用于同步、识别及跟踪视觉交互式系统的低干扰系统和方法技术方案

一种视觉系统，包括一个或多个单元，其中，每个单元是显示单元或视频相机，或二者的组合，且每个单元具有接收器。所述单元具有发射器，如果接收器未接收到不频发的、短的重复脉冲串，所述发射器启动发射所述脉冲串；否则通过所述发射器发射延迟的短脉冲与所述不频发的、短的重复脉冲串同步，以使所述视觉系统中的所有单元彼此同步，而所述不频发的、短的重复脉冲串不会干扰其他目的的远程控制器的普通使用，也不会被其干扰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术基本涉及一种用于视觉系统同步的系统和方法，尤其是交互式数码投影机同步的系统和方法，其中该同步还包括用于被并入笔、相机以及触摸式输入装置中的识别和跟踪的系统和方法，以使这样的视觉系统不干扰或扰乱一般的远程控制器或接收器，并且进一步地，这样的两个或更多的视觉系统对于彼此来说是同步的，并且可以相互协作。
技术介绍
交互式数据投影机创建了如物理交互式白板和交互式平面屏幕中的交互式表面，但是坐标数据甚至用户激活信息(触摸，触摸离开，尖端按压，尖端释放)通过在投影机处使用摄像技术从图像中提取，而不是使用嵌入到表面本身的电磁、光学或声学方法。适于投影机的基于相机的交互式技术的例子被本专利技术的专利技术人与 申请人:通过在W02001N000369/US7083100B2和/或W02006135241A1/US2009040195A1中使用带有能通过相机和图像识别系统进行跟踪的光学图像的笔而公开。其他系统有JP3257585:(视觉科学实验室1996年3月29日提出的Tokuganhei的08-075950文件)中，公开了具有红外线发射器的相机以及具有反射器的指点装置(pointing device)，其中该相机检测红外线并能查出该指点装置的位置，但是相机和指点装置之间任何的同步尚未被公开。在JP4728540:(理光，2001年9月20日提出的Tokugan 2001-287901)中，公开了一种在反射器上具有某图像的指点装置，以及一种能够检测带有指点装置编码图像的光并找出控制信息的相机。在JP4037822 (NEC装置解决方案株式会社，2003年12月5日提出的Tokugan 2003-407884)中，公开了能够从相机接收光信号的指点装置，以及发出光以回应相机发出的光信号的指点装置。在US6529189(IBM，2000年2月8日提出的US09/500194)中，公开了一种指点装置，具有红外线元件且发出包括控制信息的光，相机接收该光。
技术实现思路
本专利技术的一个方面，提供了一种视觉和交互式视觉系统的系统和方法，包括像投影机或显示器、相机单元以及与其特别相关的光输入装置，用于多个这样的单元在通过投影机或显示器或可佩戴的显示眼镜的图像和视频输出内容方面上的同步；在通过相机捕获的图像和视频方面的输入内容；在可见光和/或红外光方面的照明功能上同步；以及在位置跟踪和输入交互工具的输入控制功能方面的用户的交互功能上的同步，输入交互工具例如笔、指点棒、手指等；所有的都由相同的同步控制脉冲串控制，使得该单元能够成为合作式，包括交互式输出事件能够及时并同时地被发起，并且交互式输入事件能够连贯地被解译。 本专利技术的另一方面，该同步系统的干扰和扰动是微不足道的，即该同步脉冲串发生得很少以致它们不会明显地干扰，也不会被通常被包括在AV-设备中的远程控制接收器和远程控制发射器明显地干扰。 相机技术虽然简单，但准确、非常快速和可靠，也容易集成到数码投影机或显示器。相机技术在分辨率、灵敏度、尺寸和性能方面快速发展。市售的图像传感器能够捕获到带有例如可编程的速率、分辨率、大小、增益和曝光时间的静止图像和视频图像。 在本专利技术的进一步描述中，相机被理解为包括图像传感器和适于捕捉图像的镜头，并包括通信装置，以将所捕获的图像作为输入传送到计算机，进一步地相机还可以包括图像处理装置，以执行特征提取、目标识别和目标跟踪，以便检测和跟踪具有特殊特征的某些信息，进一步地还通过将他们与一些指定的交互式对象的数据模型进行比较和匹配，并且将该结果映射到交互式表面或交互式空间坐标来解释这些信息以确定交互式对象的位置和方向，并且进一步地该相机可包括在一系列捕获的图像中的某些信息的强度水平的解译，以提取交互式对象的识别和用户交互式操作，如按压尖端开关、释放尖端开关、按压按钮、释放按钮、手指触摸或手指不触摸等，并进一步地相机可包括通信装置，以将检测到的交互式对象的识别、位置、方向和用户交互的操作作为输入传送到计算机。 