基于來自不同的輻射源的影響的圖像幀。


現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述實(shí)施例，其中圖1是具有受控照明的交互輸入系統(tǒng)的透視圖；圖2是圖1的交互輸入系統(tǒng)的示意前正視圖；圖3是圖1的交互輸入系統(tǒng)的一部分的透視概念圖；圖4是圖1的交互輸入系統(tǒng)的一部分的示意圖；圖5示出在子幀捕獲期間的圖像傳感器和紅外線光源的點(diǎn)亮/熄滅時(shí)序模式。圖6是示出通過組合不同的圖像子幀來產(chǎn)生圖像幀的示意圖；圖7是在圖4中所示的調(diào)制照明控制器的示意圖；圖8是形成圖7的調(diào)制照明控制器的一部分的子幀控制器的示意圖；圖9是形成圖7的調(diào)制照明控制器的一部分的解調(diào)器的示意圖；圖10是形成圖7的調(diào)制照明控制器的一部分的光輸出接口的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1至4，允許用戶向應(yīng)用程序內(nèi)加入諸如“墨水”的輸入的交互輸入 系統(tǒng)被示出，并且整體上被附圖標(biāo)記20表示。在這個(gè)實(shí)施例中，交互輸入系統(tǒng)20包括 組件22，其接合顯示單元(未示出)，諸如等離子體電視、液晶顯示(LCD)裝置、平板 顯示裝置、陰極射線管等，并且組件22圍繞顯示單元的顯示表面24。組件22使用機(jī)器 視覺來檢測(cè)被使得進(jìn)入接近顯示表面24的感興趣區(qū)域內(nèi)的指示器，并且經(jīng)由通用串行總 線(USB)電纜28來與執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)26進(jìn)行通信。計(jì)算機(jī)26處理 組件22的輸出，并且調(diào)整向顯示單元輸出的圖像數(shù)據(jù)，使得在顯示表面24上呈現(xiàn)的圖像 反映指示器行為。以這種方式，組件22和計(jì)算機(jī)26允許將接近顯示表面24的指示器行 為記錄為書寫或繪圖或用于控制由計(jì)算機(jī)26執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序的執(zhí)行。組件22包括與顯示單元整合或附接到顯示單元的框組件，并且圍繞顯示表面 24?？蚪M件包括邊框，該邊框具有三個(gè)邊框分段40至44、四個(gè)角件46和一個(gè)工具盤分段48。邊框分段40和42沿著顯示表面24的相對(duì)的側(cè)邊延伸，同時(shí)，邊框分段44沿著 顯示表面24的頂邊延伸。被照亮的邊框分段40至44形成圍繞顯示表面周界的紅外線 (IR)光源，該紅外線(IR)光源可以被調(diào)節(jié)以發(fā)射紅外線照明，使得位于接近顯示表面24 的感興趣的區(qū)域內(nèi)的指示器由發(fā)射的紅外線輻射從后面照射。邊框分段40至44可以是 在Akitt等人的并且被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓方加拿大的Alberta的SMART Technologies ULC of Calgary的美國專利No.6,972,401中公開的類型，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用被并入。工具 盤分段48沿著顯示表面24的底邊延伸，并且支撐一個(gè)或多個(gè)筆工具P。接近顯示表面 24的左上和右上角的角件46將邊框分段40和42耦合到邊框分段44。接近顯示表面24 的左下和右下角的角件46將邊框分段40和42耦合到工具盤分段48。在這個(gè)實(shí)施例中，接近顯示表面24的左下和右下角的角件46容納圖像傳感器60 和62，圖像傳感器60和62從不同的有利地位(vantage)上整體掃視整個(gè)顯示表面24。 圖像傳感器60和62是由Microti制造的、型號(hào)No.MT9V022的類型，并且被配備了由 Boowon制造的、型號(hào)NO.BW25B的類型的880nm透鏡，該透鏡向圖像傳感器提供了 98 度的視場。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，可以使用其他商用或定制的圖像傳感器。 接近顯示表面24的左下和右下角的每一個(gè)角件46也容納被定位使接近其相關(guān)聯(lián)的圖像傳 感器的紅外線光源64、66。