專利名稱：用于通過顯示器捕捉圖像的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及遠程協(xié)作系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當一小群人聚集在黑板或白板處并積極地參與提出和討論思想時，發(fā)生在工作場所處的某些最富有成效的交互。然而，當一個或多個參與者處于不同位置處時，即隨著組織變得更多地在地理上分布而越來越頻繁地發(fā)生的情況，非常難以支持這種型式的交互。到目前為止，常規(guī)視頻會議系統(tǒng)并不是非常適合于此方案。有效地協(xié)作依賴于各方相互看到且看到共享協(xié)作表面并看到其他人正在向哪里看和/或做手勢的能力。常規(guī)視頻會議系統(tǒng)能夠使用多用戶屏幕共享應(yīng)用程序來提供共享工作空間，但是存在從遠程參與者的圖像和在共享應(yīng)用程序上移動的光標斷開連接。圖1 3示出被配置為在不干擾由照相機捕捉的圖像的情況下投射圖像的系統(tǒng)的示意性表示。圖1示出具有半鍍銀反射鏡102、位于反射鏡102之上的照相機104和投影儀 106的通信介質(zhì)。反射鏡102和投影儀106被定位為使得由投影儀106將位于遠程地點處的人或?qū)ο蟮膱D像投射到半鍍銀反射鏡102的后表面上且對于觀看者108而言是可見的。 照相機104經(jīng)由該觀看者在反射鏡102中的反射來捕捉觀看者108的圖像，并將圖像傳送至另一個人。反射鏡102、投影儀106和照相機104的配置使得觀看者108能夠具有與另一個人的虛擬面對面交互。然而，觀看者108與另一人之間的密切交互可能令人不安，因為傾斜的屏幕導致遠程用戶的不自然的視圖。圖2示出具有可切換漫射屏202、照相機204和投影儀206的通信介質(zhì)。屏幕202可以由能夠在漫射和透明狀態(tài)之間快速地循環(huán)的材料組成。可以使屏幕202、投影儀206和照相機204的狀態(tài)同步，使得投影儀206在屏幕是漫射的時投射圖像，并且照相機204在屏幕處于透明狀態(tài)時捕捉圖像。然而，難以設(shè)計能夠足夠快地切換以避免閃爍的屏幕，并且使這些快速切換組件同步的需要增加了系統(tǒng)的復雜性并限制投射和捕捉的光的水平。圖3示出在顯示器306的每個側(cè)面上具有兩個照相機302和 304的通信介質(zhì)的頂視圖。觀看者308的圖像例如被照相機302和304捕捉并進行處理以產(chǎn)生觀看者308的單個圖像，其看起來是由單個虛擬照相機310捕捉以便由另一個人在不同位置處觀看。然而，以這種方式捕捉的圖像通常忍受處理偽象，尤其是當所捕捉的視圖處于非常不同于預定虛擬視圖的角度時，正如在用戶接近于大屏幕的情況。此系統(tǒng)還不能捕捉在屏幕表面附近或在上面拖曳的手勢。期望具有視覺協(xié)作系統(tǒng)，其在不干擾或減少由照相機同時捕捉的圖像的質(zhì)量的情況下投射圖像。


圖1 3示出被配置為在不干擾由照相機捕捉的圖像的情況下投射圖像的系統(tǒng)的示意性表示。圖4是依照本發(fā)明的實施例配置的第一視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖5示出依照本發(fā)明的實施例的在其上兩個濾波器透射光的示例性波長范圍的圖。圖6示出依照本發(fā)明的實施例配置的第二視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖7A示出依照本發(fā)明的實施例配置的第三視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖7B示出依照本發(fā)明的實施例配置的兩個色輪。圖7C示出依照本發(fā)明的實施例的在其上兩個濾波器透射光的示例性波長范圍的圖。圖8示出依照本發(fā)明的實施例配置的第六視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖9示出依照本發(fā)明的實施例的被定位于觀看者的近似眼睛水平的照相機。圖10示出依照本發(fā)明的實施例配置的第七視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖11示出依照本發(fā)明的實施例配置的第八視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖12示出依照本發(fā)明的實施例配置的第九視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖13A 13B示出依照本發(fā)明的實施例配置的第十視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。圖14A 14B示出依照本發(fā)明的實施例的使用視覺協(xié)作系統(tǒng)的交互式視頻會議的等距視圖。圖15示出依照本發(fā)明的實施例的用于視頻協(xié)作交互的方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例是針對使得在地理上分布的群體能夠參與面對面交互式協(xié)作視頻會議的視覺協(xié)作系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括使得照相機能夠通過顯示屏來捕捉局部對象的圖像并將圖像發(fā)送至遠程地點的投影顯示屏。另外，所述顯示屏可以用來同時地顯示來自遠程地點的圖像。圖4示出依照本發(fā)明的實施例配置的視覺協(xié)作系統(tǒng)400的示意性表示。系統(tǒng)400 包括顯示屏402、照相機404和投影儀406，并且包括設(shè)置在照相機透鏡400與屏幕402之間的濾波器A和設(shè)置在投影儀透鏡412與屏幕402之間的濾波器B，照相機透鏡408和投影儀透鏡412被定位為面對顯示屏402的相同第一表面410。在圖4 9所述的實施例中， 屏幕402是背面投影顯示屏。然而，所示的背面投影實施方式僅僅是出于示例的目的，并且屏幕402也可以是正面投影顯示屏。在圖10 13中示出正面投影實施方式。參考圖4，屏幕402是包括在第一角度范圍內(nèi)漫射照射第一表面410的光的屏幕材料的背面投影顯示屏。投影儀406被定位為在第一角度范圍內(nèi)向第一表面410上投射圖像。面對屏幕402的外部第二表面416的觀看者414看到從投影儀406投影到屏幕402上的圖像。屏幕402被配置為透射從面對第二表面416的對象散射的光。換言之，照相機透鏡408被定位為面對第一表面410，使得從面對第二表面416的對象散射出的光通過顯示屏并作為對象的圖像被照相機404捕捉。
在某些實施例中，顯示屏402包括相對低濃度的被嵌入透明屏幕介質(zhì)內(nèi)的漫射顆粒。低濃度的漫射顆粒允許照相機404在足夠地漫射來自投影儀406的光以在屏幕上形成圖像的同時通過屏幕來捕捉圖像(條件是對象被很好地照亮)。在其它實施例中，顯示屏402 可以是全息膠片，其被配置為在第一角度范圍接受來自投影儀406的光并在不同的視角范圍內(nèi)透射對于觀看者414而言可見的光。否則，全息膠片是透明的。在兩個實施例中，能夠通過觀看第二表面416來觀察在第一角度范圍內(nèi)被投射到第一表面410上的光，但是照射第二表面416的光通過屏幕402被透射到照相機。然而，在兩個實施例中，照相機404還捕捉來自投影儀406的被從第一表面410漫射或散射的光。為了防止環(huán)境光照射屏幕402的第一表面410并降低投射和捕捉圖像的對比度， 系統(tǒng)400還可以包括容納照相機404和投影儀406的外殼418。外殼418被配置為具有容納屏幕402的邊界的開口，并且被配置為使得光只能通過屏幕402進入和離開外殼418。如圖4所示，濾波器A和B被定位為使得從投影儀406輸出的光在照射第一表面 410之前通過濾波器B，并且由照相機404捕捉的光通過濾波器A。濾波器A和B被配置為防止由投影儀406產(chǎn)生且從屏幕402散射或漫射的光與通過屏幕402透射并由照相機404 捕捉的光相干擾。在一個實施例中，這使用互補濾波器來實現(xiàn)以阻擋光的不同分量。在一個實施例中，濾波器A使將被濾波器B阻擋的光通過。類似地，濾波器B使將被濾波器A阻擋的光通過。這樣，可以阻擋被從第一表面漫射或散射的來自投影儀406的光。本實施方式(濾波器A使被濾波器B阻擋的光通過且濾波器B使被濾波器A阻擋的光通過)在圖4中實現(xiàn)，其中，照相機系統(tǒng)包括被設(shè)置在照相機與顯示屏的第一表面之間的第一濾波器(濾波器A)。濾波器A使被照相機接收到的光通過，除由投影儀產(chǎn)生的光之外 (其阻擋該光)。在投影儀的光源與顯示屏的投影表面之間設(shè)置了第二濾波器(濾波器B)，其中，第二濾波器使被第一濾波器阻擋的由投影儀輸出的光通過。如果被用于顯示屏402的材料保持散射光的偏振，并且如果所使用的投影儀是不導致從投影儀輸出的光的偏振的類型，則可以使用偏振濾波器。在一個實施例中，互補濾波器A和B是偏振濾波器，其中，偏振濾波器A具有與偏振濾波器B的取向不同的第一取向。 在一個實施例中，濾波器是圓偏振的，其中，用于一個濾波器的偏振是右圓偏振的，并且用于另一濾波器的偏振是左圓偏振的。在一個實施例中，兩個濾波器是線性偏振的。在本實施例中，一個濾波器水平地偏振，而另一濾波器垂直地偏振。雖然遍及本說明書使用術(shù)語阻擋，應(yīng)認識的是在某些情況下，濾波器可能不阻擋互補濾波器的100%的光，使得濾波器是完全不重疊的。然而，當濾波器是不重疊的時，通常實現(xiàn)最好的性能。例如，在其中濾波器線性偏振的實施例中，其中，一個濾波器(出于示例的目的假設(shè)為濾波器A)水平地偏振且另一濾波器(濾波器B)垂直地偏振，優(yōu)選地，濾波器的取向相互垂直。在本實施方式中，濾波器是不重疊的，并且濾波器A阻擋將不會被濾波器B 阻擋的光且濾波器B阻擋將不會被濾波器A阻擋的光。雖然可以使用除90度正交定位之外的取向，但這不是期望的，因為隨著兩個濾波器的取向進一步遠離其相互之間的正交定位移動，系統(tǒng)的性能進一步降低。出于示例的目的，假設(shè)濾波器A相對于濾波器B位于88度角處(與優(yōu)選的90度定位相反)。雖然濾波器不是完全不重疊的，但通常該濾波器布置仍將提供將基本上阻擋來自互補濾波器的光、使得對于觀看者而言性能不會顯著地降低(與90度正交定位相比)的配置。圖像在視覺上被降低的程度在某種程度上隨觀看者的媒體內(nèi)容和環(huán)境(亮度等)而變。 例如，如果媒體內(nèi)容包括黑白棋盤圖象(用于白色圖像的高亮度和高對比度)，則88度相對定位可能不是足夠不重疊以提供未被顯著降級的圖像。相反，如果媒體內(nèi)容與棋盤內(nèi)容相比是相對暗的，或者觀看者是例如低光環(huán)境，則濾波器的88度相對定位可以為觀看者提供幾乎沒有任何顯著的降級。因此，對于這種情況而言，基本上阻擋(但不是完全阻擋)由投影儀產(chǎn)生的光的88度相對位置導致性能的最小化降級?！白钃酢焙汀盎旧献钃酢笨梢曰Q地使用，只要阻擋的差異導致最低限度或?qū)τ谟^看者而言不明顯的視覺降級即可。被濾波器 “基本上阻擋”的光可以相應(yīng)地被其互補濾波器“基本上透射”。如前所述，期望的是將濾波器A和B配置為防止由投影儀產(chǎn)生且被從屏幕402散射或漫射的光與通過屏幕402被透射且被照相機404捕捉的光相干擾。在前述實施例中， 這使用第一類型的濾波器、偏振濾波器來實現(xiàn)。然而，可以使用其它類型的濾波器。在替換實施例中，這可以使用第二類型的濾波器、波長分割濾波器來實現(xiàn)。特別地，可以將濾波器B配置為透射第一組波長范圍，其在被組合時在在顯示屏 402上投射圖像時產(chǎn)生寬得多的色彩范圍的視覺感，并且可以將濾波器A配置為透射與第一組波長范圍不同的第二組波長范圍。第二組波長范圍還可以用來產(chǎn)生寬得多的色彩范圍的視覺感。換言之，濾波器A被配置并定位為阻擋用來在顯示屏402上產(chǎn)生圖像的波長范圍進入照相機透鏡408。即使用來產(chǎn)生被觀看者414觀看的圖像的波長范圍不同于用來由照相機404捕捉圖像的光的波長，投影儀406仍能夠使用通過濾波器B透射的色彩來投影全色圖像，并且通過濾波器A透射且被照相機404捕捉的光仍能夠用來記錄并發(fā)送全色圖像。 其是用來投射并捕捉全色圖像的光的分量波長，其防止干擾。類似于相對于偏振濾波器的描述，波長分割濾波器可以不完全是不重疊的，使得濾波器可以基本上阻擋一組波長范圍。圖5示出依照本發(fā)明的實施例的在其上可以將濾波器A和B分別配置為透射光的波長范圍的示例性圖502和504。水平線506表示包括可見光譜的波長范圍?？v軸508和 510表示分別從濾波器A和B透射的光的強度。如圖5所示，光譜的紅色、綠色和藍色部分每個被用曲線511 513分裂成兩半，曲線511 513表示通過濾波器A透射的可見光譜的紅見、綠見和藍見部分的相對較短的波長范圍，并且曲線515 517表示通過濾波器B透射的可見光譜的紅色、綠色和藍色部分的相對較長的波長范圍。如圖5所示，濾波器A和B不透射可見光譜的紅色、綠色和藍色部分的相同波長范圍。特別地，濾波器A被配置為透射可見光譜的紅色、綠色和藍色部分的較短波長范圍，并且基本上阻擋光譜的紅色、綠色和藍色部分的較長波長范圍。相反，濾波器B被配置為透射可見光譜的紅色、綠色和藍色部分的較長波長范圍，并且基本上阻擋可見光譜的紅色、綠色和藍色部分的短波長范圍?？梢詫⒏鹘M紅色、綠色和藍色波長對待為能夠被組合以在在顯示屏402上投影圖像并通過顯示屏402 捕捉圖像時產(chǎn)生全范圍的色彩的原色。因此，濾波器A和B的組合有效地阻擋用來在顯示屏402上投影彩色圖像的光被反向散射并干擾由照相機404捕捉的彩色圖像。在其它實施例中，可以使濾波器A和B的操作相反。換言之，濾波器A可以透射可見光譜的紅光、綠光和藍光部分的較長波長范圍，而濾波器B透射可見光譜的紅色、綠色和藍色部分的較短波長范圍。圖6示出依照本發(fā)明的實施例配置的視覺協(xié)作系統(tǒng)600。系統(tǒng)600幾乎與系統(tǒng)400 相同，除用被配置為使用被濾波器A阻擋的波長范圍來投影彩色圖像的單個投影儀602來替換濾波器B和投影儀406之外。例如，投影儀602可以是使用三個微型顯示器和從投影儀燈泡向相應(yīng)的顯示器發(fā)送紅光、綠光和藍光的色彩分離光學裝置的常規(guī)投影儀。微型顯示器可以是眾所周知的液晶顯示器(“IXD”)、硅上液晶(“LCoS”)或數(shù)字微鏡器件(“DMD”) 技術(shù)。在此類系統(tǒng)中，可以將濾波器B的功能結(jié)合到投影儀602內(nèi)的色彩分離光學裝置中。 如上文參考圖5所述，濾波器A被配置為透射除被色彩分離器反射的波長之外的波長范圍。 例如，內(nèi)部色彩分離器可以是一系列二向色鏡(dichroic mirror)，每個將原色中的一個反射到單獨的微型顯示器，同時使光的其它波長通過。由相應(yīng)的微型顯示器來調(diào)制每個被反射色彩，并且該色彩被重新組合以產(chǎn)生被投影到第一表面410上的圖像。每個微型顯示器提供一個色彩的強度的像素化控制。未被色彩分離器反射的色彩被丟棄。例如，為了產(chǎn)生紅色對象，對應(yīng)于投射綠光和藍光的微型顯示器進行操作以阻擋綠光和藍光通過投影儀602 透鏡。在其它實施例中，可以用單獨的激光器來替換投影儀602的產(chǎn)生白光的燈和內(nèi)部色彩分離器，每個激光器產(chǎn)生在與適當強度結(jié)合時產(chǎn)生全范圍的色彩的光的窄波長范圍。 例如，可以用三個激光器來替換燈和內(nèi)部色彩分離器，每個激光器產(chǎn)生三原色、即紅色、綠色和藍色中的一個。由不同激光器產(chǎn)生的每個色彩通過相應(yīng)的IXD，或被從相應(yīng)的LCoS反射，并且該色彩在投影儀602內(nèi)被重新組合以將全色圖像投射到第一表面410上。請注意， 投影儀處的相對窄的一組波長的使用允許濾波器A所通過的波長補集相對較寬，允許更多的光進入所捕捉的圖像。在其它實施例中，可以將濾波器A的功能結(jié)合到照相機光學裝置中。例如，可以選擇形成照相機的圖像傳感器的一部分的濾色器馬賽克以僅使所選波長通過。圖7A示出依照本發(fā)明的實施例配置的視覺協(xié)作系統(tǒng)700。系統(tǒng)700幾乎與系統(tǒng) 400相同，除用順序色彩投影儀702替換濾波器B和投影儀406之外。此類投影儀的示例是 "DMD投影儀”，其包括單個數(shù)字微鏡器件和包括紅色、綠色和藍色段的色輪濾波器B。色輪濾波器B在燈與DMD之間自旋，順序地向由投影儀702顯示的圖像添加紅光、綠光和藍光。 并且，用包含透射與濾波器B的那些色彩互補的色彩的濾波器的第二色輪濾波器A來替換濾波器A。例如，如圖7B所示，色輪濾波器A可以使用青色、黃色和品紅色透明彩色面板來順序地阻擋通過色輪濾波器A投射的色彩?？梢允股啚V波器A和B同步，使得當色輪濾波器A透射一個色彩時，色輪濾波器B透射互補色彩。例如，當色輪濾波器B的紅色面板在投影儀702的燈與DMD之間通過時，紅色被投射到屏幕402上，同時，色輪濾波器A的青色面板覆蓋透鏡408，使得照相機404能夠僅捕捉綠光和藍光并忽視所投射的紅光。圖7C示出依照本發(fā)明的實施例的在其上可以使色輪濾波器A和B分別進行操作以透射光的波長范圍的示例性圖704 706。圖704示出在第一時間T1,濾波器B使不同于濾波器A的波長范圍通過。圖705示出在稍后的第二時間T2,濾波器B使夾在由濾波器A 通過的兩個不同波長范圍之間的一定范圍的波長通過。圖706示出在稍后的時間T3，濾波器B再次使不同于濾波器A的波長范圍通過。換言之，圖704 706展示在任何給定時間， 濾波器A和B進行操作以使不同的波長范圍通過。圖704 706還展示濾波器A和B可以進行操作以使相同波長范圍上的波長通過，但不在相同的時間。在仍然其它實施例中，外殼418可以包括全反射反射鏡，其在一定角度范圍內(nèi)(對于該角度范圍而言屏幕是漫射的)將投射的圖像反射到顯示屏上。圖8示出依照本發(fā)明的實施例配置的視覺協(xié)作系統(tǒng)800。