本专利技术的多方面涉及一种基于相机的交互式投影机，其中，利用近红外光(NIR)照明、跟踪和识别，并进一步公开了如何有效地利用红外线传输或射频传输使笔和投影机同步。本专利技术的方法的多方面包括笔和交互式投影机的相机单元如何被同步，以降低功耗并延长笔中电池的寿命；进一步地被同步以冻结动作并提高信噪比，以及进一步地在一个空间内属于多台交互式投影机的若干笔和相机单元如何被同步，以进一步在多台投影机和笔之间提供互操作性，而未引入对用于其他目的的远程控制器的不可容忍的干扰。此外，同步的相同原理可以任选地用于:同步多台投影机的投影图像；同步多个平板显示器的图像；同步多媒体眼镜的显示板；同步3D护目镜的主动式3D快门，以及同步在一个空间内多个相机的曝光，-在几微秒的精度范围内，由于这种同步需要低通信量，不会干扰同一空间内的其他远程控制器的功能。同步原理可以利用标准近红外接收器和发射器，这是服务器控件(consumer)和专业电子设备中的远程控制功能的低成本组件。同步可任选地利用标准的低成本的射频接收器和发射器，这是在服务器控件和专业的电子设备中的远程控制功能的低成本的组件。 本专利技术的另一方面，是为可视和/或近红外光源调节最有效的功率预算，为笔和其他主动式交互式装置中的近红外发光二极管(IRED)调节最有效的功率预算。限制加热和增加照明光源和近红外发光二极管组件的使用寿命，降低功率控制电路和电源供给的成本和尺寸，并最小化电池操作设备的功耗以最大化电池寿命，这对确保有效的功率预算是非常重要的。 本专利技术的另一方面，是调节相机单元捕获的图像和视频的最佳的信噪比，通过光源闪烁与相机全局快门的精确同步以及笔和其他主动式交互式装置中的近红外发光二极管的闪烁与相机全局快门的精确同步。 本专利技术的另一方面，由于场景中对象的快速动作造成漏光，通过上述闪烁与相机全局快门紧密地同步来有效地减少漏光现象。 本专利技术的另一方面，数码投影机或平板显示器与3D快门眼镜同步，或任选地通过两个或更多的投影机或显示器与3D快门眼镜同步提供更大和/或更宽的3D显示器。与投影机一起使用的主动式3D快门眼镜的例子在美国专利US2012033057(A1)(光电装置和立体视觉显示装置，精工爱普生公司的掘口宽定，日本，2012年2月9日公开)中描述。在日本索尼公司的专利W02012/005968(A1)中，描述了基于射频和红外信号组合的快门眼镜中继器系统的一个例子，但其依赖于使用适于电视远程控制单元而做不同类型的转化和中继功能，以扩大范围并实现他们提出的同步方案。在本专利技术中所提出的听和重复(Listen andRepeat)的方案将简化信号需求并消除对远程控制单元的需求以实现同步的功能。创新的听和重复的原理的一个优势意味着用于单元同步的短脉冲串通过单元本身遍布空间。 本专利技术的另一方面，是可佩戴的半透明显示眼镜(多媒体眼镜)与一种或多种其他上述单元同步，以提供新的交互功能，例如带有同步交互功能的作为笔或“手指触摸”支持的可佩戴显示器。 本专利技术的另一方面，是同步可佩戴半透明显示眼镜或带有一种或多种上述单元的3D快门眼镜，以提供3D或增强现实的功能，这样用户感知的场景是由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视觉系统(22)，包括一个或多个单元(1)，其中，所述单元(1)是显示单元(2,7,24)或视频相机(9)，或二者的组合，且所述单元具有接收器(11)；其特征在于，所述单元包括发射器(12)，所述发射器(12)会启动发射不频发的、短的重复脉冲串,如果所述接收器(11)没有接收到所述脉冲串；否则通过所述发射器(12)发射延迟的短脉冲与所述不频发的、短的重复脉冲串同步，以使所述视觉系统(22)中的所有单元(1)彼此同步，而所述不频发的短的重复脉冲串不会干扰其他目的的远程控制器的普通使用，也不会被其干扰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.09 US 61/584，620;2012.02.21 US 61/601，4141.