用于同步、識別及跟蹤視覺交互式系統(tǒng)的低干擾系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種視覺系統(tǒng)，包括一個或多個單元，其中，每個單元是顯示單元或視頻相機(jī)，或二者的組合，且每個單元具有接收器。所述單元具有發(fā)射器，如果接收器未接收到不頻發(fā)的、短的重復(fù)脈沖串，所述發(fā)射器啟動發(fā)射所述脈沖串；否則通過所述發(fā)射器發(fā)射延遲的短脈沖與所述不頻發(fā)的、短的重復(fù)脈沖串同步，以使所述視覺系統(tǒng)中的所有單元彼此同步，而所述不頻發(fā)的、短的重復(fù)脈沖串不會干擾其他目的的遠(yuǎn)程控制器的普通使用，也不會被其干擾。
【專利說明】用于同步、識別及跟蹤視覺交互式系統(tǒng)的低干擾系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基本涉及一種用于視覺系統(tǒng)同步的系統(tǒng)和方法，尤其是交互式數(shù)碼投影機(jī)同步的系統(tǒng)和方法，其中該同步還包括用于被并入筆、相機(jī)以及觸摸式輸入裝置中的識別和跟蹤的系統(tǒng)和方法，以使這樣的視覺系統(tǒng)不干擾或擾亂一般的遠(yuǎn)程控制器或接收器，并且進(jìn)一步地，這樣的兩個或更多的視覺系統(tǒng)對于彼此來說是同步的，并且可以相互協(xié)作。

【背景技術(shù)】
[0002]交互式數(shù)據(jù)投影機(jī)創(chuàng)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，但是坐標(biāo)數(shù)據(jù)甚至用戶激活信息(觸摸，觸摸離開，尖端按壓，尖端釋放)通過在投影機(jī)處使用攝像技術(shù)從圖像中提取，而不是使用嵌入到表面本身的電磁、光學(xué)或聲學(xué)方法。適于投影機(jī)的基于相機(jī)的交互式技術(shù)的例子被本發(fā)明的發(fā)明人與 申請人:通過在W02001N000369/US7083100B2和/或W02006135241A1/US2009040195A1中使用帶有能通過相機(jī)和圖像識別系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤的光學(xué)圖像的筆而公開。其他系統(tǒng)有JP3257585:(視覺科學(xué)實(shí)驗(yàn)室1996年3月29日提出的Tokuganhei的08-075950文件)中，公開了具有紅外線發(fā)射器的相機(jī)以及具有反射器的指點(diǎn)裝置(pointing device)，其中該相機(jī)檢測紅外線并能查出該指點(diǎn)裝置的位置，但是相機(jī)和指點(diǎn)裝置之間任何的同步尚未被公開。在JP4728540:(理光，2001年9月20日提出的Tokugan 2001-287901)中，公開了一種在反射器上具有某圖像的指點(diǎn)裝置，以及一種能夠檢測帶有指點(diǎn)裝置編碼圖像的光并找出控制信息的相機(jī)。在JP4037822 (NEC裝置解決方案株式會社，2003年12月5日提出的Tokugan 2003-407884)中，公開了能夠從相機(jī)接收光信號的指點(diǎn)裝置，以及發(fā)出光以回應(yīng)相機(jī)發(fā)出的光信號的指點(diǎn)裝置。在US6529189(IBM，2000年2月8日提出的US09/500194)中，公開了一種指點(diǎn)裝置，具有紅外線元件且發(fā)出包括控制信息的光，相機(jī)接收該光。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個方面，提供了一種視覺和交互式視覺系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，包括像投影機(jī)或顯示器、相機(jī)單元以及與其特別相關(guān)的光輸入裝置，用于多個這樣的單元在通過投影機(jī)或顯示器或可佩戴的顯示眼鏡的圖像和視頻輸出內(nèi)容方面上的同步；在通過相機(jī)捕獲的圖像和視頻方面的輸入內(nèi)容；在可見光和/或紅外光方面的照明功能上同步；以及在位置跟蹤和輸入交互工具的輸入控制功能方面的用戶的交互功能上的同步，輸入交互工具例如筆、指點(diǎn)棒、手指等；所有的都由相同的同步控制脈沖串控制，使得該單元能夠成為合作式，包括交互式輸出事件能夠及時并同時地被發(fā)起，并且交互式輸入事件能夠連貫地被解譯。
[0004]本發(fā)明的另一方面，該同步系統(tǒng)的干擾和擾動是微不足道的，即該同步脈沖串發(fā)生得很少以致它們不會明顯地干擾，也不會被通常被包括在AV-設(shè)備中的遠(yuǎn)程控制接收器和遠(yuǎn)程控制發(fā)射器明顯地干擾。
[0005]相機(jī)技術(shù)雖然簡單，但準(zhǔn)確、非?？焖俸涂煽浚踩菀准傻綌?shù)碼投影機(jī)或顯示器。相機(jī)技術(shù)在分辨率、靈敏度、尺寸和性能方面快速發(fā)展。市售的圖像傳感器能夠捕獲到帶有例如可編程的速率、分辨率、大小、增益和曝光時間的靜止圖像和視頻圖像。
[0006]在本發(fā)明的進(jìn)一步描述中，相機(jī)被理解為包括圖像傳感器和適于捕捉圖像的鏡頭，并包括通信裝置，以將所捕獲的圖像作為輸入傳送到計算機(jī)，進(jìn)一步地相機(jī)還可以包括圖像處理裝置，以執(zhí)行特征提取、目標(biāo)識別和目標(biāo)跟蹤，以便檢測和跟蹤具有特殊特征的某些信息，進(jìn)一步地還通過將他們與一些指定的交互式對象的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行比較和匹配，并且將該結(jié)果映射到交互式表面或交互式空間坐標(biāo)來解釋這些信息以確定交互式對象的位置和方向，并且進(jìn)一步地該相機(jī)可包括在一系列捕獲的圖像中的某些信息的強(qiáng)度水平的解譯，以提取交互式對象的識別和用戶交互式操作，如按壓尖端開關(guān)、釋放尖端開關(guān)、按壓按鈕、釋放按鈕、手指觸摸或手指不觸摸等，并進(jìn)一步地相機(jī)可包括通信裝置，以將檢測到的交互式對象的識別、位置、方向和用戶交互的操作作為輸入傳送到計算機(jī)。
[0007]本發(fā)明的多方面涉及一種基于相機(jī)的交互式投影機(jī)，其中，利用近紅外光(NIR)照明、跟蹤和識別，并進(jìn)一步公開了如何有效地利用紅外線傳輸或射頻傳輸使筆和投影機(jī)同步。本發(fā)明的方法的多方面包括筆和交互式投影機(jī)的相機(jī)單元如何被同步，以降低功耗并延長筆中電池的壽命；進(jìn)一步地被同步以凍結(jié)動作并提高信噪比，以及進(jìn)一步地在一個空間內(nèi)屬于多臺交互式投影機(jī)的若干筆和相機(jī)單元如何被同步，以進(jìn)一步在多臺投影機(jī)和筆之間提供互操作性，而未引入對用于其他目的的遠(yuǎn)程控制器的不可容忍的干擾。此外，同步的相同原理可以任選地用于:同步多臺投影機(jī)的投影圖像；同步多個平板顯示器的圖像；同步多媒體眼鏡的顯示板；同步3D護(hù)目鏡的主動式3D快門，以及同步在一個空間內(nèi)多個相機(jī)的曝光，-在幾微秒的精度范圍內(nèi)，由于這種同步需要低通信量，不會干擾同一空間內(nèi)的其他遠(yuǎn)程控制器的功能。同步原理可以利用標(biāo)準(zhǔn)近紅外接收器和發(fā)射器，這是服務(wù)器控件(consumer)和專業(yè)電子設(shè)備中的遠(yuǎn)程控制功能的低成本組件。同步可任選地利用標(biāo)準(zhǔn)的低成本的射頻接收器和發(fā)射器，這是在服務(wù)器控件和專業(yè)的電子設(shè)備中的遠(yuǎn)程控制功能的低成本的組件。
[0008]本發(fā)明的另一方面，是為可視和/或近紅外光源調(diào)節(jié)最有效的功率預(yù)算，為筆和其他主動式交互式裝置中的近紅外發(fā)光二極管(IRED)調(diào)節(jié)最有效的功率預(yù)算。限制加熱和增加照明光源和近紅外發(fā)光二極管組件的使用壽命，降低功率控制電路和電源供給的成本和尺寸，并最小化電池操作設(shè)備的功耗以最大化電池壽命，這對確保有效的功率預(yù)算是非常重要的。
[0009]本發(fā)明的另一方面，是調(diào)節(jié)相機(jī)單元捕獲的圖像和視頻的最佳的信噪比，通過光源閃爍與相機(jī)全局快門的精確同步以及筆和其他主動式交互式裝置中的近紅外發(fā)光二極管的閃爍與相機(jī)全局快門的精確同步。
[0010]本發(fā)明的另一方面，由于場景中對象的快速動作造成漏光，通過上述閃爍與相機(jī)全局快門緊密地同步來有效地減少漏光現(xiàn)象。
[0011]本發(fā)明的另一方面，數(shù)碼投影機(jī)或平板顯示器與3D快門眼鏡同步，或任選地通過兩個或更多的投影機(jī)或顯示器與3D快門眼鏡同步提供更大和/或更寬的3D顯示器。與投影機(jī)一起使用的主動式3D快門眼鏡的例子在美國專利US2012033057(A1)(光電裝置和立體視覺顯示裝置，精工愛普生公司的掘口寬定，日本，2012年2月9日公開)中描述。在日本索尼公司的專利W02012/005968(A1)中，描述了基于射頻和紅外信號組合的快門眼鏡中繼器系統(tǒng)的一個例子，但其依賴于使用適于電視遠(yuǎn)程控制單元而做不同類型的轉(zhuǎn)化和中繼功能，以擴(kuò)大范圍并實(shí)現(xiàn)他們提出的同步方案。在本發(fā)明中所提出的聽和重復(fù)(Listen andRepeat)的方案將簡化信號需求并消除對遠(yuǎn)程控制單元的需求以實(shí)現(xiàn)同步的功能。創(chuàng)新的聽和重復(fù)的原理的一個優(yōu)勢意味著用于單元同步的短脈沖串通過單元本身遍布空間。
[0012]本發(fā)明的另一方面，是可佩戴的半透明顯示眼鏡(多媒體眼鏡)與一種或多種其他上述單元同步，以提供新的交互功能，例如帶有同步交互功能的作為筆或“手指觸摸”支持的可佩戴顯示器。
[0013]本發(fā)明的另一方面，是同步可佩戴半透明顯示眼鏡或帶有一種或多種上述單元的3D快門眼鏡，以提供3D或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能，這樣用戶感知的場景是由于同步投影機(jī)和/或顯示器的輸出內(nèi)容，如通過同步半透明顯示眼鏡與其相關(guān)的輸出內(nèi)容所見，或通過同步3D快門眼鏡所見，并且任選地被可佩戴的同步相機(jī)、同步的照明和/或同步的交互式對象控制。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種視覺系統(tǒng)，包括一個或多個單元，其中所述單元是數(shù)碼投影機(jī)或顯示器，或者是視頻相機(jī)，或二者的組合，其中所述數(shù)碼投影機(jī)和顯示器能夠從計算機(jī)上以一圖像輸出率顯示圖像和圖形輸出；并且視頻相機(jī)能夠在場景中以一圖像輸入率捕獲目標(biāo)圖像；并且其中上述單元具有接收器。所述單元具有發(fā)射器，如果在一個給定的時間內(nèi)接收器沒有接收到不頻發(fā)的、短的重復(fù)的脈沖串，所述發(fā)射器啟動發(fā)射一連串這樣的脈沖串；否則該單元通過發(fā)射器發(fā)射與不頻發(fā)的、短的重復(fù)的脈沖串同步的延遲短脈沖串，以使視覺系統(tǒng)中的所有單元彼此同步，而不頻發(fā)的、短的重復(fù)的脈沖串不會干擾，也不會被用于其他目的的遠(yuǎn)程控制器的一般使用干擾。
