專利名稱：用于檢測和跟蹤表面上的輻射阻斷物體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的實施例涉及用于檢測和跟蹤表面上的一個或多個輻射阻斷物體的位置的系統(tǒng)、方法和傳感器。
背景技術(shù)：
許多計算機輸入以及其他設(shè)備要求在一個或多個物體位于表面上或者從表面移開時跟蹤它們，這些物體例如手指、定位筆、鋼筆或其他物體。例如計算機監(jiān)測器以及其他顯示屏可安裝有觸摸屏，使得用戶可以采用手指或者定位筆在它們在屏幕的顯示表面移動時提供計算機輸入。同樣，白板可安裝有鋼筆定位檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一個或多個鋼筆在白板的寫字表面移動時可跟蹤它們的位置?，F(xiàn)有的系統(tǒng)具有各種缺陷，包括過于復(fù)雜、成本過高、計算開銷高以及其他缺陷，其中計算開銷高既影響了其精度也影響了響應(yīng)時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了幾種在輻射阻斷物體位于表面上或在表面上移動時檢測到一個或多個輻射阻斷物體的存在和位置的系統(tǒng)。該表面可以是任何類型的表面，諸如計算機監(jiān)測器或其他顯示器的顯示表面，諸如白板、布告牌、紙板、壁的寫字表面，或者諸如玩具或游戲的一部分的其他表面。根據(jù)本發(fā)明第一方面的各種實施例包括具有多個輻射源的框架或者外殼，多個輻射源和輻射傳感器安裝在其上。該框架典型地、但并非一定地安裝到下面系統(tǒng)的外殼、框架或支撐件上或與外殼、框架或支撐件組合，該下面的系統(tǒng)諸如白板、顯示監(jiān)測器、布告牌、游戲、玩具或其他設(shè)備。在一些實施例中，該框架或外殼可與顯示監(jiān)測器組合以形成觸摸屏。控制器依次啟動輻射源中的一些或者全部。該輻射源可以以掃描方式從框架的一側(cè)啟動到另一側(cè)，或者它們可以以不同的順序來啟動。在每個輻射源被啟動的同時，測量了入射在一些或全部輻射傳感器上的輻射。出現(xiàn)在框架內(nèi)的輻射阻斷物體典型地阻斷或者衰減一些輻射源和一些輻射傳感器之間的一條或多條路徑。通過連續(xù)測量來自這些阻斷的輻射衰減，可以估計出輻射阻斷物體的位置。在根據(jù)本發(fā)明另一方面的實施例中，一個或多個擴散器用于將輻射源發(fā)出的輻射進行擴散。這些擴散器可以允許更加精確估計輻射阻斷物體的位置，尤其是在輻射阻斷物體阻斷了輻射源和輻射傳感器之間的兩條或多條路徑的時候。在一些實施例中，由輻射源發(fā)出的輻射以調(diào)制頻率或者采用調(diào)制圖案進行調(diào)制。傳感器對調(diào)制頻率或調(diào)制圖案敏感并且忽略那些未根據(jù)該頻率或圖案調(diào)制的輻射，在輻射阻斷物體的位置估計中減小了環(huán)境和其他亂真輻射的影響。在一方面，提供一種用于檢測表面上一個或多個輻射阻斷物體的位置的系統(tǒng)。該表面安裝到框架上或者安裝到框架內(nèi)，并且在一些實施例中，該表面和框架通常為矩形。輻射源設(shè)置在框架上并發(fā)出穿過該表面的輻射。輻射傳感器設(shè)置在框架上的兩個或多個位置上。每個傳感器這樣進行定位:來自多個輻射源的輻射可入射在每個傳感器上。每個傳感器將與其上入射的輻射強度對應(yīng)的輻射強度水平提供給控制器。該控制器耦合到輻射源上，并且依次啟動輻射源。當(dāng)每個輻射源被啟動時，來自該輻射源的輻射可入射到輻射傳感器中的一些或全部傳感器上。該控制器從該輻射傳感器采樣輻射強度水平。當(dāng)輻射阻斷物體出現(xiàn)在該表面時，該輻射阻斷物體典型地阻斷或衰減來自一個或多個該輻射源的輻射。該控制器識別出輻射源，與基線或閾值強度水平相比該輻射強度信號為該輻射源進行衰減。該控制器根據(jù)從每個輻射傳感器測量的衰減的輻射源(S卩，由于輻射阻斷物體的出現(xiàn)而輻射強度水平出現(xiàn)衰減的輻射源)的位置來估計輻射阻斷物體的位置。該控制器首先確認(rèn)輻射阻斷物體相對于至少兩個輻射傳感器的角度方向。組合該角度方向以估計該表面上輻射阻斷物體相對于參考位置的位置。在一些實施例中，該控制器將從輻射源采樣的輻射強度水平組合到輻射強度信號中，并且識別出衰減的輻射源范圍。識別出該范圍內(nèi)的中心輻射源，根據(jù)每個輻射強度信號中的中心輻射源估計該輻射阻斷物體相對于該輻射傳感器中的至少一個傳感器的角度位置。在其他實施例中，可以組合輻射強度信號的相對衰減以估計輻射阻斷物體的位置。例如，如果對應(yīng)于輻射源范圍的輻射強度水平范圍由輻射阻斷物體來衰減，那么根據(jù)該相對衰減和每個輻射源的位置得到的加權(quán)平均值用于改進該輻射阻斷物體相對于每個輻射傳感器所估計的角度位置。組合該限定的估計角度位置以提供輻射阻斷物體相對于該參考位置的估計位置。在一些實施例中，可檢測該表面上的多個輻射阻斷物體。該控制器分析來自每個輻射傳感器的輻射強度信號以識別與一個或多個輻射阻斷物體的出現(xiàn)對應(yīng)的衰減的輻射強度水平。在任何一個輻射強度信號里識別的輻射阻斷物體的最大數(shù)量假設(shè)為該表面上出現(xiàn)的輻射阻斷物體的最小數(shù)量。該控制器對從每個輻射傳感器明顯可見的每個輻射阻斷物體估計相對于傳感器的角度方向。組合該角度位置以估計每個輻射阻斷物體的位置。現(xiàn)有的輻射阻斷物體的位置(當(dāng)這種現(xiàn)有的位置已知時)可用于當(dāng)角度方向可導(dǎo)致不同的估計值時選擇輻射阻斷物體可能的當(dāng)前位置。例如，在一些實施例中，相對于兩個輻射傳感器中的每個傳感器識別出兩個角度方向。該角度方向可表示為從每個傳感器出來的線路。這些線路在四個點上交叉，這些點可以成對地考慮成兩個輻射阻斷物體的潛在位置。先前知道的一個或兩個輻射阻斷物體的的位置通過根據(jù)其交叉點計算從輻射阻斷物體先前的位置到潛在的當(dāng)前位置所需要的最短運動來使用。認(rèn)為該輻射阻斷物體位于需要最短運動的潛在位置上。在其他實施例中，其他的規(guī)則可用于在不同的潛在位置之間進行決定。例如，輻射阻斷物體在前述時間段之后的軌跡、檢測過程中的交叉點距離或數(shù)量可用于估計輻射阻斷物體當(dāng)前的位置。在一些實施例中，確定出一個或多個輻射阻斷物體相對于三個或更多個輻射傳感器的角度位置并且將角度位置組合以估計出輻射阻斷物體的位置。下面在本發(fā)明一些示意性實施例的說明書中來描述本發(fā)明的這些或其他方面。


現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的各種實施例，其中:圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一系統(tǒng)；圖2a和2b示出根據(jù)圖1的系統(tǒng)的輻射強度信號；以及圖3示出根據(jù)另一實施例的輻射強度信號；圖4示出根據(jù)又一實施例的輻射強度信號；圖5a和5b示出了另一實施例；圖6示出另一實施例；圖7示出又一實施例；圖8示出采用圖7的系統(tǒng)識別或估計表面上輻射阻斷物體的位置的方法。圖9a和9b示出與圖7的一個輻射阻斷物體對應(yīng)的輻射強度信號；圖1Oa和IOb示出與圖7的兩個輻射阻斷物體對應(yīng)的輻射強度信號；圖11示出輻射阻斷物體處于不同位置的圖7的系統(tǒng)；圖12a和12b不出與圖11對應(yīng)的福射強度信號；圖13示出輻射阻斷物體處于不同位置的圖7的系統(tǒng)；圖14a和14b不出與圖13對應(yīng)的福射強度信號；圖15a_15f示出另一實施例；圖16a_16c和17a_17c示出在圖15a和15b的實施例中的輻射強度信號；圖18示出操作圖15a和15b的實施例的一種方法；圖19示出圖15a和15b的實施例的不同配置；圖20a_20c示出與圖19對應(yīng)的輻射強度信號；以及圖21示出另一實施例。這些附圖僅僅是示意性的，并未按比例描繪。為了清楚起見，可能未示出一些實施例中的各種元件。各種實施例中類似的以及對應(yīng)的元件以相同的附圖標(biāo)記進行識別。
具體實施例方式本文所描述的示意性實施例提供了用于確定一個或多個輻射阻斷物體相對于各種輻射源和輻射傳感器的位置的系統(tǒng)和方法相關(guān)的細(xì)節(jié)。在一些實施例中，這些輻射源和傳感器可安裝在一個框架中。在一些實施例中，該系統(tǒng)可包括各種基礎(chǔ)設(shè)備或者可與各種基礎(chǔ)設(shè)備一起使用，這些基礎(chǔ)設(shè)備諸如白板、顯示監(jiān)測器以及其他設(shè)備。在一些實施例中，該系統(tǒng)可包括墊面或者可與墊面一起使用，該墊面例如白板、壁、顯示屏的表面或者任何其他大體上平坦的表面。該輻射源可發(fā)出可視光譜或其他光譜的輻射，例如紫外線或紅外線光譜。本文中所述的實施例僅僅是示意性的，其他實現(xiàn)方式和配置也是可行的。首先參考圖1，其示出了用于檢測或者估計輻射阻斷物體124的位置的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括安裝在框架或外殼108上的一對輻射傳感器102a、102b，控制器104以及多個輻射源106?？蚣?08具有頂側(cè)110、底側(cè)112、左側(cè)114和右側(cè)116。在該實施例中，輻射源106安裝在框架108的左側(cè)、底側(cè)和右側(cè)。輻射傳感器102a安裝在框架108的左上角上，輻射傳感器102b安裝在框架108的右上角上。框架108包圍表面128。在各種實施例中，表面128可以是顯示屏的表面、寫字表面或另一表面。在該實施例中，框架108在表面128的邊沿設(shè)置邊框(bezel)。輻射源106和福射傳感器102安裝在斜面內(nèi)。在一些實施例中，該框架可僅僅部分圍繞或封閉該表面，例如，如果在頂邊附件沒有安裝輻射傳感器或輻射源的情況下，該框架可不封閉該表面的頂邊。在其他實施例中，該框架可支撐但不封閉該表面。例如，該框架可提供該表面、輻射傳感器和輻射源的支撐，但是不具有邊框或其他包圍該表面的元件。在其他實施例中，該框架本身提供該表面的部分或全部。例如，當(dāng)系統(tǒng)100處于使用中時，該框架在其邊緣之間具有固定表面，輻射阻斷物體可位于的固定表面上。典型地，當(dāng)在這些實施例中時，該表面可安裝到該框架上。框架108的左上角在圖1中切掉，以露出輻射傳感器102a和若干個輻射源106?？蚣?08的右下角也切去以露出一些輻射源106。在這個實施例中，每個輻射源106是發(fā)出紅外線光譜內(nèi)的輻射的LED。在其他實施例中，該輻射源可以是發(fā)出其他光譜內(nèi)的輻射的各種類型的源，包括可視光光譜和UV光譜。輻射源106安裝在框架108上，這樣來自輻射源的輻射到達(dá)輻射傳感器102中的一個或兩個上。在該實施例中，輻射源沿著框架108的左偵U、底側(cè)和右側(cè)等間距隔開。在該實施例中，框架108是具有直角的矩形?？蚣?08的側(cè)邊平行于X-Y平面的軸線。在一些實施例中，輻射源可不等間距隔開。在一些實施例中，框架可具有非矩形形狀?？刂破?04包括處理器120，其可以是能運行系統(tǒng)100的任何類型的設(shè)備或部件，包括硬件部件、軟件部件或者包括硬件和軟件或者固件或者二者均有的部件。例如，處理器120可以是微處理器、微控制器、門陣列或任何類型的數(shù)據(jù)處理或計算設(shè)備。該處理器可編程或配置成運行系統(tǒng)100以及其部件并且可與外部設(shè)備進行通信?？刂破?04還可包括存儲器121，其可由處理器120訪問。處理器120控制控制器104和系統(tǒng)100的運行。指令可記錄在存儲器121中，并且可加載到處理器中以將處理器配置成執(zhí)行控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸以及通信操作，用于控制控制器104和系統(tǒng)100的運行，如下所述?？刂破?04耦合到每個輻射源106上。在圖1中僅示出了這些連接中的部分?？刂破?04能單獨啟動每個輻射源106，這樣當(dāng)一個輻射源啟動或者導(dǎo)通(即發(fā)出輻射)時，剩余的輻射源不啟動或者關(guān)閉(即，不發(fā)出輻射)。在這個實施例中，每個輻射傳感器102是PIN光電二極管，其能檢測框架108的兩個相對側(cè)面上的輻射源106發(fā)出的輻射。輻射傳感器102a檢測框架108的底部和右側(cè)上的輻射源106發(fā)出的輻射。輻射傳感器102b檢測框架108的底部和左側(cè)上的輻射源106發(fā)出的輻射。每個輻射傳感器102耦合到控制器104上，將與任何特定時間落在輻射傳感器102上的輻射強度對應(yīng)的輻射強度水平提供給控制器。該輻射強度水平在對應(yīng)的輻射傳感器102正接收來自輻射源106的輻射時具有相對高的值，在對應(yīng)的輻射傳感器102未接收來自輻射源106的輻射時具有相對低的值。與輻射源106對應(yīng)的一系列輻射強度水平可以組合到輻射強度信號中，該輻射強度信號可用于估計輻射阻斷物體124的位置。下面將進行解釋。在其他實施例中，每個輻射傳感器可以是對輻射源發(fā)出的輻射進行響應(yīng)并且能夠提供與傳感器上入射的輻射對應(yīng)的輻射強度水平的任何設(shè)備。例如，光敏元件(例如光傳感器、光電二極管、光電池、太陽能電池或光伏打電池)可用于提供輻射強度水平。該輻射傳感器可以以與控制器104兼容的任何格式提供輸出輻射強度水平，包括數(shù)字格式和模擬格式。