一种视觉系统(22)，包括一个或多个单元(I)，其中，所述单元(I)是显示单元(2，7，24)或视频相机(9)，或二者的组合，且所述单元具有接收器(11);其特征在于， 所述单元包括发射器(12)，所述发射器(12)会启动发射不频发的、短的重复脉冲串，如果所述接收器(11)没有接收到所述脉冲串；否则通过所述发射器(12)发射延迟的短脉冲与所述不频发的、短的重复脉冲串同步，以使所述视觉系统(22)中的所有单元(I)彼此同步，而所述不频发的短的重复脉冲串不会干扰其他目的的远程控制器的普通使用，也不会被其干扰。2.根据权利要求1所述的视觉系统，其特征在于，一个或多个所述相机包括光源(3)，所述光源(3)根据所述脉冲串进一步同步到所述相机(9)的曝光快门。3.根据权利要求2所述的视觉系统，其特征在于，所述光源(3)是在近红外范围内。4.根据权利要求2所述的视觉系统，其特征在于，所述光源(3)是在可见光范围内。5.根据上述权利要求任一所述的视觉系统，其特征在于，一个或多个所述相机(9)与有源近红外交互式对象(4)相配合，所述有源近红外交互式对象(4)包括有限的波长范围内的至少一个近红外光源￠)，根据被包括于所述交互式对象(4)的接收器(20)和微控制器单元(17)所接收到的所述脉冲串，所述光源(6)进一步与所述相机(9)的曝光快门同止/J/ O6.根据权利要求5所述的视觉系统，其特征在于，所述交互式对象(4)是笔、橡皮擦、激光笔、触笔、笔刷、指点杆、喷雾罐、标记或尺子或以上的组合。7.根据权利要求5或6所述的视觉系统，其特征在于，所述的近红外光源(6)发射同步闪烁序列，以发送所述交互式对象(4)的识别信号和所述交互式对象(4)的尖端开关状态信号。8.根据权利要求5或6或7所述的视觉系统，其特征在于，所述近红外光源(6)发射同步闪烁序列，以发送所述交互式对象(4)的识别信号和所述交互式对象(4)的按钮状态信号。 SB.根据权利要求5或6或7所述的视觉系统，其特征在于，所述近红外光源(6)发射同步闪烁序列，以发送所述交互式对象(4)的识别信号和所述交互式对象(4)的用户输入的动作状态信号。9.根据上述权利要求任一所述的视觉系统，其特征在于，一个或多个所述相机(9)与无源交互式对象(4)如笔、橡皮擦、激光笔、触笔、笔刷、指点杆、喷雾罐、标记、尺子、手指或手相配合，其中，所述相机(9)的曝光快门与所述脉冲串同步。10.根据权利要求9所述视觉系统，其特征在于，所述交互式对象(4)显示出一个或多个光学信息(5,6，19),设置光学信息以被所述相机(9)检测。11.根据权利要求10所述的视觉系统，其特征在于，所述光学信息(5)或所述光学图像(19)是逆反射，使得反射光线(15B)大体上以与入射光线(15A)光源(5)相同的方向返回。12.根据权利要求10或11所述的视觉系统，其特征在于，所述光学信息(5，6)或所述光学图像(5, 6, 19)包括取决于波长的滤波器(16, 19)或涂层(16, 19)。13.根据权利要求10，11或12所述的视觉系统，其特征在于，所述光学信息(5，6)或所述光学图像(5，6，19)在有限的波长范围内是可检测的。14.根据上述权利要求任一所述的视觉系统，其特征在于，所述相机(9)包括一个或多个光学滤波器(21)，所述光学滤波器(21)可以遮挡或包括所述对象(4)，所述对象(4)在对应的波长范围内发射光(13)或反射光(15B)，或发射光(13)和反射光(15B)。15.根据上述权利要求任一所述的视觉系统，其特征在于，与尖端(16)被释放时相比，如果尖端(16)被按压，与所述交互式对象(4)有关的所述光学信息(5，6)、所述光学图像(5,6, 19)、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔莫德·恩乔尔斯塔德，厄于斯泰因·达姆豪格，哈尔瓦德·内斯，卡罗尔·马尔辛·帕夫拉克，斯维勒·戴尔·摩恩，
申请(专利权)人：爱普生挪威研究发展公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO