信息處理器、處理方法和投影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信息處理器、處理方法和投影系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，信息處理器包括：檢測(cè)器；向量計(jì)算器；確定器。所述檢測(cè)器檢測(cè)存在于以離參考表面彼此不同距離設(shè)定的多個(gè)檢測(cè)范圍上的物體，并根據(jù)在檢測(cè)范圍中所檢測(cè)到的位置來(lái)獲得所述物體的代表點(diǎn)。向量計(jì)算器根據(jù)所述代表點(diǎn)來(lái)獲得三維向量。以及確定器根據(jù)所述三維向量來(lái)確定所述物體的輸入操作。
【專利說(shuō)明】信息處理器、處理方法和投影系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)基于2013年9月25日提交的日本專利申請(qǐng)No. 2013-197921并要求其優(yōu) 先權(quán)利益，其全部?jī)?nèi)容在此引用作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本文介紹的若干實(shí)施例一般涉及信息處理器、處理方法和投影系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004] 近來(lái)，在開發(fā)的裝置和技術(shù)中，在墻面、桌子上表面、白板等上實(shí)現(xiàn)了觸摸操作。不 僅如此，該裝置還能夠與投影機(jī)等協(xié)作使任何物體表面成為虛擬觸摸顯示器。常規(guī)情況下， 對(duì)物體表面的觸摸檢測(cè)一直需要連接大尺寸的傳感器，并且對(duì)可用的物體表面一直有限 制。近來(lái)，在提議的系統(tǒng)中通過(guò)使用專用設(shè)備比如放射紅外光的電子筆檢測(cè)在任何物體表 面上的操作。不過(guò)，以這樣的裝置檢測(cè)不到指示器比如手指和指示物的操作。就這一點(diǎn)而 言，提議的裝置用傳感器比如放置在遠(yuǎn)處的攝像機(jī)感測(cè)某物體表面并檢測(cè)指示器比如手指 或指示物。不過(guò)，以這樣的裝置檢測(cè)指示器不如使用專用設(shè)備的系統(tǒng)準(zhǔn)確。不僅如此，在觸 摸坐標(biāo)與指示器的位置之間可能出現(xiàn)錯(cuò)位。這使得操作不穩(wěn)定。
[0005] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0006] 圖1是框圖，展示了根據(jù)某實(shí)施例的信息處理器；
[0007] 圖2是流程圖，顯示了該實(shí)施例的處理方法；
[0008] 圖3A和圖3B是示意平面圖，描述了檢測(cè)范圍和檢測(cè)到的部分；
[0009] 圖4A和圖4B是不意圖，描述了鑒別處理和拒絕處理；
[0010] 圖5是示意平面圖，描述了設(shè)定多個(gè)檢測(cè)范圍的情況下的實(shí)例；
[0011] 圖6是示意平面圖，描述了計(jì)算向量的方法；
[0012] 圖7是示意平面圖，展示了根據(jù)物體的角度改變輸出內(nèi)容的實(shí)例；
[0013] 圖8是示意平面圖，展示了角度彼此接近的手指被當(dāng)作一對(duì)的實(shí)例；
[0014] 圖9是示意平面圖，展示了人為地從向量Vi確定用戶位置的實(shí)例；
[0015] 圖10是框圖，展示了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的信息處理器；
[0016] 圖11是流程圖，顯不了該實(shí)施例的處理方法；
[0017] 圖12是示意平面圖，展示了用兩個(gè)手指繼續(xù)觸摸情況下的實(shí)例；
[0018] 圖13是框圖，顯示了根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的信息處理器；
[0019] 圖14是框圖，顯示了根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的信息處理器；
[0020] 圖15是流程圖，顯不了該實(shí)施例的處理方法；
[0021] 圖16是不意平面圖，展不了計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的圖案圖像的實(shí)例；
[0022] 圖17是框圖，展示了該實(shí)施例的計(jì)算機(jī)的實(shí)例。

【具體實(shí)施方式】
[0023] -般來(lái)說(shuō)，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，信息處理器包括：檢測(cè)器；向量計(jì)算器；確定器。所述 檢測(cè)器在離參考表面彼此不同距離設(shè)定的多個(gè)檢測(cè)范圍內(nèi)檢測(cè)物體存在，并根據(jù)在檢測(cè)范 圍內(nèi)檢測(cè)到的位置獲得所述物體的若干代表點(diǎn)。向量計(jì)算器根據(jù)這些代表點(diǎn)獲得三維向 量。確定器根據(jù)三維向量確定物體的輸入操作。