可以調(diào)節(jié)紅外線光源64和66能夠以發(fā)射紅外線照明，使得 在感興趣的區(qū)域內(nèi)的指示器被所發(fā)射的紅外線輻射從正面照亮。圖像傳感器60和62與調(diào)制照明控制器70進(jìn)行通信，調(diào)制照明控制器70經(jīng)由光 控制電路72至76來控制被照亮的邊框分段40至44與紅外線光源64和66的操作。每 一個(gè)光控制電路72至76包括功率晶體管和鎮(zhèn)流電阻器。光控制電路72與被照亮的邊框 分段40至44相關(guān)聯(lián)，光控制電路74與紅外線光源64相關(guān)聯(lián)，并且光控制電路76與紅 外線光源66相關(guān)聯(lián)。光控制電路72至76的功率晶體管和鎮(zhèn)流電阻器在它們相關(guān)聯(lián)的紅 外線光源和電源之間起作用。調(diào)制照明控制器70接收從晶體振蕩器78輸入的時(shí)鐘，并 且與微處理器80進(jìn)行通信。微處理器80也通過USB電纜28與計(jì)算機(jī)26進(jìn)行通信。優(yōu)選的是，調(diào)制照明控制器70被實(shí)現(xiàn)在諸如例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或 專用集成電路(ASIC)的集成電路上。替代地，調(diào)制照明控制器70可以被實(shí)現(xiàn)在一般的 數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片或其他適當(dāng)?shù)奶幚砥魃?。交互輸入系統(tǒng)20被設(shè)計(jì)來檢測(cè)使得接近顯示表面24并且在圖像傳感器60和62 的視場內(nèi)的諸如例如用戶手指F、圓柱體或其他適當(dāng)物體的被動(dòng)指示器以及具有回射或高 反射尖端的筆工具P。一般，在操作期間，被照亮的邊框分段40至44、紅外線光源64 和紅外線光源66每一個(gè)被調(diào)制照明控制器70以不同的模式點(diǎn)亮和熄滅(即調(diào)制)。點(diǎn)亮 /熄滅轉(zhuǎn)換模式被選擇成使得轉(zhuǎn)換模式是大體正交的。結(jié)果，如果一個(gè)轉(zhuǎn)換模式與另一個(gè) 轉(zhuǎn)換模式交叉相關(guān)，則結(jié)果大致為0，并且如果一個(gè)轉(zhuǎn)換模式與其本身交叉相關(guān)，則結(jié)果 是正增益。這允許圖像傳感器60和62捕獲圖像幀，而被照亮的邊框分段40至44和紅 外線光源64和66同時(shí)起作用，并且圖像幀被處理以得到僅包括來自紅外線光源的被選擇 的一個(gè)的影響的獨(dú)立圖像幀。在這個(gè)實(shí)施例中，諸如在碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)中使用的那些的沃爾什碼 的正交屬性用于調(diào)制被照亮的邊框分段40至44和紅外線光源64和66，由此允許分離不 同光源的圖像影響。例如，沃爾什碼W1 = U, -1，1，-1，1，-1，1，_1}和\^2 ={1, 1，-1，-1，1，1，-1，-1丨是正交的，這表示當(dāng)對(duì)應(yīng)的元素被相乘并相加時(shí)，結(jié)果 是0?？梢悦靼?，光源不能呈現(xiàn)負(fù)強(qiáng)度。因此，通過調(diào)制照明控制器70根據(jù)不同的修改 的沃爾什碼MWX，點(diǎn)亮和熄滅被照亮的邊框分段40至44、紅外線光源64和紅外線光源 66每一個(gè)，其中，值一(1)的沃爾什碼比特表示點(diǎn)亮情況，值零(0)的沃爾什碼比特表示 熄滅情況。具體地說，根據(jù)修改的沃爾什碼MW1 = {1，0，1，0，1，0，1，0丨來點(diǎn)亮 或熄滅被照亮的邊框分段40至44。根據(jù)修改的沃爾什碼MW2 =丨1，1，0，0，1，1， 0，0丨來點(diǎn)亮或熄滅紅外線光源64。根據(jù)修改的沃爾什碼MW3 = {1，0，0，1，1，0， 0，1丨來點(diǎn)亮或熄滅紅外線光源66?？梢悦靼?，將負(fù)沃爾什碼比特值替換為零值向IR照 明引入了直流偏置。在解調(diào)期間，使用沃爾什碼W1 = U, -1，1，-1，1，-1，1，-1}、W2 = {1， 1，-1，-1，1，1，-1，-1}和\^3 = {1，-1，-1，1，1，-1，-1，1}。這些沃爾什碼 是所感興趣的，因?yàn)樗鼈冊(cè)?60Hz的子幀率具有在直流、120Hz、240Hz和360Hz的頻譜 空值。