[0015]該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，同步與不頻發(fā)的、短的重復(fù)的脈沖串一起建立。由于脈沖串是不頻發(fā)的，即具有低的重復(fù)率，該系統(tǒng)允許無線遠(yuǎn)程控制器單元和無線遠(yuǎn)程控制接收器在大部分時間工作，并因此它們不會被同步系統(tǒng)顯著地干擾。此外，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，只要它們的信號在長度和重復(fù)率上不同于同步的脈沖串，可任選地在編碼上不同于同步的脈沖串，那么該同步系統(tǒng)本身不會被其他遠(yuǎn)程控制發(fā)射器顯著地影響。
[0016]所提出的同步的系統(tǒng)和方法可應(yīng)用于采用了 NIR/IR接收器和發(fā)射器或RF接收器和發(fā)射器的無線設(shè)施，但相同的同步原理也可以是有線的解決方案，例如，通過一對電導(dǎo)線或一個光纖。然后，信號可以是已調(diào)制脈沖串或者是未調(diào)制數(shù)字，例如，采用連接到開漏輸出和輸入的上拉單線，以產(chǎn)生單一的雙向信號。在本發(fā)明的一些配置中，無線同步和有線同步的組合可能是優(yōu)選的，例如，在大教室里，交互式投影機(jī)設(shè)置在講臺上或指揮臺上，而一些用于拍攝演講的視頻相機(jī)設(shè)置在房間的后方，以致無線傳輸質(zhì)量太差以至于不能僅通過無線傳輸執(zhí)行同步。同樣地，根據(jù)本發(fā)明，如果兩個或更多的由一個或多個單元組成視覺或交互式視覺系統(tǒng)，被一個大的物理距離分開，它們可能具有不同的同步，使得系統(tǒng)互相干擾，那么無線同步和有線同步的組合可被用來使系統(tǒng)跨越大的物理距離而同步。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種利用包括一個或多個單元的視覺系統(tǒng)的方法。該單元是數(shù)碼投影機(jī)或顯示器，或者是視頻相機(jī)，或者是兩者的結(jié)合，其中數(shù)碼投影機(jī)和顯示器能以一定的速率顯示來自計算機(jī)的圖像和圖形輸出。該視頻相機(jī)能以一定的速率捕獲在場景中的目標(biāo)的圖像，其中上述單元具有接收器。該單元具有一個發(fā)射器。該方法包括，如果在給定的時間內(nèi)不頻發(fā)的、短的重復(fù)的脈沖串沒有被接收器接收到，則通過發(fā)射器啟動發(fā)射不頻發(fā)的、短的重復(fù)的脈沖串；否則通過接收器接收短的重復(fù)的脈沖串，并在預(yù)定的時間后由發(fā)射器重復(fù)發(fā)射類似的脈沖串，以便使視覺系統(tǒng)中的所有單元彼此同步，而該脈沖串既不干擾，也不會被用于其它目的的遠(yuǎn)程控制器的一般使用干擾。
[0018]本發(fā)明的多方面提供了一種視覺系統(tǒng)，其中所涉及的單元被彼此同步。
[0019]這些單元的同步，意味著，輸出率和投影圖像和/或顯示圖像的輸出的準(zhǔn)確時間被精確地調(diào)節(jié)至一個內(nèi)部同步信號，并且內(nèi)部同步信號基于估值，即上述不頻發(fā)的、短脈沖串序列中的每個脈沖的起始時間的時間序列的平均值。
[0020]相應(yīng)地，這些單元的同步，意味著，相機(jī)的圖像捕獲的輸入率準(zhǔn)確時間；相關(guān)的曝光控制；以及任選的閃爍光源被精確地調(diào)節(jié)并相聯(lián)系到內(nèi)部同步信號，并且內(nèi)部同步信號是基于估值，即在上述不頻發(fā)的、短脈沖串序列中的每個脈沖的起始時間的時間序列的平均值。
[0021]相應(yīng)地,這些單元的同步,意味著,被包括在主動式交互式對象中的至少一個近紅外發(fā)光二極管(IRED)的閃爍序列的時間被調(diào)節(jié)以適應(yīng)不頻發(fā)的、短脈沖串中的至少一個脈沖，使得序列中的閃爍事件能在相機(jī)曝光快門活躍時的同時被激活，從而提供了相機(jī)非常好的曝光，減少了由于場景中運(yùn)動的物體而產(chǎn)生的漏光現(xiàn)象，并降低了交互式裝置的功耗。用包含在交互式裝置中的基于的精確局部晶體的定時器，即使在幾秒內(nèi)沒有檢測到新的脈沖串，閃爍事件可以被正確地定時到相機(jī)曝光的快門。
[0022]相應(yīng)地，這些單元的同步，意味著，包含在可佩戴的主動式3D快門眼鏡中的快門序列的定時，被調(diào)節(jié)到至少一種不頻發(fā)的、短脈沖串，使得左快門和右快門在與同步的投影機(jī)或顯示器圖像開始呈現(xiàn)時相關(guān)聯(lián)的適當(dāng)時刻改變快門狀態(tài)。用包含在3D快門眼鏡中的基于精確的局部晶體的定時器，即使在幾秒內(nèi)沒有檢測到新的脈沖串，序列事件可以被正確地定時到同步的視頻相機(jī)或顯示單元。