系統(tǒng)800幾乎與系統(tǒng)400相同，除包括反射鏡802和804 以在一定角度范圍內(nèi)(對于該角度范圍而言屏幕806是漫射的)將由投影儀406產(chǎn)生的圖像反射到顯示屏806上。上文參考圖4 8所述的視覺協(xié)作系統(tǒng)能夠在交互式視頻會議中使用?？梢詫⒄障鄼C404和投影儀406定位為使得顯示屏402充當?shù)竭h程地點的窗口。這可以通過將照相機404定位于面對第二表面416的觀看者414的近似眼睛水平處和與遠離屏幕站立的觀看者414將感到舒適時近似相同的距離處來實現(xiàn)。圖9示出依照本發(fā)明的實施例的位于觀看者414的近似眼睛水平處的照相機404。結(jié)果，觀看者414看起來與位于遠程地點處的由虛線圖902表示的第二觀看者面對面。第二觀看者902和觀看者414能夠用顯示屏402參加交互式虛擬的面對面會話，顯示屏402充當窗口，第二觀看者和觀看者414通過該窗口能夠清楚地看到彼此。圖10示出依照本發(fā)明的實施例配置的第七視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。如前所述，示出了使用背面投影配置實現(xiàn)的圖4 9。使用正面投影實施方式來實現(xiàn)圖10 13 所示的視覺協(xié)作系統(tǒng)。系統(tǒng)的類似之處在于在背面和正面投影系統(tǒng)中向投影表面上投射圖像，在投影表面上，投射的圖像在顯示屏的第二表面上是可見的。然而，照相機的位置和可能用于顯示屏或顯示屏配置的材料可以是不同的。類似于圖4所示的實施方式，圖10所示的實施例包括顯示屏402、照相機透鏡404 和投影儀406。然而，作為位于屏幕的后面或后部(相對于觀看者14)的替代，圖10中的投影儀406位于顯示屏的前面。投影儀406向投影表面415上投射圖像。在這種情況下，投影表面415是顯示屏102的第二表面。投射的圖像被從第二表面漫射地反射，并且能夠通過觀看第二表面而來觀察。在圖10中，顯示屏402是正面投影顯示屏。在一個實施例中，顯示屏402由部分漫射材料組成，其在第一和第二角度范圍內(nèi)漫射對其進行照射的光。面對屏幕402的外部第二表面416的觀察者414看到從投影儀406投影到屏幕402上的圖像。類似于在圖4 9中所述的實施例，屏幕被配置為透射從面對第二表面416的對象散射的光。換言之，照相機的透鏡被定位為面對第一表面410，使得來自面對第二表面416的對象的光通過顯示屏并被照相機404捕捉。在一個實施例中，顯示屏由具有相對低濃度的被嵌入透明屏幕介質(zhì)內(nèi)的漫射顆粒的材料組成。低濃度的漫射顆粒允許照相機404在其漫射來自投影儀406的足夠光以在屏幕上形成圖像的同時通過屏幕來捕捉圖像(條件是對象被很好地照亮)。在替換實施例中， 顯示屏402由全息膠片組成，該全息膠片被配置為在第一角度范圍內(nèi)接受來自投影儀406 的光并在不同的視角范圍內(nèi)反射對于觀察者414而言可見的光。在某些情況下，屏幕的部分漫射材料可以不具有足以從顯示屏幕的第二表面反射投射圖像的反射性質(zhì)。在這種情況下，顯示屏包括半鍍銀材料(未示出)，其可以直接位于顯示屏的第一表面后面且優(yōu)選地與之接觸。半鍍銀反射鏡將在增強全息膠片的反射性的同時允許通過顯示屏的光透射。在正面投影屏幕實施例中，在第一角度范圍內(nèi)被投射到第二表面上的光被屏幕散射，并且能夠通過觀看第二表面416來觀察，并且從面對第二表面的對象散射的光被通過顯示屏透射至照相機。在正面投影實施例中，通過顯示屏透射的來自投影儀的光能夠降低系統(tǒng)的性能。為了使此降級最小化，使用設(shè)置在照相機與顯示屏的第一表面之間的濾波器A來阻擋由投影儀產(chǎn)生的被照相機接收到的光。另外，在優(yōu)選實施例中，設(shè)置在投影儀的光源與投影表面(在這種情況下，第二表面)之間的濾波器B，其中，第二濾波器使由投影儀輸出的被第一濾波器阻擋的光通過。參考圖11，其示出依照本發(fā)明的實施例配置的第八視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。 圖11所示的實施例的實施方式與圖10的類似，除照相機放置和反射鏡480的添加之外。反射鏡480是具有用于放置濾波器B的開口 482的全反射反射鏡。雖然全反射反射鏡改善了投影圖像，但光不能從其中通過。因此，照相機的位置改變。在一個實施例中，照相機被定位為使得其與顯示系統(tǒng)濾波器B進行物理接觸。由于照相機沒有遠離顯示屏一定的距離， 所以諸如圖14所示的在顯示屏上的任何寫入不是可容易地觀看的。