控制器104采用框架108的尺寸、每個輻射源106的位置和每個輻射傳感器102的位置進行編程。在該實施例中，控制器104采用下面的信息進行編程:-傳感器102a和102b隔開距離d。福射傳感器102a位于χ-y平面上的(0,0)位置，輻射傳感器102b位于x-y平面上的(d，0)位置。-對于框架108底部或右側(cè)上的每個輻射源，框架左側(cè)(或者與框架左側(cè)平行的線路，取決于輻射傳感器102a的位置)與輻射傳感器102a和輻射源之間的路徑之間的角度，或者與該角度對應(yīng)的值。-對于框架108左側(cè)或底部的每個輻射源，框架右側(cè)(或者與框架右側(cè)平行的線路，取決于輻射傳感器102b的位置)與輻射傳感器102b和輻射源之間的路徑之間的角度，或者與該角度對應(yīng)的值。在控制器104的控制下，系統(tǒng)100可操作成估計輻射阻斷物體124的物理位置Pma0(ma，y12J。在圖1中，輻射阻斷物體124示出為定位筆。該定位筆的筆尖與表面128在點P124處接觸，其對應(yīng)于此處討論的物理位置P124a以及下文討論的像素位置P124d。在運行中，控制器104連續(xù)啟動輻射源106。在輻射源106啟動時，控制器104采樣來自輻射傳感器102中的一個或兩個的輸出，以獲取與每個輻射傳感器102上入射的輻射強度對應(yīng)的輻射強度水平。典型地，輻射源和每個輻射傳感器之間的路徑將被阻斷、局部阻斷(即，部分衰減)或者是清楚的(clear)。在一些實施例中，在輻射源106啟動時，如果在輻射源106和輻射傳感器102之間存在直接路徑，控制器可僅檢測輻射傳感器102的輻射強度水平。例如，在輻射傳感器102a和框架108的底部112和右側(cè)116上的輻射源106之間存在直接路徑。同樣，在框架108的左側(cè)114和底部112的輻射源106和輻射傳感器102b之間存在直接路徑。在其他實施例中，即使在被啟動的輻射源106不具有到輻射傳感器的直接路徑時，控制器104也可檢測輻射傳感器102上的輻射強度水平。執(zhí)行這個過程的指令記錄在存儲器121中。處理器120訪問存儲器121中的指令并執(zhí)行該指令以實現(xiàn)上述過程以及下面描述的那些過程。處理器120還可在執(zhí)行該過程時在存儲器121中記錄數(shù)據(jù)。在其他實施例中，輻射源和輻射傳感器的特定位置以及框架的形狀(其不必為矩形并且可為另一形狀)將影響哪個輻射源到哪個輻射傳感器具有直接路徑。返回到本實施例，當(dāng)輻射源106a啟動時，控制器104不必采樣輻射傳感器102a以獲取輻射強度水平，這是因為在輻射源106a和未被其他輻射源106妨礙的輻射傳感器102a之間不存在直接路徑。控制器104采樣由輻射傳感器102b提供的輻射強度水平，其具有相對高的值，表示輻射源106a和輻射傳感器102b之間的路徑是清楚的，或者未被阻斷的。當(dāng)輻射源106c啟動時，控制器104采樣輻射傳感器102a和102b。輻射傳感器102a的輻射強度水平相對高，表示輻射源106c和輻射傳感器102a之間的路徑是清楚的。輻射傳感器102b的輻射強度水平相對低，表明輻射源106c和輻射傳感器102b之間的路徑是阻斷的，在該實施例中，由輻射阻斷物體124阻斷。當(dāng)輻射源106e啟動時，來自輻射傳感器102a和102b的輻射強度水平分別表示輻射源106e和輻射傳感器102a和102b之間的路徑是清楚的。當(dāng)輻射源106f啟動時，控制器104采樣來自輻射源102a的輻射強度水平，表明輻射源106f和輻射傳感器102a之間的路徑由輻射阻斷物體124阻斷?？刂破?04采樣來自輻射傳感器102b的輻射強度水平，其表示輻射源106f和輻射傳感器102a之間的路徑是清楚的。當(dāng)控制器104連續(xù)啟動輻射源并且采樣與每個輻射源106對應(yīng)的輻射強度水平，控制器104記錄結(jié)果如下:
權(quán)利要求
1.一種用于檢測輻射阻斷物體的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: -框架； -安裝到該框架上的至少三個輻射傳感器，包括第一輻射傳感器、第二輻射傳感器以及第三輻射傳感器，其中第一、第二和第三輻射傳感器彼此隔開； -安裝在該框架上的多個輻射源，其中這些輻射源中的至少一些對每個輻射傳感器可見； -耦合到輻射源以及輻射傳感器上的控制器。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中每個輻射傳感器對輻射源發(fā)出的輻射敏感，并且將與傳感器上入射的輻射強度對應(yīng)的輻射強度水平提供給控制器。
3.如權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中每個輻射傳感器從下面構(gòu)成的組中進行選擇: -光傳感器； -光電二極管； -光電池； -太陽能電池；以及 -光伏打電池。
4.如權(quán)利要求1或 2的系統(tǒng)，其中該框架至少部分包圍表面。
5.如權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中該表面是寫字表面。
6.如權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中該表面是顯示屏的表面。
