虚拟触摸接口制造技术

用户可通过在光场内移动指针来向计算设备发出命令。传感器可捕捉从移动的指针反射的光。虚拟触摸引擎可分析由传感器捕捉的作为图像序列中的各光部分的反射光，以响应于该移动向计算设备发出命令。分析图像序列可包括找出该图像序列中的各光部分，确定各光部分的大小，以及确定各光部分的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
在传统计算环境中，用户通常使用键盘和鼠标来控制计算机并与其进行交互。例如，用户通常移动鼠标来导航由计算机显示在监视器上的光标。用户还可使用鼠标来向计算机发出有限数量的简单命令（例如，单击并拖曳以突出显示一个项、双击以打开该项、右击以访问命令菜单）。当今，计算用户寻求更直观、有效、以及强有力的方式来向计算机发出命令。一些设备，如触摸垫、触摸面板（例如，启用触摸的监视器等）、以及可佩戴设备（例如，运动传感器手套），扩展了用户与计算机进行交互的方式。一般而言，触摸垫是位于键盘附近的导航传感器。并非使用传统鼠标来控制光标，用户可以物理地触摸（触合）该触摸垫并在该触摸垫上四处滑动其手指来控制光标。虽然触摸垫可用来代替鼠标来控制计算机，但触摸垫可能不合需要地占用键盘上的大量空间，如当在膝上型计算机设置中实现的情况下。触摸面板也扩展了用户向计算机发出命令的方式。一般而言，触摸面板将显示器与内置触摸接口进行组合，使得用户可通过物理地触摸屏幕来向计算机发出命令。虽然与触摸垫相比，触摸面板一般对更大范围的操作进行响应（例如，缩放、滚动，等等），但触摸面板易受触摸污迹影响，这可不合需要地抑制屏幕的显示质量。另外，对于用户操作更长时间段而言，触摸面板可能不舒服且厌烦，因为用户可能必须将他们的手臂举起到屏幕上。可佩戴设备是扩展用户向计算机发出命令的方式的设备的另一示例。一般而言，运动传感器手套使用户能够使用她的手作为自然接口设备。位于该手套上的各传感器检测手运动。随后将该运动转换成对计算机的输入命令。因为运动传感器手套需要多个最优地放置的传感器，所以对用户而言，该设备可能是不合需要地昂贵且笨重。概述虚拟触摸接口增强用户在诸如计算环境等智能环境中的交互体验。用户可以通过在由靠近该用户的光源投影的光场内自然地移动指针（如手指、笔等），向计算设备发出命令（如移动光标、选择对象、缩放、滚动、拖动、插入对象、从显示的输入元素列表中选择所需的输入元素等）。从指针反射的光由各种传感器作为图像序列来捕捉。可以分析在图像序列中捕捉的反射光以跟踪指针的移动。然后分析跟踪的移动以向计算设备发出命令。该虚拟触摸接口可以在各种环境中实现。例如，该虚拟触摸接口可以用于允许用户向计算设备发出命令的台式计算机、膝上型计算机、或移动设备。附图简述参考附图描述“具体实施方式”。在附图中，附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项。图1是允许用户通过光场向计算设备发出命令的说明性虚拟触摸接口。图2是包括发出命令的虚拟触摸引擎的说明性环境的示意图。图3是使用虚拟触摸接口发出命令的说明性过程的流程图。图4a是示出捕捉移动指针的示例性虚拟接口环境。图4b是示出在所捕捉的图像中定位移动指针的示例性虚拟接口环境。图5是对捕捉来自光场中的移动指针的反射的输入进行分析的说明性过程的流程图。图6是用户通过虚拟触摸接口向计算设备发出的说明性多触摸（multi-touch）命令。详细描述概览当今的计算用户寻求直观、高效和强大的方式来与计算设备交互以便增强其总体计算体验。一种虚拟触摸接口可以增强用户的总体计算体验。当与该虚拟触摸接口交互时，用户可以在光场内移动指针以向计算设备发出命令。如本文所用，“指针”是能够反射光的任何物体，诸如一个或多个手指、钢笔、铅笔、反射器等。在光从指针反射时，各种传感器捕捉光以作为图像序列。然后分析这些图像以发出命令。如本文所用，“命令”是可向计算设备发出的任何命令，诸如移动光标、选择对象、缩放、滚动、旋转、拖动、插入对象、从显示的输入元素列表中选择所需的输入元素等。本文所述的过程和系统可以用多种方式实现。在下文中参考附图提供示例实现。说明性环境图1是说明性虚拟触摸接口环境100。环境100可以包括可连接到网络的计算设备102。