參考圖12，其示出依照本發(fā)明的實施例配置的第九視覺協(xié)作系統(tǒng)的示意性表示。 圖12所示的實施例的實施方式與圖10所示的實施方式類似。然而，作為由部分漫射材料組成的顯示屏的替代，顯示屏由標準正面投影屏材料組成。具有標準投影屏材料的顯示屏的替換降低成本。然而，由于標準投影屏材料不透射光，所以如圖14A和14B所示的協(xié)作板的實施方式使用此配置是不可行的。在圖13A 1 所示的實施例中，顯示屏包括開口。類似于圖12所示的實施例，濾波器A被定位為使得濾波器覆蓋該開口。照相機被定位使得其透鏡鄰接濾波器，使得由照相機接收到的光被濾波器A濾波。參考圖13A 13B，其示出本發(fā)明的實施例的第十表示的示意表示。圖13A 1 中的表示示出能夠投射并捕捉立體3D圖像的背面投影屏實施方式。雖然圖13A 1 所示的實施例示出背面投影屏實施方式，但替換地，可以在正面投影屏實施方式中使用該實施例。在背面投影屏和正面投影屏實施方式兩者中，作為單個投影儀的替代，使用兩個投影儀，即右投影儀和左投影儀。雖然圖13A和1 示出兩個照相機，即右照相機和左照相機， 但替換地，可以使用單個照相機。在其中使用兩個照相機和兩個投影儀的情況下，遠程用戶和投射的圖像將在3D中出現(xiàn)。在其中使用單個照相機的實施例中，遠程用戶將不再在3D 中出現(xiàn)，然而，投射的圖像將仍在3D中出現(xiàn)。類似于相對于圖4 11所述的實施例，從每個投影儀產(chǎn)生的光被使由每個照相機產(chǎn)生的光通過的濾波器阻擋。為了 3D實施方式進行工作，用于圖13A B所示的實施例的屏幕材料需要是偏振保持材料。在圖13A所示的實施例中，每個照相機具有相同的波長分割濾波器。對于投影儀而言，對每個投影儀使用兩個不同濾波器(偏振濾波器和波長分割濾波器)。出于簡化目的，在所述實施方式中使用的投影儀是不導致從投影儀輸出的光的偏振的類型。 在圖13A所示的實施例中，兩個波長分割濾波器A是相同的。兩個偏振濾波器是相同類型。例如，在一個實施例中，兩個偏振濾波器是圓偏振濾波器，其中，一個濾波器是右圓偏振的濾波器且另一濾波器是左圓偏振的濾波器。在另一實施例中，偏振濾波器是線性偏振的，其中，兩個偏振濾波器優(yōu)選地相互正交。例如，在一個實施例中，對于左投影儀而言， 將45度偏振濾波器用于偏振濾波器L，并且將波長分割濾色器用于WD濾波器A。對于右投影儀而言，將-45度偏振濾波器用于偏振濾波器R，并且將波長分割濾色器用于WD濾波器 A。用于右投影儀和左投影儀的兩個波長分割濾色器應(yīng)是相同的。在圖13A所示的實施例中，可以使用L&R偏振眼鏡來看到3D圖像。 在圖1 所示的實施例中，作為用于照相機的濾波器是相同的波長分割濾波器的替代，其是相同的偏振濾波器B。在圖1 所示的實施例中，再次地，每個投影儀具有兩個相應(yīng)的不同濾波器(偏振濾波器和波長分割濾波器)。再次地出于簡化目的，在所述實施方式中使用的投影儀是不導致從投影儀輸出的光的偏振的類型。在圖1 所示的實施例中，與投影儀相結(jié)合地使用的兩個濾波器是阻擋光的不同分量的波長分割濾波器。與投影儀相結(jié)合地使用的偏振濾波器是相同類型。在圖1 所示的實施例中，可以使用波長分割L&R眼鏡來看到3D圖像。圖14A示出依照本發(fā)明的實施例的觀看者414與位于遠程地點處的第二觀看者 1002的投射圖像之間的交互式視頻會議的等距視圖。如上文參考圖4 13所述的，第二觀看者902被投影儀(未示出)投射在顯示屏402上。如圖14A所示，依照本發(fā)明的實施例配置的視覺協(xié)作系統(tǒng)使得第二觀看者1002能夠從遠程地點在視覺上顯示并呈現(xiàn)用于觀看者 414的對象1004。在其它實施例中，顯示屏402的第二表面416可以配置或涂敷有透明且可擦除的材料，其使得觀看者414能夠在交互式視頻會議期間在第二表面416上進行寫入和擦除。在其它實施例中，可以在顯示屏402的第二表面416上設(shè)置透明的電子交互式表面(例如觸摸屏)，其使得觀看者414能夠繪制覆蓋在被投影在屏幕上的遠程用戶1002的視頻圖像上的計算機生成影像或以其它方式與之相交互。在仍然其它實施例中，可以使用其它基于光學或超聲波的跟蹤技術(shù)來跟蹤觀看者414的手勢或指示物以便與計算機生成影像相交互。在所有這些實施例中，觀看者414和1002的視頻圖像在本地與遠程地點之間被中繼，并被水平地鏡像，使得遠程觀看者1002的寫入對于觀看者414而言看起來正確地取向。圖14B示出依照本發(fā)明的實施例的用被配置為透明寫入表面的第二表面416進行的觀看者414與第二觀看者1002之間的視頻會議的等距視圖。