結(jié)果，如果這些沃爾什碼交叉相關(guān)，則消除在直流、120Hz、240Hz和360Hz的頻 率，以允許濾除外部穩(wěn)態(tài)光(例如，太陽光)的效應(yīng)、由修改的沃爾什碼MWx引入的直 流偏置和在常用頻率，即在北美洲的120Hz，閃爍的光源(例如，熒光和白熾光源等)的 效應(yīng)。如果在其中照明以不同的頻率閃爍的不同環(huán)境中使用交互輸入系統(tǒng)20，則調(diào)整子 幀率以濾除這個(gè)閃爍的光的影響。圖像傳感器60和62由調(diào)制照明控制器70與被照亮的邊框分段40至44、紅外 線光源64和紅外線光源66的點(diǎn)亮/熄滅轉(zhuǎn)換模式同步地操作，使得捕獲具有每秒960幀 (ips)的子幀率的八(8)個(gè)子幀，以向每一個(gè)圖像傳感器提供120Hz的幀率。圖5示出 了紅外線光源的點(diǎn)亮/熄滅轉(zhuǎn)換模式和圖像傳感器60和62的子幀捕獲速率。由圖像傳 感器60和62捕獲的子幀被調(diào)制照明控制器70以不同的組合進(jìn)行組合，以獲得多個(gè)結(jié)果 產(chǎn)生的圖像幀，即如圖6中所示的，來自每一個(gè)圖像傳感器60、62的圖像幀90，其大 致僅基于由被照亮的邊框分段40至44發(fā)射的紅外線照明的影響；來自圖像傳感器60的 圖像幀92，其大致僅基于由紅外線光源64發(fā)射的紅外線照明的影響；來自圖像傳感器62 的圖像幀94，其大致僅基于由紅外線光源66發(fā)射的紅外線照明的影響；以及，來自每一 個(gè)圖像傳感器60、62的圖像幀96，其基于由邊框分段40至44、紅外線光源64、紅外線 光源66發(fā)射的紅外線照明和環(huán)境光的影響。由調(diào)制照明控制器70產(chǎn)生的結(jié)果圖像幀然后被傳送到微處理器80。在接收到圖 像幀后，微處理器80查看由對(duì)于每一個(gè)圖像傳感器60、62產(chǎn)生的、大致僅基于被照亮的 邊框分段40至44發(fā)射的紅外線照明的影響的圖像幀，以檢測(cè)指示器的存在。對(duì)于這些 圖像幀，被照亮的邊框分段40至44顯現(xiàn)為在圖像幀中的亮帶。如果指示器在子幀的捕 獲期間接近顯示表面24，則指示器將擋住由被照亮的邊框分段40至44發(fā)射的背光紅外線 照明。結(jié)果，指示器將在每一個(gè)圖像幀中顯現(xiàn)為中斷亮帶的暗區(qū)域。微處理器80成對(duì)地處理由每一個(gè)圖像傳感器60、62輸出的連續(xù)圖像幀。當(dāng)可以 獲得來自圖像傳感器的一對(duì)圖像幀時(shí)，微處理器80將圖像幀相減以形成差圖像幀，然后 處理差圖像幀，以產(chǎn)生不連續(xù)值，該不連續(xù)值表示指示器在差圖像幀中存在的可能性。 當(dāng)沒有指示器接近顯示表面24時(shí)，不連續(xù)值為高。當(dāng)有指示器接近顯示表面24時(shí)，一 些不連續(xù)值下降低于閾值，以使得容易確定在差圖像幀中的指示器的存在。
為了產(chǎn)生每一個(gè)差圖像幀的不連續(xù)值，微處理器80通過求和在圖像幀的每一個(gè) 像素列中的像素的強(qiáng)度值來計(jì)算圖像幀的垂直強(qiáng)度分布(VIPbrad)。如果不存在指示器， 則VIPbrad值將對(duì)于圖像幀的所有像素列保持為高。然而，如果在圖像幀中存在指示器， 則VIPbrad值將在與在圖像幀中的指示器的位置對(duì)應(yīng)的區(qū)域降低為低值。查看由每一個(gè)圖 像幀的VIPbrad值定義的結(jié)果VIPbrad曲線以確定VIPbrad曲線是否下降低于表示指示器的存 在的閾值，并且如果如此，則檢測(cè)用于表示指示器的相對(duì)側(cè)的、在VIPbrad曲線中的左和 右邊。具體地說，為了在每一個(gè)圖像幀中定位左和右邊，計(jì)算VIPbrad曲線的一階導(dǎo)數(shù) 以形成梯度曲線VVIPbezel(X)1=如果VIPbrad曲線降低得小于用于表示指示器的存在的閾 值，則結(jié)果產(chǎn)生的梯度曲線VVIPbezel(X) 將包括由正峰值和負(fù)峰值界定的區(qū)域，正 峰值和負(fù)峰值表示由在VIPbezd曲線中的凹陷部分形成的邊。為了檢測(cè)該峰值并且因此檢 測(cè)區(qū)域的邊界，梯度曲線7 VIPbezel(X)被邊緣檢測(cè)器處理。具體地說，首先向梯度曲線VVIPbezel(X)應(yīng)用閾值τ，使得對(duì)于每一個(gè)位置X， 如果梯度曲線VVIPbezel(X)的絕對(duì)值小于閾值，則梯度曲線VVIPbezel(X)的值被設(shè)置為