[0024] 下文參考附圖介紹本發(fā)明的若干實(shí)施例。附圖中，相似的組件以相同的引用號(hào)標(biāo) 注，并且酌情省略了細(xì)節(jié)描述。
[0025] 圖1是框圖，展示了根據(jù)實(shí)施例的信息處理器。
[0026] 該實(shí)施例涉及的信息處理器檢測(cè)參考表面上的操作。在該實(shí)施例中，使用墻面、桌 子上表面等作為參考表面介紹了檢測(cè)參考表面上觸摸操作的裝置和方法。參考表面可以是 非平坦表面，并且參考表面可以在空中。圖1中所示的框圖是根據(jù)該實(shí)施例的信息處理器 10的主要部分配置的實(shí)例，并可以不一定與實(shí)際程序模塊的配置一致。
[0027] 圖1所示的信息處理器10包括檢測(cè)器200、向量計(jì)算器300和確定器400。檢測(cè) 器200包括多個(gè)檢測(cè)器。例如，檢測(cè)器200包括第一檢測(cè)器201到第N檢測(cè)器20N。
[0028] 信息處理器10可以包括距離傳感器100和計(jì)算機(jī)800。
[0029] 也就是，距離傳感器100可以是與信息處理器10不同的外部設(shè)備，也可以是信息 處理器10中包括的設(shè)備。計(jì)算機(jī)800可以是與信息處理器10不同的外部計(jì)算機(jī)，也可以 是信息處理器10中包括的計(jì)算機(jī)。作為替代，計(jì)算機(jī)800可以包括在后面介紹的顯示單元 600中。圖1所示的硬件配置是例子，并且根據(jù)每個(gè)實(shí)施例的信息處理器的部分或全部可以 被配置為集成電路比如LSI (大規(guī)模集成）或IC(集成電路）芯片組。每個(gè)功能塊都可以 單獨(dú)地制成處理器，某些或全部功能塊也可以集成到處理器中。形成集成電路的方法不限 于LSI，使用專用電路或通用處理器也可以形成集成電路。
[0030] 距離傳感器100測(cè)量到參考表面或物體（例如，諸如手指或指示物的指示器）的 距離。在該實(shí)施例中，紅外線圖案投影系統(tǒng)的傳感器用作距離傳感器100。紅外線圖案投 影系統(tǒng)是這樣一種方法，其中不可見(jiàn)圖案被投影到物體上，所述圖案被紅外線攝像機(jī)捕捉， 所捕捉圖案的失真被用于獲得距離信息d(x，y)。其中，d(x，y)是攝像機(jī)的坐標(biāo)系統(tǒng)中坐標(biāo) (x，y)的像素的距離。d(x，y)被順序地獲得。被可視化為像素值的距離信息被稱為距離圖 像。任何其他裝置都可以用作距離測(cè)量裝置。例如，距離傳感器100可以是飛行時(shí)間系統(tǒng) 的傳感器，從應(yīng)用的光被反射后直到已經(jīng)返回時(shí)刻的時(shí)差測(cè)量距離。作為替代，距離傳感器 100可以是使用投影的圖案是可見(jiàn)光的系統(tǒng)的傳感器。距離傳感器100可以是使用立體攝 影機(jī)測(cè)量距離的傳感器。
[0031] 使用從距離傳感器100獲得的距離信息，第一檢測(cè)器201到第N檢測(cè)器20N檢測(cè) 進(jìn)入離參考表面一定的距離的檢測(cè)范圍的該物體的一部分并計(jì)算該部分的代表點(diǎn)的位置。 檢測(cè)器200實(shí)際上可以不包括第一檢測(cè)器201到第N檢測(cè)器20N，只要一個(gè)檢測(cè)器200能 夠檢測(cè)在彼此不同距離設(shè)定的多個(gè)檢測(cè)范圍就夠了。此時(shí)，這多個(gè)檢測(cè)范圍可以彼此重疊。 作為替代，多個(gè)檢測(cè)范圍中的第一檢測(cè)范圍可以包括多個(gè)檢測(cè)范圍中的第二檢測(cè)范圍。后 面介紹檢測(cè)器200檢測(cè)該物體的一部分并計(jì)算該部分的代表點(diǎn)的位置的方法細(xì)節(jié)。
[0032] 向量計(jì)算器300根據(jù)由第一檢測(cè)器201到第N檢測(cè)器20N檢測(cè)到的該部分的代表 點(diǎn)的位置，計(jì)算與該物體朝向參考表面的方向?qū)?yīng)的三維向量V i。根據(jù)所獲得的多個(gè)代表 點(diǎn)的位置計(jì)算向量Vi。后面介紹向量計(jì)算器300計(jì)算三維向量V i的方法細(xì)節(jié)。
[0033] 確定器400確定該物體在參考表面上的輸入操作的內(nèi)容。在根據(jù)該實(shí)施例的信息 處理器10中，可以使用在常見(jiàn)觸摸面板等上能夠使用的手勢(shì)，比如類似輕拍的輕擊操作、 類似在一定方向輕彈的輕拂操作、類似用兩個(gè)手指拿著的捏操作以及保持一定時(shí)段的拿 著。
[0034] 確定器400也能夠向計(jì)算機(jī)輸出該物體的角度，方式為使用三維向量Vi的角度。 確定器400可以根據(jù)該物體的角度改變輸出內(nèi)容。后面介紹確定器400輸出的手勢(shì)的具體 實(shí)例。
[0035] 計(jì)算機(jī)800根據(jù)從確定器400輸出的操作信號(hào)執(zhí)行規(guī)定的操作。該實(shí)施例的處理 方法和投影系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)800執(zhí)行。后面介紹所述計(jì)算機(jī)的具體實(shí)例。
[0036] 圖2是流程圖，顯示了該實(shí)施例的處理方法。
[0037] 圖3A和圖3B是示意平面圖，描述了檢測(cè)范圍和檢測(cè)到的部分。
[0038] 圖4A和圖4B是不意圖，描述了鑒別處理和拒絕處理。
[0039] 圖5是示意平面圖，描述了設(shè)定多個(gè)檢測(cè)范圍的情況下的實(shí)例。
[0040] 圖6是示意平面圖，描述了計(jì)算向量的方法。
[0041] 圖7是示意平面圖，展示了根據(jù)物體的角度改變輸出內(nèi)容的實(shí)例。
[0042] 圖8是示意平面圖，展示了角度彼此接近的手指被當(dāng)作一對(duì)的實(shí)例。
[0043] 圖9是示意平面圖，展示了人為地從向量Vi確定用戶位置的實(shí)例。
[0044] 圖3A是示意平面圖，描述了檢測(cè)范圍。圖3B是示意平面圖，顯示了檢測(cè)到的部分 ^part s
[0045] 圖4A是不意平面圖，顯不了執(zhí)行鑒別處理和拒絕處理如的狀態(tài)。圖4B是不意平 面圖，顯示了執(zhí)行鑒別處理和拒絕處理后的狀態(tài)。
[0046] 在該實(shí)施例中，介紹了使用墻壁、桌子上表面等作為參考表面，檢測(cè)在參考表面上 觸摸操作的方法。參考表面可以是非平坦表面，并且參考表面可以在空中。
[0047] 首先，距離傳感器100在距離傳感器100與參考表面之間沒(méi)有物體50的狀態(tài)下測(cè) 量離參考表面的距離Z surf_(x，y)(步驟S11，見(jiàn)圖5)。此時(shí)，在沒(méi)有物體50的狀態(tài)下只有 距離的一幀可以被獲得并使用。作為替代，可以連續(xù)地獲得近似幾幀到幾百幀，并且可以使 用該時(shí)段內(nèi)的平均值或最小值。這種情況更可取，因?yàn)闇y(cè)出的距離在時(shí)間方向上的起伏能 夠被吸收?？梢詤⒖荚谝欢〞r(shí)段內(nèi)測(cè)出的距離的直方圖做出決定。參考表面的距離可以繼 續(xù)與物體50的檢測(cè)并行地被更新。
[0048] 隨后，設(shè)置第一檢測(cè)器201到第N檢測(cè)器20N的檢測(cè)范圍（步驟S12)。例如，如圖 5所示,定義用于檢測(cè)的參數(shù)Z mmgin(x，y)和2_(1，7)。Zmmgin(x，y)是為了不檢測(cè)參考表面 附近的噪聲而提供的余量。Z_ a(x，y)是確定整個(gè)檢測(cè)范圍的寬度的參數(shù)。對(duì)于Znmgin(X，y) 和Zarea(X，y)，根據(jù)物體50和距離傳感器100的精準(zhǔn)確度已經(jīng)確定了最優(yōu)值。作為替代，它 們可以在檢測(cè)處理期間動(dòng)態(tài)地改變。
[0049] 此時(shí)，設(shè)置整個(gè)檢測(cè)范圍的參數(shù)Zn_(x，y)和2{"(1，7)如下。
[0050] [數(shù)學(xué)公式1]
[0051] Zfar (x, y) = Z surface (X，乂）Zmargin (X，y)…公式（I)
[0052] [數(shù)學(xué)公式2]
[0053] Znear (X，y) = Zfar (X，y) -Zarea (X，y) = Zsurface (X，y) -Z腸rgin (X，y) -Zarea (X，y)…公式 (2)
[0054] 隨后，整個(gè)檢測(cè)范圍被分為多個(gè)檢測(cè)范圍。例如，如圖5所示，整個(gè)檢測(cè)范圍被分 為第一檢測(cè)范圍和第二檢測(cè)范圍。換言之，在該實(shí)施例中，檢測(cè)范圍被確定使得整個(gè)檢測(cè)范 圍被分為兩部分。
[0055] [數(shù)學(xué)公式3]
[0056] = Z,a,.(x，.v)…公式⑶
[0057] [數(shù)學(xué)公式4]
[0058] J) = Z.L-= Ζ;+?:,.(Λ-,_ν)-β·ζ畫(X, J)…公式⑷
[0059] [數(shù)學(xué)公式5]
[0060] C(U) = 〇、>'：> …公式（5)
[0061] 其中α是調(diào)整檢測(cè)范圍的劃分比例的參數(shù)，并且0彡α彡1。
[0062] 隨后，開始檢測(cè)（步驟S13)。