如圖14B所示，觀看者414已在第二表面416 上繪制圖表1006。位于屏幕402后面的照相機404 (未示出)捕捉觀看者402的圖像和圖表1006，其能夠被第二觀看者1002觀察。顯示屏402還在遠程地點處的類似透明寫入表面上顯示出由第二觀看者702繪制的餅圖1008。投影儀406 (未示出)顯示第二觀看者1002 和圖表1008以供觀看者414觀察。圖15示出依照本發(fā)明的實施例的用于視頻協(xié)作交互方法的方法的流程圖。步驟 1101 1104不必按照任何特定順序來完成，并且能夠同時地執(zhí)行。在步驟1101中，在遠程地點處捕捉的圖像被投射在背面或正面投影顯示屏上，如上文參考圖4 13所述。在步驟1102中，如上文參考圖4 14所述的，對投射的圖像進行濾波。在步驟1103中，對光進行濾波。對于其中濾波器是波長分割濾波器的實施例而言，從對象反射和發(fā)射的光的波長通過顯示屏且被濾波，使得用來在顯示屏上投射圖像的光的波長不同于通過屏幕的光的波長，如上文參考圖5所述。在步驟1104中，如上文參考圖4 7所述，捕捉通過屏幕的光的波長。已經(jīng)使用來自DNP的dnp HoIo kreen 、佳能Vixia HF 100 HD錄像攝像機和三菱HC600HD投影儀舉例說明了本發(fā)明的實施例。圖像被從約8英尺的距離以約35°的角度投射到全息屏幕上。使用與上文參考圖8所述的系統(tǒng)800類似的視覺協(xié)作系統(tǒng)將光程長度折疊。照相機被定位為具有來自平均眼睛高度和約2英尺的距離的全息屏幕的背面的視圖，所述距離大致上是觀看者遠離屏幕的距離。前述說明出于解釋的目的使用特定命名來提供本發(fā)明的透徹理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是不要求特定細節(jié)以便實施本發(fā)明。本發(fā)明的特定實施例的前述說明是出于圖示和說明的目的提出的。其并不意圖是排他性的或使本發(fā)明局限于所公開的精確形式。很明顯，鑒于以上講授內(nèi)容，可以進行許多修改和變更。示出并描述實施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用以從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠最好地利用本發(fā)明并具有適合于預期的特定使用的各種修改的各種實施例。意圖在于由以下權(quán)利要求及其等價物來限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種視覺協(xié)作系統(tǒng)，包括顯示屏，其具有第一表面和第二表面；第一投影儀，其被定位為向顯示屏的投影表面上投射圖像，其中，能夠通過觀看第二表面來觀察投射的圖像；以及第一照相機系統(tǒng)，其被定位為通過顯示屏捕捉對象的圖像，第一照相機系統(tǒng)包括設(shè)置在第一照相機與第一表面之間的第一濾波器，其中，第一濾波器使由照相機接收到的光通過，但是基本上阻擋由第一投影儀產(chǎn)生的光。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述視覺協(xié)作系統(tǒng)還包括第二濾波器，其在第一投影儀的光源與顯示屏的投影表面之間的光程中，其中，第二濾波器使基本上被第一濾波器阻擋的由第一投影儀輸出的光通過。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，第一濾波器被配置為基本上阻擋第一組波長范圍且基本上透射第二組波長范圍。
4.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，第二濾波器被配置為基本上阻擋第二組波長范圍且基本上透射第一組波長范圍。
5.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述顯示屏是偏振保持屏幕且第一和第二濾波器是偏振濾波器。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述顯示屏是背面投影屏幕且顯示屏的投影表面是第一表面。
7.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述顯示屏是背面投影顯示屏且顯示屏的投影表面是第一表面。
8.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在第二表面上的交互式表面，其使得觀看者能夠與被投射到第二表面上的圖像相交互。