0，如下式所表達(dá)如果丨VVIPbezel(X) I < T>PJVVIPbezel(x)=0按照該閾值化過程，被閾值化的梯度曲線VVIPbezel(x)·包含與用于表示指示器 的相對(duì)側(cè)的左邊和右邊對(duì)應(yīng)的負(fù)尖峰和正尖峰，并且在其他位置是零。然后，由被閾 值化的梯度曲線VVIPbezel(X)的兩個(gè)非零的尖峰分別檢測(cè)左和右邊。為了計(jì)算左邊，根 據(jù)下式，從自像素列Xldl開始的閾值化的梯度曲線VVIPbezel(X)的左尖峰計(jì)算質(zhì)心距離 CDleft
權(quán)利要求
1.一種交互輸入系統(tǒng)，包括至少一個(gè)成像裝置，用于捕獲感興趣的區(qū)域的圖像； 多個(gè)輻射源，每一個(gè)輻射源都向所述感興趣的區(qū)域提供照明；以及， 控制器，用于協(xié)調(diào)所述輻射源和所述至少一個(gè)成像裝置的操作，以允許產(chǎn)生基于來 自不同的輻射源的影響的獨(dú)立圖像幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換模式來點(diǎn)亮和熄滅每 一個(gè)輻射源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述不同的轉(zhuǎn)換模式是基本上正交的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，選擇所述不同的轉(zhuǎn)換模式和成像 裝置幀率，以基本上消除來自環(huán)境光和閃爍的光源的效應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述不同的轉(zhuǎn)換模式遵循沃爾什碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)輻射源包括至少三個(gè)輻射源。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述輻射源中的至少一個(gè)從背面照亮 位于所述感興趣的區(qū)域內(nèi)的指示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述輻射源中的至少一個(gè)從正面照亮 位于所述感興趣的區(qū)域內(nèi)的指示器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述輻射源中的兩個(gè)從正面照亮位于 所述感興趣的區(qū)域內(nèi)的指示器。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交互輸入系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)成像裝置，用于從不同的 有利地位捕獲感興趣的區(qū)域的圖像；以及，與每一個(gè)成像裝置相關(guān)聯(lián)的輻射源。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，將每一個(gè)輻射源都定位成接近所述 相應(yīng)的成像裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，從背面照亮位于所述感興趣的區(qū)域 內(nèi)的指示器的所述輻射源是圍繞所述感興趣的區(qū)域的被照亮的邊框。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述感興趣的區(qū)域是多邊形的，并 且其中，所述被照亮的邊框沿著所述感興趣的區(qū)域的多條邊延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述感興趣的區(qū)域是大體矩形的， 所述被照亮的邊框沿著所述感興趣的區(qū)域的至少三條邊延伸，將成像裝置定位成接近所 述感興趣的區(qū)域的相對(duì)角。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述輻射源發(fā)射紅外和可見輻射之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15的任何一個(gè)的交互輸入系統(tǒng)，進(jìn)一步包括處理結(jié)構(gòu)，用于處 理所述獨(dú)立圖像幀，以確定在所述感興趣的區(qū)域內(nèi)的指示器的位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述輻射源發(fā)射紅外輻射。