[0023]相應(yīng)地，這些單元的同步，意味著，可佩戴的并且可任選地半透明的顯示眼鏡的定時和更新速率可以調(diào)節(jié)以適應(yīng)至少一種不頻發(fā)的、短脈沖串，以使得輸出圖像在與例如當(dāng)同步的投影機(jī)或顯示器的圖像開始呈現(xiàn)的相關(guān)聯(lián)的適當(dāng)?shù)臅r刻更新。用包含在可佩戴的顯示眼鏡中的基于精確的局部晶體的定時器，即使在幾秒內(nèi)沒有檢測到新的脈沖串，圖像更新可以被正確地定時到同步的單元。
[0024]輸入圖像的更新速率、輸出圖像的更新速率、光源的閃爍速率、主動式交互式裝置的閃爍速率、3D快門眼鏡的快門速率；以及可佩戴的顯示眼鏡的更新速率，可以選擇不同的速率，但是在所有情況下，可以來自相同無線不頻發(fā)的、短脈沖串。
[0025]有利地，本發(fā)明的多方面包括的優(yōu)點(diǎn)，例如，無線不頻發(fā)的、短脈沖串根據(jù)聽和重復(fù)方案由每個單元發(fā)射，使得無線不頻發(fā)的、短脈沖串發(fā)被分配到空間的每一個角落。
[0026]有利地，本發(fā)明的多方面包括的優(yōu)點(diǎn)，例如，上述聽和重復(fù)方案是利用用于脈沖重復(fù)延遲的簡單隨機(jī)化功能，這意味著每個單元使何時聽其他單元的脈沖串以及何時發(fā)射自身的同步的脈沖串隨機(jī)化。通過這些有益的機(jī)制，由于這里的所有單元能夠有助于同步的脈沖串的傳播，對系統(tǒng)中專用的主單元的典型的需求被去除。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]通過實(shí)施例并結(jié)合附圖，在此對本發(fā)明的各方面進(jìn)行描述，其中:
[0028]圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，視覺系統(tǒng)包括兩個同步的交互式投影機(jī)；
[0029]圖2A-2H是本發(fā)明的具有隨機(jī)延遲同步原理的聽和重復(fù)的示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明的具有隨機(jī)延遲同步原理的聽和重復(fù)的示意圖，還包括同步單元(例如:相機(jī)、投影機(jī)、顯示器)內(nèi)的接收信號和內(nèi)信號，以及同步的相關(guān)設(shè)備(例如:交互式對象、3D快門);
[0031]圖4是本發(fā)明的用于具有隨機(jī)延遲同步原理的聽和重復(fù)的同步電路原理圖的一個實(shí)施例的示意圖，還包括同步單元(例如:相機(jī))；
[0032]圖5A是本發(fā)明的用于具有隨機(jī)延遲同步原理的聽和重復(fù)的同步算法的一個實(shí)施例的示意圖，并使符號時間和超時參數(shù)Tl-Tll參數(shù)化；
[0033]圖5B是用于如本發(fā)明的圖5A所示的具有隨機(jī)延遲同步原理的聽和重復(fù)的同步算法的一個實(shí)施例的示意圖，進(jìn)一步描述符號時間和超時參數(shù)Tl-Tll以及它們與狀態(tài)轉(zhuǎn)換的關(guān)系，包括實(shí)施例配置的可能的數(shù)值；
[0034]圖6是基于晶體的具有脈沖寬度調(diào)制輸入(PWM)的時鐘合成器以調(diào)節(jié)如同圖4的同步電路原理的頻率的一個實(shí)施例的不意圖；
[0035]圖7說明了基于晶體的具有脈沖寬度調(diào)制輸入(PWM)的時鐘合成器是如何調(diào)節(jié)如同圖4的同步電路原理的頻率(偏差以單位ppm給出)，其中頻率偏差4表示為PWM信號的占空比的函數(shù)；
[0036]圖8通過示波器曲線圖說明，三個投影機(jī)PJ3、PJ2和PJl—個接一個地被同步，其中PJl的脈沖寬度調(diào)制輸入(PWM)被包括在曲線圖中，并且在此例中當(dāng)前的PJl的PWM值已變成39.82%，與815/2048的占空比C1/C2 —致；
[0037]圖9通過一系列的實(shí)驗(yàn)說明重力作用是如何有助于避免隨著每次新單元被關(guān)閉和再開啟XVCO被越來越多地偏移，因?yàn)橹亓ψ饔脮p微地將XVCO朝其中心值偏移；
[0038]圖10是通過一系列的實(shí)驗(yàn)說明彈簧作用是如何有助于避免隨著每次新單元被關(guān)閉和再開啟XVCO被越來越多地偏移，由于彈簧作用會輕微地將XVCO朝其中心值偏移，以及如果離中心值有較大的偏差，會將其偏移較大步幅；
[0039]圖11是本發(fā)明的具有隨機(jī)延遲同步原理的聽和重復(fù)的示意圖，其中所述單元是與交互式對象同步的相機(jī)；
[0040]圖12說明了相機(jī)單元和主動式交互式對象是如何憑借兩個連續(xù)的脈沖串進(jìn)行同步的，使得相機(jī)中的全局快門曝光控制GS事件和近紅外脈沖序列在時間上對準(zhǔn)；
[0041]圖13說明了用于發(fā)送其識別(IDl與ID2)信號以及尖端開關(guān)狀態(tài)(按壓與釋放)信號的交互式對象的脈沖序列；
[0042]圖14說明了用于發(fā)送其識別(IDl與ID2)信號以及尖端開關(guān)狀態(tài)(按壓與釋放)信號的主動式交互式對象的脈沖序列的原理和光學(xué)元件；
[0043]圖15說明了用于利用被動式交互式對象中逆反射光信息的原理和光學(xué)元件；