7.如權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，還包括邊框，并且其中該輻射傳感器安裝在該邊框內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中輻射傳感器安裝在該邊框內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，還包括一個或多個擴散器，用于擴散由至少一些輻射源發(fā)出的輻射。
10.如權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中該擴散器從下面構(gòu)成的組中選擇: -半透明板材料； -半透明塑料； -半透明玻璃； -透鏡型擴散器； -衍射光柵；以及 -透鏡型衍射光柵。
11.如權(quán)利要求1到10中任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中: -該框架具有第一、第二、第三和第四側(cè)面； -該第一輻射傳感器安裝在第一和第二側(cè)面之間； -該第二輻射傳感器安裝在第一和第四側(cè)面之間； -輻射源安裝在第二、第三和第四側(cè)面上。
12.如權(quán)利要求1到11中任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，還包括耦合到控制器上的接口，用于將輻射阻斷物體的位置提供給外部設(shè)備。
13.一種估計輻射阻斷物體在表面上的位置的方法，該方法包括: -提供包括第一輻射傳感器、第二輻射傳感器和第三輻射傳感器的至少三個輻射傳感器； -提供多個輻射源，其中: -由至少一些輻射源發(fā)出的輻射穿過該表面并且入射到該第一傳感器上； -由至少一些輻射源發(fā)出的輻射穿過該表面并且入射到該第二傳感器上；以及 -由至少一些輻射源發(fā)出的輻射穿過該表面并且入射到該第三傳感器上； -組建與第一輻射傳感器對應(yīng)的第一輻射強度信號； -組建與第二輻射傳感器對應(yīng)的第二輻射強度信號； -組建與第三輻射傳感器對應(yīng)的第三輻射強度信號； -根據(jù)該第一、第二和第三輻射強度信號估計該輻射阻斷物體的位置。
14.如權(quán)利要求13的方法，還包括調(diào)節(jié)至少一個輻射強度信號，以解決環(huán)境輻射。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中為環(huán)境輻射調(diào)節(jié)輻射強度信號包括為對應(yīng)的輻射傳感器獲取環(huán)境輻射強度水平，并且根據(jù)環(huán)境輻射強度水平調(diào)節(jié)輻射強度信號。
16.如權(quán)利要求13-15中任一權(quán)利要求的方法，其中，通過在依次啟動至少一些輻射源的同時依次采樣來自輻射傳感器的輻射強度水平而組建與輻射傳感器對應(yīng)的每個輻射強度信號。
17.如權(quán)利要求13-16中任一權(quán)利要求的方法,其中，同時組建福射強度信號。
18.如權(quán)利要求13-17中任一權(quán)利要求的方法，其中至少一個輻射源以不同的強度單獨啟動，以產(chǎn)生與第一福射傳感器對應(yīng)的福射強度信號以及與該第二福射傳感器對應(yīng)的福射強度信號。
19.如權(quán)利要求13-16或權(quán)利要求18中任一權(quán)利要求的方法，其中，依次組建輻射強度信號。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中，組建與該第一輻射傳感器對應(yīng)的第一輻射強度信號，并且然后組建與該第二輻射傳感器對應(yīng)的第二輻射強度信號。
21.如權(quán)利要求13到20中任一權(quán)利要求的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -在第一輻射強度信號中識別第一組的一個或多個衰減的輻射源； -在第二輻射強度信號中識別第二組的一個或多個衰減的輻射源； -在第三輻射強度信號中識別第三組的一個或多個衰減的輻射源； -根據(jù)第一組衰減的輻射源相對于第一輻射傳感器的位置，第二組衰減的輻射源相對于第二輻射傳感器的位置以及第三組衰減的輻射源相對于第三輻射傳感器的位置估計輻射阻斷物體的位置。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -確定多邊形，該多邊形與第一組衰減的輻射源相對于第一輻射傳感器的位置、第二組衰減的輻射源相對于第二輻射傳感器的位置以及第三組衰減的輻射源相對于第三輻射傳感器的位置對應(yīng)；以及 -根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置。