[0063] 隨后，每個(gè)檢測(cè)器都評(píng)估該物體是否已經(jīng)進(jìn)入一定距離的檢測(cè)范圍（步驟S14)。 在每個(gè)檢測(cè)器都已經(jīng)確定該物體已經(jīng)進(jìn)入一定距離的檢測(cè)范圍（步驟S14:是）的情況下， 檢測(cè)器檢測(cè)該部分。例如，在物體50已經(jīng)進(jìn)入第一檢測(cè)范圍和第二檢測(cè)范圍的情況下，第 一檢測(cè)器201和第二檢測(cè)器202檢測(cè)到該部分。在這種情況下，物體50存在于第一檢測(cè)器 201和第二檢測(cè)器202上方。作為替代，在物體50已經(jīng)進(jìn)入第一檢測(cè)范圍和第二檢測(cè)范圍 之一的情況下，與物體50已經(jīng)進(jìn)入的檢測(cè)范圍對(duì)應(yīng)的第一檢測(cè)器201和第二檢測(cè)器202之 一可以檢測(cè)該部分。當(dāng)物體50已經(jīng)進(jìn)入全部這多個(gè)檢測(cè)范圍并且每個(gè)檢測(cè)器都檢測(cè)該部 分時(shí)，例如由于噪聲等的誤檢測(cè)能夠被壓制得更多。
[0064] 如圖3Α和圖3Β所示，對(duì)于檢測(cè)范圍內(nèi)檢測(cè)到的部分/;(夂>1?只有在一定距離的 范圍內(nèi)的像素才可以保持為" 1"，例如，如以下公式所展示。
[0065] [數(shù)學(xué)公式6]
[0066] 側(cè) …公式 ￠)
[0067] 其中和是指定每個(gè)檢測(cè)范圍的參數(shù)。n表示每個(gè)檢測(cè)器的數(shù) 字。即0彡η彡1。
[0068] 下一步，對(duì)于每個(gè)連接的部分都把檢測(cè)到的部分分開。當(dāng)進(jìn)行多次觸摸操作或多 人操作時(shí)需要這樣做。對(duì)于這些部分的鑒別，可以使用標(biāo)記處理等。此時(shí)，具有一定面積的 部分或更多的部分或者具有一定面積的部分或更少的部分被拒絕。從而能夠防止由于測(cè)出 距離上的噪聲引起的誤檢測(cè)。根據(jù)該部分的形狀可以做出拒絕。由紅外圖案投影的距離測(cè) 量中，在物體邊緣的距離測(cè)量結(jié)果中很容易出現(xiàn)誤差。因此，通過(guò)拒絕圍繞長(zhǎng)方形具有一定 的水平垂直比或以上的若干部分，能夠防止沿邊緣的誤檢測(cè)。
[0069] 如圖4Α所示，對(duì)檢測(cè)到的部分〇%>;)執(zhí)行連接部分的鑒別處理和拒絕處理時(shí)， 在部分檢測(cè)之時(shí)可以執(zhí)行預(yù)處理，從而能夠改進(jìn)物體的檢測(cè)準(zhǔn)確度。
[0070] 下一步，計(jì)算每個(gè)檢測(cè)到的部分的代表點(diǎn)（步驟S15,見(jiàn)圖5)。例如，檢測(cè)到的部 分的質(zhì)心被用作代表點(diǎn)。獲得的代表點(diǎn)的三維坐標(biāo)被表示為< f其中 < 和 是檢測(cè)到的部分的質(zhì)心坐標(biāo)。對(duì)于公式成立。在計(jì)算代表點(diǎn)的方法中， 不限于質(zhì)心，也可以使用檢測(cè)到的部分的平均值等。注意，下標(biāo)"i"是有多個(gè)部分的情況下 的編號(hào)。在有多個(gè)物體50的情況下，如以兩個(gè)手指操作的情況，檢測(cè)到了多個(gè)部分。
[0071] 隨后，向量計(jì)算器300根據(jù)多個(gè)代表點(diǎn)的位置計(jì)算物體50關(guān)于參考表面的向量 (步驟S16)。例如，如圖6所示，從由第一檢測(cè)器201檢測(cè)的部分的代表點(diǎn)X)與由第二檢測(cè) 器202檢測(cè)的部分的代表點(diǎn)<之間的差異來(lái)計(jì)算向量V i。如圖6所示，當(dāng)使用相似三角形 的比例時(shí)，物體50關(guān)于參考表面的三維向量Vi能夠由以下公式表示。
[0072] [數(shù)學(xué)公式7] b 1
[0073] Vi = -(Λ：,1 - …公式（7) a' 1
[0074] 注意，以下公式對(duì)公式7中的"a"和"b"成立。
[0075] [數(shù)學(xué)公式8]
[0076] 0 = …公式⑶
[0077] [數(shù)學(xué)公式9]
[0078] Λ = |:卜 (Λ-,2，.V,2 )| …公式（9)
[0079] 在該實(shí)施例中，展示了根據(jù)兩個(gè)代表點(diǎn)的位置計(jì)算向量Vi的方法的實(shí)例。不過(guò)， 計(jì)算向量V i的方法不限于此。例如，在提供了大量檢測(cè)器的情況下，能夠獲得大量代表點(diǎn) 的位置。從而可以對(duì)不同組的代表點(diǎn)計(jì)算向量V i并進(jìn)行投票。在這種情況下，所述向量能 夠?qū)咕嚯x信息的異常值穩(wěn)健地計(jì)算。
[0080] 隨后，確定器400根據(jù)向量Vi確定物體50輸入操作的內(nèi)容并輸出它（步驟S17)。
[0081] 確定器400可以根據(jù)物體50的角度改變輸出內(nèi)容。例如，如圖7所示，能夠通過(guò) 傾斜手指（物體50)把輸入操作輸出。
[0082] 執(zhí)行手勢(shì)輸入時(shí)可以使用角度信息。在常規(guī)觸摸操作中，通過(guò)組合多個(gè)手指做出 的手勢(shì)比如以兩個(gè)手指的捏操作和旋轉(zhuǎn)操作在很多情況下使用。當(dāng)檢測(cè)到多次觸摸時(shí)，彼 此相距很近的手指在很多情況下被組合。反之，通過(guò)該實(shí)例，也能夠參考手指的角度做出決 定。例如，如圖8所示，角度彼此接近的手指（物體50)可被認(rèn)為是一對(duì)。相反，具有一定 角度差異或以上的手指（物體60)被確定為執(zhí)行與物體50不同的操作。