9.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在第二表面上的交互式表面，其使得觀看者能夠在第二表面上進行寫入。
10.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述顯示屏是正面投影屏幕且所述投影表面是第二表
11.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述顯示屏是正面投影屏幕且所述投影表面是第二表
12.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，所述顯示屏還包括在物理上位于部分漫射顯示屏的第一表面后面的半鍍銀反射鏡。
13.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，第一照相機系統(tǒng)被定位為使得其與顯示屏進行物理接觸。
14.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述顯示屏是偏振保持屏幕，其中，所述第一投影儀與兩個濾波器、即第一類型的濾波器和第二類型的濾波器相關(guān)聯(lián)，并且還包括與兩個濾波器、即第一類型的濾波器和第二類型的濾波器相關(guān)聯(lián)的第二投影儀。
15.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，第一照相機系統(tǒng)與第一類型的濾波器相關(guān)聯(lián)，并且佩戴具有第二類型濾波器的眼鏡的觀看者能夠看到3D圖像。
16.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，第一照相機系統(tǒng)與第二類型的濾波器相關(guān)聯(lián)，并且佩戴具有第一類型濾波器的眼鏡的觀看者能夠看到3D圖像。
17.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，還包括被定位為通過顯示屏捕捉對象的圖像的第二照相機系統(tǒng)，第二照相機系統(tǒng)包括設(shè)置在第二照相機與顯示屏的第二表面之間的第一類型的第一濾波器，其中，第二照相機系統(tǒng)的第一濾波器使由第二照相機接收到的光通過，但是基本上阻擋由第一和第二投影儀產(chǎn)生的光，并且進一步地，其中，第一照相機系統(tǒng)的第一濾波器使由第一照相機接收到的光通過，但是基本上阻擋由第一和第二投影儀產(chǎn)生的光。
18.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中，與第一和第二照相機系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的濾波器是第一類型且佩戴具有第二類型的濾波器的眼鏡的觀看者能夠看到3D圖像。
19.一種方法，包括將圖像投射到顯示屏的投影表面上；以及用照相機系統(tǒng)通過顯示屏同時捕捉對象的圖像，該照相機系統(tǒng)包括設(shè)置在照相機與顯示屏的第一表面之間的第一濾波器，其中，第一濾波器使由照相機接收到的光通過，但是基本上阻擋由投影儀產(chǎn)生的光。
20.權(quán)利要求19的方法，還包括通過設(shè)置在投影儀的光源與顯示屏的投影表面之間的光程中的第二濾波器對投射圖像的光進行濾波的步驟，其中，第二濾波器使基本上被第一濾波器阻擋的由投影儀輸出的光通過。
全文摘要
本發(fā)明的實施例針對使得在地理上分布的群體能夠參加面對面交互式協(xié)作視頻會議的視覺協(xié)作系統(tǒng)。在一個方面，視覺協(xié)作系統(tǒng)包括顯示屏、照相機系統(tǒng)和投影儀。顯示屏具有第一表面和第二表面，并且照相機系統(tǒng)被定位為通過顯示屏來捕捉對象的圖像。投影儀被定位為將圖像投影到顯示屏的投影表面上，其中，能夠通過觀看第二表面來觀察投射的圖像。該系統(tǒng)包括設(shè)置在照相機與第一表面之間的第一濾波器，其中，第一濾波器使由照相機接收到的光通過，但是基本上阻擋由投影儀產(chǎn)生的光。
文檔編號G03B21/00GK102415094SQ201080018939
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者N. 羅賓遜 I., H. 譚 K., 薩馬達尼 R. 申請人:惠普開發(fā)有限公司