23.如權(quán)利要求22的方法，其中根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置包括識別與該多邊形相關(guān)的點。
24.如權(quán)利要求23的方法，其中所識別的點是該多邊形內(nèi)接圓的圓心。
25.如權(quán)利要求23的方法，其中所識別的點是該多邊形外接圓的圓心。
26.如權(quán)利要求23的方法，其中所識別的點是從該點到該多邊形的側(cè)邊最短距離之和最小的點。
27.如權(quán)利要求21到26中任一權(quán)利要求的方法，其中: -識別第一組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第一輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較； -識別第二組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第二輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較； -識別第三組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第三輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較。
28.如權(quán)利要求21到27中任一權(quán)利要求的方法，其中: -如果輻射源的輻射強度水平比第一輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第一組中僅包括該輻射源； -如果輻射源的輻射強度水平比第二輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第二組中僅包括該輻射源； -如果輻射源的輻射強度水平比第三輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第三組中僅包括該輻射源。
29.如權(quán)利要求21到28中任一權(quán)利要求的方法，其中，估計輻射阻斷物體的位置包括: -根據(jù)第一組識別第一中心輻射源； -根據(jù)第二組識別第二中心輻射源； -根據(jù)第三組識別第三中心輻射源；以及 -根據(jù)第一中心輻射源、第二中心輻射源以及第三中心輻射源估計輻射阻斷物體的位置。
30.如權(quán)利要求13到20中任一權(quán)利要求的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -在第一輻射強度信號中識別第一組的一個或多個衰減的輻射源； -在第二輻射強度信號中識別第二組的一個或多個衰減的輻射源； -在第三輻射強度信號中識別第二組的一個或多個衰減的輻射源； -根據(jù)第一組衰減的輻射源和第一輻射傳感器的位置確定第一線路； -根據(jù)第二組衰減的輻射源和第二輻射傳感器的位置確定第二線路； -根據(jù)第三組衰減的輻射源和第三輻射傳感器的位置確定第三線路；以及 -根據(jù)第一、第二和第三線路估計輻射阻斷物體的位置。
31.如權(quán)利要求21的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -確定與第一、第二和第三線路對應(yīng)的多邊形；以及 -根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置。
32.如權(quán)利要求22的方法，其中根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置包括識別與該多邊形相關(guān)的點。
33.如權(quán)利要求32的方法，其中所識別的點是多邊形內(nèi)接圓的圓心。
34.如權(quán)利要求32的方法，其中所識別的點是多邊形外接圓的圓心。
35.如權(quán)利要求32的方法，其中所識別的點是從該點到該多邊形的側(cè)邊的最短距離之和最小的點。
36.如權(quán)利要求30-35中任一權(quán)利要求的方法，其中: -識別第一組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第一輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較； -識別第二組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第二輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較； -識別第三組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第三輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較。