[0083] 例如，假定用戶（物體50的操作者）存在于三維向量Vi關(guān)于與物體50對(duì)應(yīng)的參 考表面的相反方向。那么，用戶的位置能夠從向量V i人為地被確定，如圖9所示。從而輸 入操作能夠根據(jù)用戶的方向改變。例如，通過(guò)僅允許來(lái)自一定方向的輸入，使得根據(jù)用戶的 方向等等限制輸入操作變?yōu)榭赡堋?br> [0084] 隨后，判斷是否執(zhí)行下一項(xiàng)輸入操作（步驟S18)。在步驟S14每個(gè)檢測(cè)器都已經(jīng) 確定物體尚未進(jìn)入一定距離的檢測(cè)范圍內(nèi)（步驟S14:否）的情況下，判斷是否執(zhí)行下一項(xiàng) 輸入操作（步驟S18)。在執(zhí)行下一項(xiàng)輸入操作（步驟18:是）的情況下，每個(gè)檢測(cè)器都評(píng) 估物體是否進(jìn)入一定距離的檢測(cè)范圍內(nèi)（步驟S14)。相反，在不執(zhí)行下一項(xiàng)輸入操作（步 驟18:否）的情況下，流程結(jié)束。
[0085] 通過(guò)該實(shí)施例，通過(guò)關(guān)于參考表面計(jì)算與物體50比如手指或指示物對(duì)應(yīng)的三維 向量Vi，能夠舒適且穩(wěn)定地檢測(cè)參考表面上的輸入操作。
[0086] 下一步，參考附圖介紹另一個(gè)實(shí)施例。
[0087] 圖10是框圖，展示了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的信息處理器。
[0088] 與以上關(guān)于圖1介紹的信息處理器10相比，圖10所示的信息處理器IOa進(jìn)一步 包括坐標(biāo)計(jì)算器500。
[0089] 坐標(biāo)計(jì)算器500計(jì)算參考表面上物體50的輸入坐標(biāo)。后面介紹坐標(biāo)計(jì)算器500 計(jì)算輸入坐標(biāo)（觸摸坐標(biāo)）的方法的細(xì)節(jié)。
[0090] 在圖10所示的信息處理器IOa中，通過(guò)使用由坐標(biāo)計(jì)算器500算出的坐標(biāo)，確定 器400能夠向計(jì)算機(jī)輸出觸摸坐標(biāo)。通過(guò)使用觸摸坐標(biāo)的暫時(shí)變化以及多個(gè)坐標(biāo)之間的位 置關(guān)系，確定器400能夠向計(jì)算機(jī)輸出多次觸摸操作、手勢(shì)等。
[0091] 在其他方面，所述配置類似于以上關(guān)于圖1介紹的信息處理器10的配置。
[0092] 圖11是流程圖，顯不了該實(shí)施例的處理方法。
[0093] 圖12是示意平面圖，展示了繼續(xù)用兩個(gè)手指觸摸情況下的實(shí)例。
[0094] 步驟Sll到步驟S16的處理方法類似于以上關(guān)于圖2介紹的步驟Sll到步驟S16 的處理方法。
[0095] 隨后，坐標(biāo)計(jì)算器500計(jì)算觸摸坐標(biāo)（步驟S19)。在該實(shí)施例中，介紹了當(dāng)物體 50已經(jīng)觸摸參考表面時(shí)計(jì)算觸摸坐標(biāo)的方法。向量計(jì)算器300已經(jīng)計(jì)算了關(guān)于參考表面對(duì) 應(yīng)于物體50的三維向量Vp因此,觸摸坐標(biāo)能夠被表示為Jii +F i，通過(guò)添加向量一定 次數(shù)可以調(diào)整坐標(biāo)。注意，通過(guò)引用下標(biāo)"i"，多個(gè)物體50能夠彼此區(qū)分。這意味著對(duì)多次 觸摸的適應(yīng)性。
[0096] 坐標(biāo)計(jì)算器500可以執(zhí)行時(shí)間方向上的穩(wěn)定化處理（追蹤）以便抑制輸入坐標(biāo)的 波動(dòng)。IIR(無(wú)限沖擊響應(yīng)）濾波器、卡爾曼濾波器等可以用于此目的。在使用IIR濾波器 的情況下，在時(shí)間t的觸摸坐標(biāo)能夠由以下公式計(jì)算
[0097] [數(shù)學(xué)公式10]
[0098] Χ,(/)=/?.?(?) + ν,(/)) + (1.0 -/?);(/ -1)…公式（1〇)
[0099] 其中β是時(shí)間常數(shù)。當(dāng)β = I. 0時(shí)不執(zhí)行穩(wěn)定化處理。