[0044]圖16說明了用于半被動式交互式對象的原理和光學(xué)元件，所述半被動式交互式對象包括主動式發(fā)送其識別(IDl與ID2)信號和尖端開關(guān)狀態(tài)(按壓與釋放)信號的脈沖序列以及用于跟蹤的脈沖序列，和用于跟蹤、識別和可選地檢測尖端開關(guān)狀態(tài)等等的反射和/或逆反射光的信息；
[0045]圖17說明了相機(jī)單元和主動式交互式對象是如何憑借兩個連續(xù)的脈沖串進(jìn)行同步的，使得相機(jī)中的全局快門曝光控制GS事件和近紅外脈沖序列在時間上對準(zhǔn)，并且說明反射和/或逆反射光的照明信息是如何通過未調(diào)節(jié)脈沖執(zhí)行的；
[0046]圖18是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，所述視覺系統(tǒng)包括兩個同步的交互式投影機(jī)和一對3D快門眼鏡；
[0047]圖19是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，所述視覺系統(tǒng)包括兩個同步的交互式投影機(jī)和一個同步的視頻相機(jī)；
[0048]圖20是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，所述視覺系統(tǒng)包括兩個同步的相機(jī)，所述相機(jī)捕獲和跟蹤交互式表面為平板顯示器的交互式對象；
[0049]圖21是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，所述視覺系統(tǒng)包括兩個同步的相機(jī)，其中所述相機(jī)朝向交互式表面，并在交互式表面上捕獲和跟蹤交互式對象的位置和狀態(tài)；
[0050]圖22是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，所述視覺系統(tǒng)包括兩個同步的相機(jī)和兩個同步的平板顯示器，其中所述相機(jī)朝向交互式表面和同步的平板顯示器，并在交互式表面上捕獲和跟蹤的交互式對象的位置和狀態(tài)，所述交互式表面是平板顯示器；
[0051]圖23是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，所述視覺系統(tǒng)包括一個是一種交互式投影機(jī)的單元，和一個是一對帶有虛擬交互幀的交互式半透明的同步的視頻眼鏡的單元；
[0052]圖24是本發(fā)明的一個實(shí)施例配置的示意圖，其中，所述視覺系統(tǒng)包括一個同步的交互式投影機(jī)和一個基于同步的交互式相機(jī)的單元，該單元是在一個標(biāo)準(zhǔn)投影機(jī)旁邊對準(zhǔn)的單元。

【具體實(shí)施方式】
[0053]本發(fā)明的各方面涉及用于視覺和交互視覺系統(tǒng)的同步的系統(tǒng)和方法。
[0054]在詳細(xì)描述本發(fā)明至少一個實(shí)施例的實(shí)施與操作之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于在以下描述或或附圖中說明的組件構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)的應(yīng)用，本發(fā)明能夠被實(shí)施在其他的實(shí)施例中或以各種方式被實(shí)踐或執(zhí)行。而且，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文使用的措辭和術(shù)語是用于描述的目的，而不應(yīng)被視為限制。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的各方面，參照附圖和隨附的描述，同步系統(tǒng)和方法的原理和操作能被更好地理解。
[0056]首先，對所述視覺系統(tǒng)的原理及其單元的同步進(jìn)行說明。此后，對一些優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述連同其詳細(xì)的系統(tǒng)的操作原理進(jìn)行描述。
[0057]所述視覺系統(tǒng)及其單位同步的操作原理通過參考圖1、圖18、圖19、圖20、圖21、圖22、圖23和圖24所給出的示例性配置進(jìn)行描述。圖中示意性地說明一個優(yōu)選實(shí)施例的硬件配置。
[0058]圖1中，所述硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括兩個或多個單元I，這里用PJl和PJ2表示，每一個單元包括顯示裝置，即投射輸出圖像到投影和交互式表面47的投影機(jī)2，捕獲投影的相機(jī)9，以及交互式表面47，所述交互式表面帶有可選擇的照明所述投影和交互式表面47的光源3，還包括無線接收器11，無線發(fā)射器12，計算和數(shù)據(jù)收集裝置10例如微控制器或特定應(yīng)用數(shù)字電路，以及交互式對象4。所述交互式對象4可包括至少一個無源光信息5或一個有源光信息6，適于通過相機(jī)9檢測。所述交互式裝置4可包括所有種類的無源信息5和有源信息6的組合。在此種交互式視覺系統(tǒng)22中，所述相機(jī)9彼此同步，而來自投影機(jī)2的圖像更新可選地被同步，但通常不需要為該交互功能進(jìn)行同步。如果交互式對象4是有源的，那么它們被同步到所述相機(jī)9，并且可選的光源3可被同步到所述相機(jī)9。