37.如權(quán)利要求36的方法，其中: -如果輻射源的輻射強 度水平比第一輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第一組中僅包括該輻射源；以及 -如果輻射源的輻射強度水平比第二輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第二組中僅包括該輻射源；以及 -如果輻射源的輻射強度水平比第三輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第三組中僅包括該輻射源。
38.如權(quán)利要求30到37中任一權(quán)利要求的方法，其中確定第一線路包括在查詢表中查找第一角度，確定第二線路包括在查詢表中查找第二角度，并且確定第三線路包括在查詢表中查找第三角度。
39.如權(quán)利要求30到37中任一權(quán)利要求的方法，其中確定第一線路包括計算第一角度，確定第二線路包括計算第二角度，并且確定第三線路包括計算第三角度。
40.如權(quán)利要求30到37中任一權(quán)利要求的方法，其中: -確定第一線路包括根據(jù)第一組中輻射源的衰減計算加權(quán)平均值； -確定第二線路包括根據(jù)第二組中輻射源的衰減計算加權(quán)平均值；以及 -確定第三線路包括根據(jù)第三組中輻射源的衰減計算加權(quán)平均值。
41.如權(quán)利要求13到20中任一權(quán)利要求的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -在第一輻射強度信號中識別第一組的一個或多個衰減的輻射源； -在第二輻射強度信號中識別第二組的一個或多個衰減的輻射源； -在第三輻射強度信號中識別第三組的一個或多個衰減的輻射源； -根據(jù)第一組衰減的輻射源確定與第一角度對應(yīng)的第一值； -根據(jù)第二組衰減的輻射源確定與第二角度對應(yīng)的第二值； -根據(jù)第三組衰減的輻射源確定與第三角度對應(yīng)的第三值； -根據(jù)第一角度和第一福射傳感器的位置確定第一線路； -根據(jù)第二角度和第二輻射傳感器的位置確定第二線路； -根據(jù)第三角度和第三輻射傳感器的位置確定第三線路；以及 -根據(jù)第一、第二和第三線路估計輻射阻斷物體的位置。
42.如權(quán)利要求41的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -確定多邊形，該多邊形與第一組衰減的輻射源相對于第一輻射傳感器的位置、第二組衰減的輻射源相對于第二輻射傳感器的位置以及第三組衰減的輻射源相對于第三輻射傳感器的位置對應(yīng)；以及-根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置。
43.如權(quán)利要求42的方法，其中根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置包括識別與該多邊形相關(guān)的點。
44.如權(quán)利要求43的方法，其中所識別的點是多邊形內(nèi)接圓的圓心。
45.如權(quán)利要求43的方法，其中所識別的點是多邊形外接圓的圓心。
46.如權(quán)利要求43的方法，其中所識別的點是從該點到該多邊形的側(cè)邊的最短距離之和最小的點。
47.如權(quán)利要求41-46中任何一個權(quán)利要求的方法，其中: -識別第一組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第一輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較； -識別第二組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第二輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較； -識別第三組的一個或者多個衰減輻射源包括:對于至少一些輻射源，將輻射強度信號中的輻射強度水平與第三輻射傳感器處的輻射源的基線水平進行比較。
48.如權(quán)利要求47的方法，其中: -如果輻射源的輻射強度水平比第一輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第一組中僅包括該輻射源；以及 -如果輻射源的輻射強度水 平比第二輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第二組中僅包括該輻射源；以及 -如果輻射源的輻射強度水平比第三輻射傳感器處的輻射源的基線水平低一個閾值，那么在第三組中僅包括該輻射源。