[0100] 在執(zhí)行這樣的追蹤處理的情況下，需要在不同時(shí)間創(chuàng)建在觸摸坐標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)。 這可以通過(guò)諸如使彼此最鄰近點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的方法做出。也可能設(shè)定關(guān)聯(lián)成本并搜索成本最低 的一對(duì)。在該實(shí)施例中，因?yàn)槿S向量V i已經(jīng)被計(jì)算，所以可以使用三維向量Vi的角度信 息。例如，如圖12所示，繼續(xù)用兩個(gè)手指觸摸時(shí)，可以使向量的角度彼此靠近的點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。 [0101] 注意，作為相當(dāng)?shù)膶?shí)例的觸摸坐標(biāo)計(jì)算方法，在提議的方法中檢測(cè)到的部分的代 表點(diǎn)（質(zhì)心）未加改變地輸入為觸摸坐標(biāo)。在這種情況下，在物體的尖端（例如指尖）與 觸摸坐標(biāo)之間將產(chǎn)生"錯(cuò)位"，并且用戶將難以對(duì)意圖的位置進(jìn)行輸入。為了減小"錯(cuò)位"， 需要減小為了不檢測(cè)到噪聲而提供的余量Z mmgin(X，y)和檢測(cè)到的部分的檢測(cè)范圍。在這種 情況下，在由于噪聲引起的距離變化與由于物體引起的距離變化之間難以區(qū)分，并且因此 無(wú)法以良好的準(zhǔn)確度檢測(cè)觸摸。否則將產(chǎn)生誤檢測(cè)。
[0102] 反之，在該實(shí)施例中，向量計(jì)算器300已經(jīng)計(jì)算了關(guān)于參考表面與物體50對(duì)應(yīng)的 三維向量V i。從而指尖（物體50的尖端）的坐標(biāo)能夠通過(guò)簡(jiǎn)單處理做成觸摸坐標(biāo)。不僅 如此，與以上介紹的相當(dāng)?shù)膶?shí)例的觸摸坐標(biāo)計(jì)算方法相比，余量Z mmgin(x，y)和檢測(cè)到的部 分的檢測(cè)范圍能夠設(shè)置得寬闊并且檢測(cè)的穩(wěn)定性能夠增強(qiáng)。
[0103] 隨后，確定器400根據(jù)觸摸坐標(biāo)和向量Vi確定物體50的輸入操作的內(nèi)容，并把它 輸出到計(jì)算機(jī)800 (步驟S20)。
[0104] 隨后，步驟S18的處理方法類似于以上關(guān)于圖2介紹的步驟S18的處理方法。
[0105] 通過(guò)該實(shí)施例，在檢測(cè)觸摸操作時(shí)，即使距離測(cè)量裝置（例如距離傳感器100)的 準(zhǔn)確度例如不高，也能夠穩(wěn)定地檢測(cè)指尖的觸摸坐標(biāo)。不僅如此，由于三維角度和用戶的方 向能夠從物體50對(duì)應(yīng)的三維向量V i輸入，與常規(guī)輸入系統(tǒng)相比能夠提供多種輸入裝置。
[0106] 圖13是框圖，顯示了根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的信息處理器。
[0107] 與以上關(guān)于圖10介紹的信息處理器IOa相比，圖13所示的信息處理器IOb進(jìn)一 步包括顯示單元600。
[0108] 顯示單元600是用于顯示圖像的裝置，比如顯示器或投影機(jī)。用戶能夠在參考表 面上做出輸入以操作由顯示單元600顯示的圖像。在該實(shí)施例中，給出說(shuō)明時(shí)作為實(shí)例使 用的情況是顯示單元600是投影機(jī)（投影單元），將圖像投影到參考表面比如墻壁或桌子上 表面。不過(guò)，顯示單元600不限于投影機(jī)。顯示單元600也可以是液晶顯示屏器等。顯示 單元600和在其上輸入操作的參考表面可以位于不同的地方。
[0109] 在其他方面，所述配置類似于以上關(guān)于圖10介紹的信息處理器IOa的配置。
[0110] 通過(guò)該實(shí)施例，墻壁、桌子上表面等能夠作為可操作虛擬顯示器。例如，當(dāng)確定器 400輸出觸摸操作時(shí)，墻壁、桌子上表面等能夠作為虛擬觸摸顯示器。
[0111] 圖14是框圖，顯示了根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的信息處理器。
[0112] 如以上關(guān)于圖13的介紹，在信息處理器包括顯示單元600的情況下，墻壁、桌子上 表面等能夠作為可操作虛擬顯示器。不過(guò)，當(dāng)顯示單元600的坐標(biāo)系與距離傳感器100的 坐標(biāo)系不同時(shí)，需要在坐標(biāo)系之間建立關(guān)聯(lián)。尤其是需要把由坐標(biāo)計(jì)算器500算出的坐標(biāo) Xi與顯示單元600中的坐標(biāo)系相關(guān)的變換。
[0113] 鑒于此，與以上關(guān)于圖13介紹的信息處理器IOb相比，圖14所示的信息處理器 IOc進(jìn)一步包括變換單元700。變換單元700根據(jù)顯示單元600的坐標(biāo)系變換由確定器400 確定的輸入操作。換言之，變換單元700做出的變換類似在顯示單元600的坐標(biāo)系與距離 傳感器100的坐標(biāo)系之間建立關(guān)聯(lián)。從而在觸摸投影的圖像后，有可能在投影的圖像中的 對(duì)應(yīng)位置執(zhí)行觸摸操作或顯示例如光標(biāo)。
[0114] 圖15是流程圖，顯示了該實(shí)施例的處理方法。