18.—種交互輸入系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)成像裝置，用于從不同的有利地位上捕獲感興趣的區(qū)域的重疊圖像； 輻射源，與每一個(gè)所述成像裝置相關(guān)聯(lián)，以向所述感興趣的區(qū)域提供照明；控制器，用于使用向所述輻射源分配的不同的轉(zhuǎn)換模式來定時(shí)所述成像裝置的幀 率，并且解調(diào)所捕獲的圖像幀，以產(chǎn)生基于來自不同輻射源的影響的圖像幀；以及處理結(jié)構(gòu)，用于處理所述獨(dú)立圖像幀，以確定在所述感興趣的區(qū)域內(nèi)指示器的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述不同的轉(zhuǎn)換模式是基本上正交的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，選擇所述不同的轉(zhuǎn)換模式和成像裝 置幀率，以基本上消除來自環(huán)境光和閃爍的光源的效應(yīng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述不同的轉(zhuǎn)換模式遵循沃爾什碼。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至21的任何一個(gè)所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述輻射源發(fā)射 紅外和可見輻射之一。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22的任何一個(gè)的交互輸入系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少部分地圍繞 所述感興趣的區(qū)域的背光輻射源。
24.根據(jù)權(quán)利要求18至22的任何一個(gè)的交互輸入系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少部分地圍繞 所述感興趣的區(qū)域的反射邊框。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的交互輸入系統(tǒng)，其中，所述反射邊框包括回射材料。
26.一種在交互輸入系統(tǒng)中產(chǎn)生圖像幀的方法，所述交互輸入系統(tǒng)包括用于捕獲感興 趣的區(qū)域的圖像的至少一個(gè)成像裝置、和用于向所述感興趣的區(qū)域內(nèi)提供照明的多個(gè)輻 射源，所述方法包括根據(jù)不同的模式來點(diǎn)亮和熄滅每一個(gè)輻射源，所述模式大體是正交的；將所述成像裝置的幀率與所述不同的模式同步；以及，解調(diào)捕獲的圖像幀，以獲得基于來自不同的輻射源的影響的圖像幀。
27.在包括用于捕獲感興趣的區(qū)域的圖像的至少一個(gè)成像裝置和用于向所述感興趣的 區(qū)域內(nèi)提供照明的多個(gè)輻射源的交互輸入系統(tǒng)中，一種成像方法，包括調(diào)制所述輻射源的輸出；將所述成像裝置的幀率與調(diào)制的輻射源輸出同步；以及， 解調(diào)捕獲的圖像幀，以獲得基于來自不同的輻射源的影響的圖像幀。
全文摘要
交互輸入系統(tǒng)(20)，包括至少一個(gè)成像裝置(60，62)，用于捕獲感興趣的區(qū)域的圖像；多個(gè)輻射源(40至44，64，66)，每一個(gè)輻射源向所述感興趣的區(qū)域提供照明；以及，控制器，用于協(xié)調(diào)所述輻射源和所述至少一個(gè)成像裝置的操作，以允許產(chǎn)生基于來自不同的輻射源的影響的獨(dú)立圖像幀。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102016771SQ200980116652
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者丹尼爾·P·麥克雷諾德斯, 吉拉爾德·莫里森, 格蘭特·麥克吉布尼 申請(qǐng)人:智能技術(shù)無限責(zé)任公司