[0059]圖1中，對于大多數(shù)下面所描述的其他示例性配置，所述硬件配置包括一個交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括兩個或多個單元I。然而，在所有情況下，相機(jī)9、可選的光源3、來自從投影機(jī)2的圖像更新之間的同步，以及所述相機(jī)9與交互式對象4之間的單元到設(shè)備的同步，它們的同步原理是相同的，即使僅有一個單一單元I存在或僅有一個單一單元I開啟。而且，單元到單元的同步原理，將處理僅有一個單元存在的情況，或處理僅有一個單元啟動的情況，或處理一個或數(shù)個單元依次被開啟和關(guān)閉的場合，也處理兩個或數(shù)個單元在同一空間內(nèi)開啟的場合。
[0060]以下，我們將參照PJl和PJ2 (以及第三個PJ3)作為交互式投影機(jī)。
[0061]參照圖2A-2H，說明了本發(fā)明的幾乎與圖1相似的示例性配置的同步原理，但其中有三個單元I代替兩個單元1，所述三個單元I是交互式投影機(jī)PJ1、PJ2和PJ3。所說明的相同的同步原理可應(yīng)用于所有其他本發(fā)明的配置中，例如，圖18-24描述的示例性配置。同步原理將通過投影機(jī)PJl、PJ2和PJ3如何一個接一個開啟以及它們?nèi)绾瓮降揭呀?jīng)運(yùn)行中的投影機(jī)進(jìn)行說明，即基于單元到單元的同步原理進(jìn)行說明。
[0062]此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性配置在下文中將考慮用于同步系統(tǒng)的無線NIR(或IR)接收器和無線NIR(或IR)發(fā)射器，而同樣有利的性能用適于發(fā)送短射頻(RF)脈沖的無線射頻(RF)發(fā)射器和射頻接收器進(jìn)行描述。電的有線解決方案或光學(xué)有線解決方案代替上述無線解決方案，也可用于本同步原理。
[0063]通過利用基于NIR(或IR)的所提出同步方案的接收器和發(fā)射器，NIR(或IR)的其他使用，例如用于基于IR的遠(yuǎn)程控制器會受到影響和干擾，如果所述脈沖串持續(xù)時間太長，或者脈沖串過于頻繁。因此，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，在2個(或3個)短脈沖串后，有數(shù)個相似的時間間隔的中斷未調(diào)節(jié)NIR(或IR)。在這期間，其他基于NIR/IR的裝置和系統(tǒng)可通信不中斷，例如，以使一個人能通過其各自的遠(yuǎn)程控制器完美地控制投影機(jī)本身或其他視聽設(shè)備。
[0064]而相機(jī)到筆的同步(更一般地，單元到裝置的同步)需要至少兩個連續(xù)的短脈沖串，如交互式對象/裝置的圖11-17中有更詳細(xì)地描述，第3個短脈沖為一個空間內(nèi)的所有交互式投影機(jī)(單元)的相機(jī)到相機(jī)的同步(一般地，單元到單元的同步)保留。需要兩個同步機(jī)制，以確保一個空間內(nèi)的所有單元是同步的，并確保簡單設(shè)備(如筆和其它交互式對象、3D快門眼鏡等)同步到同步單元。在交互式投影機(jī)和筆的特殊情況下，一個空間內(nèi)的所有相機(jī)和可選的嵌入到交互式投影機(jī)中的投影機(jī)是同步的，以使它們在同一時間情況下發(fā)送短脈沖串，并且在此空間內(nèi)的所有筆基于這些脈沖都被同步，即所述筆基于這些短脈沖串的時序閃爍其IR-LEDs，并能夠由相機(jī)來檢測，正如以下涉及圖11-17中更詳細(xì)地描述。
[0065]為所述單元到單元的同步所提出的原理被表示為聽和重復(fù)原理(Listen andRepeat principle),與眾所周知的主-從原理(Master-Slave principle)相比，被認(rèn)為是有利的。根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)創(chuàng)性，所述聽和重復(fù)原理包括隱含的“中繼器”功能，一旦單元本身被同步，確保每個交互式投影機(jī)(或一般地，每個單元)有助于空間內(nèi)短的同步脈沖串的進(jìn)一步分配。此特征有助于從一個單元I增強(qiáng)和傳播脈沖到另一個單元I。另外，相反地，在空間內(nèi)如果沒有同步脈沖串，經(jīng)過一段等待時間，所述單元將開始發(fā)送短脈沖串以開始同步過程。
[0066]對同步方案進(jìn)行如下說明:
[0067]當(dāng)?shù)谝粏卧?，所述交互式投影機(jī)PJ1，被啟動并且正在進(jìn)入接收模式時，我們首先假設(shè)沒有短的同步脈沖串出現(xiàn)在空間內(nèi)，參照圖2A的左側(cè)部分。在PJl已經(jīng)處于接收模式的一段時間后，并且PJl未檢測到短的、重復(fù)的脈沖串，那么PJl將決定開始發(fā)射兩個短脈沖串MA.1和MA.2，以及任選地，短的同步脈沖SA，參照圖2A。一般來說，一個單元將輸出兩個短脈沖串MA.1和MA.2以及MB.1和MB.2，并在位置SA或位置SB輸出同步脈沖，分別參照圖2A-2B和圖2C。在這些2個至3個短脈沖串(MA.1、MA.2和任選的SA)之后，在示例性配置中，將有一個停頓，沒有任何來自投影機(jī)的脈沖串，參照圖2B-2D，在接下來的2個至3個脈沖串(MB.1、MB.2和任選的SB)之前，隨后在示例性配置中，將有另一停頓，沒有任何來自投影機(jī)的脈沖串，參照圖2B-2D，在序列再次重復(fù)進(jìn)行之前。
[0068]MA.1和MA.2以及MB.1和MB.2的主要目的，分別是用于單元到裝置的同步，因?yàn)榻换ナ窖b置4至少需要具有正確的寬度和距離分開的連續(xù)脈沖串，以開始它的筆閃爍序列。