[0115] 圖16是不意平面圖，展不了計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的圖案圖像的實(shí)例。
[0116] 步驟Sll到步驟S19的處理方法類似于以上關(guān)于圖2和圖11介紹的步驟Sll到 S19的處理方法。
[0117] 隨后，確定器400根據(jù)觸摸坐標(biāo)和向量Vi確定物體50的輸入操作的內(nèi)容并把它 輸出到變換單元700 (步驟S21)。隨后，變換單元700根據(jù)顯示單元600的坐標(biāo)系變換輸入 操作（步驟S22)。
[0118] 在該實(shí)施例中，介紹了當(dāng)參考表面是平面時(shí)關(guān)聯(lián)顯示單元600的坐標(biāo)系與距離傳 感器100的坐標(biāo)系的方法。
[0119] 當(dāng)參考表面是平面時(shí)，顯示單元600的坐標(biāo)系和距離傳感器100的坐標(biāo)系的變換 能夠由線性矩陣變換的二維投影變換表示。二維投影變換需要的3X3矩陣表示為H，矩陣 H也稱為單應(yīng)性（homography)矩陣。當(dāng)四組或更多的對(duì)應(yīng)點(diǎn)能夠在顯示單元600的坐標(biāo)系 與距離傳感器100的坐標(biāo)系之間獲得時(shí)，矩陣H能夠被解析地計(jì)算。
[0120] 這些對(duì)應(yīng)點(diǎn)也可以被人工設(shè)定。使用類似圖16所示的圖案很便利，從而對(duì)應(yīng)點(diǎn)能 夠容易地自動(dòng)獲得。在使用類似圖16的圖案的情況下，通過(guò)使用常規(guī)角點(diǎn)檢測(cè)裝置能夠容 易地獲得對(duì)應(yīng)點(diǎn)。確切地說(shuō)，通過(guò)以顯示單元600顯示圖案圖像并以與距離傳感器100的 坐標(biāo)系預(yù)校準(zhǔn)的攝像機(jī)捕捉所述圖案，能夠自動(dòng)獲得對(duì)應(yīng)點(diǎn)。在圖16所示圖案由紅外光再 現(xiàn)的情況下，距離傳感器100的紅外攝像機(jī)能夠用于捕捉和檢測(cè)圖案。從而，能夠計(jì)算矩陣 H以變換坐標(biāo)。
[0121] 下一步，介紹了當(dāng)參考表面為非平面時(shí)關(guān)聯(lián)顯示單元600的坐標(biāo)系與距離傳感器 100的坐標(biāo)系的方法。
[0122] 當(dāng)顯示單元600是例如投影機(jī)時(shí)，圖像甚至能夠被顯示在非平面上。因此，參考表 面是非平面，并且不能由以上介紹的二維投影變換處理。在這樣的情況下，使用三維投影變 換做出關(guān)聯(lián)。確切地說(shuō)，距離傳感器100的坐標(biāo)系中的觸摸坐標(biāo)一旦重建為真實(shí)空間（世 界坐標(biāo)系）中的坐標(biāo)，然后重新投影到投影機(jī)的坐標(biāo)系；從而在距離傳感器100與顯示單元 600之間建立了坐標(biāo)的關(guān)聯(lián)。
[0123] 作為把世界坐標(biāo)系變換為攝像機(jī)或投影機(jī)中圖像坐標(biāo)的模型，以下公式的投影模 型是眾所周知的。
[0124] [數(shù)學(xué)公式11]

【權(quán)利要求】
1. 一種信息處理器，包括： 檢測(cè)器，檢測(cè)存在于W離參考表面彼此不同距離設(shè)定的多個(gè)檢測(cè)范圍上的物體，并根 據(jù)在檢測(cè)范圍中所檢測(cè)到的位置來(lái)獲得所述物體的代表點(diǎn)； 向量計(jì)算器，根據(jù)所述代表點(diǎn)來(lái)獲得H維向量；W及 確定器，根據(jù)所述H維向量來(lái)確定所述物體的輸入操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的處理器，其中，所述確定器根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定所述 輸入操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的處理器，其中，所述確定器根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定操作 所述物體的操作者的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的處理器，其中， 當(dāng)所述檢測(cè)器檢測(cè)到多個(gè)物體時(shí)，所述確定器根據(jù)所述H維向量的角度確定至少兩個(gè) 物體作為彼此對(duì)應(yīng)的組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的處理器，進(jìn)一步包括： 距離傳感器，測(cè)量到所述物體的距離， 檢測(cè)器，根據(jù)由所述距離傳感器測(cè)出的距離檢測(cè)所述物體并獲得所述代表點(diǎn)的位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的處理器，進(jìn)一步包括： 