该计算设备可以包括显示设备104，诸如监视器以向用户106呈现视频图像。一个或多个光场生成器108可以各自生成光场110以用作鼠标或其他计算设备接口（触摸垫、触摸面板、可佩戴设备等）的替代。光场110可以是平面的形状并且与诸如桌面等工作表面112平行定位。在一些实施方式中，光场110的长宽比基本上等于显示设备104的高宽比。图1示出由两个光场生成器生成的光场110覆盖工作表面112的一部分。在一些实施方式中，光场可以覆盖整个工作表面112。光场生成器108可以实现为任何数量的可用于发出可见光或任何形式的不可见电磁辐射的设备，如红外线光源、红外激光二极管、和/或光电二极管。例如，光场生成器108可以实现为两个分开的红外发光二极管（LED），每个LED配备有圆柱形透镜以向两个光场发出不可见形式的电磁辐射，如红外线。在一些情况下，这两个光场彼此平行。例如，光场可以包括位于相对于工作表面的第一高度的第一光场和位于相对于工作表面的第二高度的第二光场。在光场由两个光场生成器108生成情况下，每个光场生成器可以独立地操作。例如，可以独立地打开或关闭每个光场生成器。用户106可以在光场110内移动指针114（如，一个手指、多个手指、钢笔、铅笔等）以向计算设备102发出命令。当用户106在光场110内移动指针114时，光可以从指针114反射并朝向一个或多个传感器116反射，如箭头118所示。当光从指针114反射时，传感器116可以捕捉反射光118。在一些实施方式中，传感器116相对于光场110倾斜并位于光场生成器108附近以最大化反射光118的捕捉强度。例如，可以实现传感器116以使该传感器的焦点居中在所需位置，如要传感的最长距离的三分之二处。在一些实施方式中，传感器116具有覆盖整个工作表面112的视野。传感器116可以捕捉反射光118以作为图像序列。在一些实施方式中，传感器116被实现为可用于捕捉红外线的红外照相机。或者，传感器116可以是可用于捕捉（可见或不可见的）反射光的任何设备，如照相机、扫描激光二极管、和/或超声波换能器的任意组合。在传感器116捕捉反射光118以作为图像序列之后，可以分析该图像序列以跟踪指针114的移动。在一些实施方式中，两个照相机可以捕捉反射光118以便确定指针的垂直位置、侧向位置和/或接近位置。如图1所示，垂直位置可以沿坐标系120的Z轴定义（即，垂直于光场110平面的、朝向或离开工作表面112的距离）；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.07 US 12/795,0241.一种计算机实现的方法，包括：
从源发射光以生成与工作表面平行的光场；
在位于所述光场外的一个或多个传感器处捕捉光作为图像序列，所述光是
从位于所述光场内的指针反射的；
分析在所述图像序列中捕捉到的反射光以跟踪所述指针的移动；以及
分析所跟踪的移动以向计算设备发出命令。
2.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其特征在于，生成所述光场包
括经由一个或多个红外发光二极管（LED）栅生成红外光场，所述红外光场的
长宽比基本上等于所述计算设备的显示设备的高宽比。
3.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其特征在于，生成所述光场包
括经由一个或多个红外激光二极管生成红外光场。
4.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述命令是用于
经由所述计算设备操纵用户界面的以下命令之一：缩放命令、导航命令、以及
旋转命令。
5.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其特征在于，分析所述反射光
分析所述图像序列的每一图像的色彩强度梯度来定位所述图像序列的每一图
像内的一个或多个光部分的边缘。
6.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其特征在于，所述一个或多个
传感器包括一个或多个红外相机。

【专利技术属性】
技术研发人员：许峰雄，张春晖，
申请(专利权)人：微软公司，
类型：
国别省市：