[0069]脈沖SA和SB的主要目的，分別是用于單元到單元的同步，并且這些單元到單元的同步脈沖串SA或SB的平均起始時間分別用于每個單元以定義一個非常精確的內(nèi)部同步信號。當(dāng)然，SA和SB的脈沖串的發(fā)生也用于單元到裝置的同步，因?yàn)樽鳛閱挝坏窖b置的同步脈沖串，它們具有與前一個脈沖相同的主要寬度和距離，但是不能保證SA和SB的發(fā)生，所以所述單元到裝置的同步不應(yīng)該依賴于SA和SB的存在。
[0070]在圖2F-2H所描述的一個示例性方案中，將有重復(fù)的16個短脈沖串周期B1-B16的典型序列，使得在B1-B16的序列后，同樣的B1-B16被再次重復(fù)。每個同步單元在16個脈沖期間的時間內(nèi)將一直輸出確切的5個這種短的脈沖，但是，參照圖2F和圖2G，是否選擇在SA或SB的“位置”輸出其同步脈沖分別由偽隨機(jī)函數(shù)來決定。
[0071]如上所述，先假定沒有短的同步脈沖串出現(xiàn)在空間內(nèi)，參照圖2E的左側(cè)部分。在PJl已經(jīng)處于接收模式的一段時間后(見狀態(tài)S2-圖5中無聲測試)，并且PJl未檢測到短的、重復(fù)的脈沖串，那么PJl將進(jìn)入S6狀態(tài)-主狀態(tài)(參照圖5)，并且開始發(fā)射兩個短脈沖串MA.1和MA.2，以及任選地，短的同步脈沖SA，參照圖2E。一般來說，一個單元將輸出兩個短脈沖串MA.1和MA.2以及MB.1和MB.2，并在位置SA或位置SB輸出同步脈沖，分別參照圖2F和圖2G。在這些2個至3個短脈沖串(MA.UMA.2和任選的SA)之后，在示例性配置中，這種情況下將會有一個6個短脈沖串或可選的5個短脈沖的時間的停頓，沒有任何來自投影機(jī)的脈沖串，參照圖2F-2H，在接下來的2個至3個脈沖串(MB.1、MB.2和任選的SB)之前，隨后在示例性配置中，將有另一個典型的6個短脈沖或可選的5個短脈沖的時間的停頓，沒有任何來自投影機(jī)的脈沖串，參照圖2F-2H，序列再次重復(fù)進(jìn)行之前。
[0072]進(jìn)一步地，當(dāng)PJl被打開時，由于PJl沒有發(fā)現(xiàn)任何脈沖串，或者因?yàn)镻Jl在TlA或TlB中的測試期間，隨機(jī)選擇，在進(jìn)入S3-同步狀態(tài)后，沒有發(fā)現(xiàn)來自其他單元(即序列MA.1、MA.2，可選的SA、MB.1、MB.2或可選的SB)的其他的短的、重復(fù)的脈沖串，其進(jìn)入了一個臨時的“主要”的角色，S6狀態(tài)-主狀態(tài)，參考圖5A的流程圖。即使在該臨時的“主要”模式下，它會在時間TlO或Tll (隨機(jī)選擇)內(nèi)檢查是否有未同步到其本身的其他脈沖，并且PJl甚至關(guān)掉其自身的脈沖串以檢查S8狀態(tài)-有效的脈沖檢測，而不為沒有被PJl自身發(fā)送的脈沖串干擾的其他單元發(fā)送脈沖串。如果檢測到其他單元的有效脈沖串，那么PJl就需要進(jìn)入SI狀態(tài)-初始化以可能通過S3狀態(tài)同步到這些有效脈沖串-圖5A中的同步。
[0073]在這種情況下，PJl是一個臨時的“主要”模式，除了它會定期檢查空間內(nèi)是否有其他單元或一些其他脈沖噪聲以外，PJl不會嘗試去適應(yīng)或同步到其他單元。在下文中，我們看到，當(dāng)引入第二單元時，第二單元將適應(yīng)并同步到PJl現(xiàn)存的信號，最后，我們描述一種所有投影機(jī)PJ1、PJ2、PJ3適于與彼此同步的情況，而沒有任何臨時的“主要”模式，由于臨時的“主要”模式的第一個PJl被關(guān)閉和重新打開。
[0074]所以假設(shè)，如上所述，即PJl是處于S6狀態(tài)-主狀態(tài)，另一個單元I即交互式投影機(jī)PJ2被打開。只要PJ2檢測到T6超時時間內(nèi)的同步脈沖串，PJ2將進(jìn)入S3-同步狀態(tài)，并將很快進(jìn)入S4-保持同步狀態(tài)。
[0075]只要單元I如PJ2處于在S4-保持同步狀態(tài)，PJ2將發(fā)送MA.1、MA.2，可選的SA、MB.UMB.2和可選的SB，但是，參照圖2B和圖2C (或圖2F和圖2G)，選擇是否在SA或SB的“位置”輸出同步脈沖分別由偽隨機(jī)函數(shù)來決定，并且，SA或SB的“位置”在不同于所述發(fā)送自身的同步脈沖的單元的位置，基于在SA或SB的“位置”所檢測的同步脈沖的起始時間平均值，所述單元將一直更新其內(nèi)部的同步信號估算值，使得如果所述單元I在SA “位置”發(fā)送其同步脈沖，它將檢測并測量在SB “位置”的同步脈沖的起始時間，反之亦然。通過該原理，表示了聽和重復(fù)，單元到單元同步的準(zhǔn)確性不會受到單元I自身的脈沖傳輸?shù)母蓴_。
[0076]再次假設(shè)PJl處于S6狀態(tài)-主狀態(tài)，PJ2是處于S4-保持同步狀態(tài)，以及第三單元1，即交互式投影儀PJ3被打開。只要PJ3檢測到T6超時時間內(nèi)的同步脈沖串，PJ3將進(jìn)入S3-同步狀態(tài)，并將很快進(jìn)入S4-保持同步狀態(tài)。