坐標(biāo)計(jì)算器，獲得所述物體的輸入坐標(biāo)， 其中，所述確定器根據(jù)所述輸入坐標(biāo)和所述H維向量中的至少一個(gè)來(lái)確定所述輸入操 作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的處理器，其中，所述坐標(biāo)計(jì)算器使用所述H維向量來(lái)獲得所述輸 入坐標(biāo)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的處理器，其中，所述確定器根據(jù)所述輸入坐標(biāo)的位置和所述輸入 坐標(biāo)的暫時(shí)變化中的至少一個(gè)來(lái)確定輸入操作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的處理器，進(jìn)一步包括： 將光投影到所述參考表面的至少一部分上的投影機(jī)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的處理器，進(jìn)一步包括： 變換單元，根據(jù)所述投影單元的坐標(biāo)系來(lái)變換由所述確定器確定的所述輸入操作。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的處理器，進(jìn)一步包括： 中央處理器，根據(jù)由所述確定器確定的所述輸入操作來(lái)控制將由所述投影機(jī)投影的圖 像。
12. -種處理方法，包括： 檢測(cè)存在于W離參考表面彼此不同距離設(shè)定的多個(gè)檢測(cè)范圍上的物體，并根據(jù)在所述 檢測(cè)范圍中檢測(cè)到的位置來(lái)獲得所述物體的代表點(diǎn)； 根據(jù)所述代表點(diǎn)來(lái)獲得H維向量；W及 根據(jù)所述H維向量來(lái)確定所述物體的輸入操作。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的處理方法，其中，根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定所述輸入操 作。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的處理方法，其中，根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定操作所述物 體的操作者的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的處理方法，其中， 當(dāng)檢測(cè)到多個(gè)物體時(shí)，根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定至少兩個(gè)物體作為彼此對(duì)應(yīng)的 組。
16. -種投影系統(tǒng)，包括： 投影機(jī)； 存儲(chǔ)器件，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼；W及 與所述存儲(chǔ)器件通信的處理器，所述處理器W所述計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼操作地用 于： 檢測(cè)存在于W離參考表面彼此不同距離設(shè)定的多個(gè)檢測(cè)范圍上的物體，并根據(jù)在所述 檢測(cè)范圍中檢測(cè)到的位置來(lái)獲得所述物體的代表點(diǎn)； 根據(jù)所述代表點(diǎn)來(lái)獲得H維向量；W及 根據(jù)所述H維向量來(lái)確定所述物體的輸入操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，被配置為使計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定 所述輸入操作的處理。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，被配置為使計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定 操作所述物體的操作者的位置的處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中， 所述系統(tǒng)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行當(dāng)多個(gè)物體被檢測(cè)到時(shí)，根據(jù)所述H維向量的角度來(lái)確定至少 兩個(gè)物體作為彼此對(duì)應(yīng)的組的處理。
【文檔編號(hào)】G06F3/042GK104461176SQ201410384547
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】渡邊航, 野中亮助, 馬場(chǎng)雅裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