49.如權(quán)利要求41到48中任一權(quán)利要求的方法，其中第一值是第一角度的正切值，第二值是第二角度的正切值，并且第三值是第三角度的正切值。
50.一種估計兩個或多個輻射阻斷物體在表面上的位置上的方法，該方法包括: -提供第一、第二和第三輻射傳感器； -提供多個輻射源，其中: -由至少一些輻射源發(fā)出的輻射穿過該表面并且入射到該第一傳感器上； -由至少一些輻射源發(fā)出的輻射穿過該表面并且入射到該第二傳感器上；以及 -由至少一些輻射源發(fā)出的輻射穿過該表面并且入射到該第三傳感器上； -組建與第一輻射傳感器對應(yīng)的第一輻射強度信號； -組建與第二輻射傳感器對應(yīng)的第二輻射強度信號； -組建與第三輻射傳感器對應(yīng)的第三輻射強度信號；以及 -根據(jù)輻射強度信號估計第一和第二輻射阻斷物體的位置。
51.如權(quán)利要求50的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -確定多邊形，該多邊形與第一輻射強度信號、第一輻射傳感器的位置、第二輻射強度信號、、第三輻射強度信號和第三輻射傳感器的位置對應(yīng)；以及-根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置。
52.如權(quán)利要求51的方法，其中根據(jù)該多邊形估計輻射阻斷物體的位置包括識別與該多邊形相關(guān)的點。
53.如權(quán)利要求52的方法，其中所識別的點是該多邊形內(nèi)接圓的圓心。
54.如權(quán)利要求52的方法，其中所識別的點是該多邊形外接圓的圓心。
55.如權(quán)利要求52的方法，其中所識別的點是從該點到該多邊形的側(cè)邊的最短距離之和最小的點。
56.如權(quán)利要求50到55中任一權(quán)利要求的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -在第一輻射強度信號中識別一個或多個第一組的一個或多個衰減輻射源； -在第二輻射強度信號中識別一個或多個第二組的一個或多個衰減輻射源； -在第三輻射強度信號中識別一個或多個第三組的一個或多個衰減輻射源； -根據(jù)該一個或多個第一組的衰減輻射源相對于第一輻射傳感器的位置、該一個或多個第二組的衰減輻射源相對于第二輻射傳感器的位置以及該一個或多個第三組的衰減輻射源相對于第三輻射傳感器的位置估計第一輻射阻斷物體的位置；以及 -根據(jù)該一個或多個第一組的衰減輻射源相對于第一輻射傳感器的位置、該一個或多個第二組的衰減輻射源相對于第二輻射傳感器的位置以及該一個或多個第三組的衰減輻射源相對于第三輻射傳感器的位置估計第二輻射阻斷物體的位置。
57.如權(quán)利要求50到55中任一權(quán)利要求的方法，其中估計輻射阻斷物體的位置包括: -在第一輻射強度信號中識別第一組的一個或多個衰減的輻射源； -在第二輻射強度信號中識別第二組的一個或多個衰減的輻射源； -在第三輻射強度信號中識別第三組的一個或多個衰減的輻射源； -根據(jù)第一組的衰減的輻射源計算一個或多個第一角度； -根據(jù)第二組的衰減的輻射源計算一個或多個第二角度； -根據(jù)第三組的衰減的輻射源計算一個或多個第三角度； -根據(jù)該一個或多個第一角度、該一個或多個第二角度、該一個或多個第三角度以及第一、第二和第三輻射傳感器的位置估計第一輻射阻斷物體的位置；以及 -根據(jù)該一個或多個第一角度、該一個或多個第二角度、該一個或多個第三角度以及第一、第二和第三輻射傳感器的位置估計第二輻射阻斷物體的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了幾種用于跟蹤表面上的一個或多個輻射阻斷物體的系統(tǒng)。至少三個輻射傳感器設(shè)置在該表面附近，多個輻射源也提供在該表面附近。來自至少一些輻射源的輻射可到達(dá)每個傳感器。表面上的一個或多個輻射阻斷物體衰減了來自一個或多個輻射源的輻射，阻止其到達(dá)每個傳感器?；谒p的輻射源以及傳感器的位置計算出一個或多個多邊形?；谠摱噙呅喂烙嫴⑶铱梢愿櫾撘粋€或多個輻射阻斷物體的位置。
文檔編號G06F3/042GK103189759SQ201180052616
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者A·尤圖庫里, J·克拉克, 艾倫·瑞金, B·蘭德哈瓦 申請人:百安托國際有限公司