[0077]只要單元I如PJ3處于S4-保持同步狀態(tài)，PJ3將發(fā)送MA.1、MA.2，可選的SA、MB.1、MB.2和可選的SB，但是，參照圖2B和圖2C(或圖2F和圖2G)，選擇是否在SA或SB的“位置”輸出同步脈沖，分別依舊由偽隨機(jī)函數(shù)來選擇，并且SA或SB的“位置”在不同于發(fā)送自身的同步脈沖的其他位置，基于SA或SB的“位置”所檢測的同步脈沖的起始時間平均值，所述單元將一直更新其內(nèi)部的同步信號估算值，使得如果所述單元I在SA “位置”發(fā)送其同步脈沖，它將檢測并測量在SB “位置”的同步脈沖的起始時間，反之亦然。通過這個原理，表示了聽和重復(fù)，單元到單元同步的準(zhǔn)確性不會受到單元I自身的脈沖傳輸?shù)母蓴_，并且同步脈沖從一個單元I到另一單元I分布，并且由另一單元I選擇的傳輸時間是基于所檢測的同步脈沖起始時間的平均值，其中這些起始時間不被單元I自身脈沖傳輸所干擾。偽隨機(jī)選擇可以基于偽隨機(jī)發(fā)生器如簡單的線性反饋移位寄存器以及使用該運(yùn)行圖像幀數(shù)作為種子。
[0078]假設(shè)第一單元1，PJ1是被打開的，現(xiàn)在被關(guān)閉和重新打開。在這種情況下，PJl將很快同步到PJ2和PJ3，并將處于S4-保持同步狀態(tài)，所以在這種情況下沒有單位I為臨時“主要”狀態(tài)。
[0079]所有單元I被鎖相到其他的短同步脈沖串的平均起始時間。
[0080]圖4所示為適于基于相機(jī)方案的同步硬件的優(yōu)選實(shí)施例，包括接收器11，帶有接收檢測信號BURST_RX ;發(fā)射器12，帶有脈沖傳輸信號BURST_TX ;可選的光源3，用于通過信號NIR_ILLUM控制的NIR光源；相機(jī)9，包括CMOS圖像傳感器27，由時鐘信號CLK2和輸出幀有效信號FV、行有效信號的LV、像素數(shù)據(jù)PDATA、像素時鐘PCLK，以及曝光定時信號GS(全局快門)計時；可選的定時發(fā)生器25,基于所述GS信號且由時鐘信號CLK2計時,產(chǎn)生一個內(nèi)部同步信號INT.SYNC ;計算和數(shù)據(jù)收集裝置10，可以捕獲接收到的脈沖信號的開始時間事件，并可以作出平均估算及通過估算可以控制脈沖寬度調(diào)制信號PWM的占空比，使得所述時鐘合成器28電路產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘CLK1和衍生的相機(jī)時鐘CLK2引發(fā)GS信號或具有頻率盡可能與估算的脈沖頻率平均值相同的衍生INT.SYNC信號。
[0081]在同步硬件的優(yōu)選實(shí)施例中，參照圖6，脈沖寬度調(diào)制信號PWM通過低通濾波(LP)濾波器過濾，例如無源RC-濾波器，在時鐘合成器塊28以產(chǎn)生被連接到基于電壓控制晶體的時鐘合成器26的Vxvro電壓信號,所述時鐘合成器26可在在頻率為土M(ppm)的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時鐘CLK1到CLKn的輸出時鐘，其中M通常是在±20至±150的范圍，取決于所選擇晶體XTAL的牽引范圍特征。在圖7中，當(dāng)由占空比0.0%至99.95%的PWM信號控制，使用范圍為O至2047/2048的PWM計數(shù)器，對應(yīng)低通濾波的電壓Vxvra值為OV至1.799V時，對可能的晶體所達(dá)到的牽引范圍是_43ppm到+48ppm。
[0082]由于所有單元I被鎖相到其他的短同步脈沖串的平均起始時間，并且單元I將一直調(diào)整其定時和相位以保持同步，基于其他單元I同步脈沖串的起始時間平均估算值，由于一些參數(shù)不對稱或干擾，有一個風(fēng)險是這種系統(tǒng)可能在一個方向上漂移。為了使得到的系統(tǒng)穩(wěn)定，通過由表示重力作用的提出策略的定量，每個單元中頻率的調(diào)整將定期被指向其中心頻率。另一種建議的策略已經(jīng)被應(yīng)用并表示彈簧作用，其中，如果距離中心頻率的偏差較大，指向其中心頻率的調(diào)整將更強(qiáng)。這種穩(wěn)定功能，如重力作用或彈簧作用，活動在一些示例性配置中的S4-保持同步狀態(tài)中，以促進(jìn)沒有單元處于S6狀態(tài)-主狀態(tài)的系統(tǒng)傾向于保持同步頻率接近于所述單元的典型中心頻率。
[0083]在這種情況下，沒有暫時的“主狀態(tài)”，例如，當(dāng)所述單元被關(guān)閉和開啟一次或幾次時，如果沒有應(yīng)用上述那樣的重力或彈簧作用，調(diào)整后的時鐘頻率會漂移。圖8中，3個單元I同步，如通過它們的對準(zhǔn)的表示PJl頻閃，PJ2頻閃和PJ3頻閃的脈沖信號看到的，但PJl的頻率調(diào)整信號PJlPWM占空比C1/C2，在這個瞬間被捕獲到，低于40% (即39.82% )，而如果沒有漂移發(fā)生并且單元和系統(tǒng)是理想的，可期望接近50%。典型地，將有信號噪聲，代碼執(zhí)行錯誤和不同部件的公差，這將導(dǎo)致不對稱和隨機(jī)行為，而迫使所述單元開始向某些方向漂移，例如，圖8所示。
[0084]圖9中，通過實(shí)驗(yàn)說明重力作用的影響，其中兩個單元1，PJl和PJ5，按照表格說明重復(fù)關(guān)閉和開啟，并且當(dāng)PJ15關(guān)閉和開啟時，頻率通過PJl向下漂移，當(dāng)PJl關(guān)閉和開啟時，PJ5向上提拉頻率。
[0085]圖10中，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明彈簧作用的影響，其中兩個單元1，PJ1和PJ2，按照表格說明重復(fù)關(guān)閉和開啟，盡管在系統(tǒng)中沒有“主”狀態(tài)，但是頻率非常穩(wěn)定，如在測試周期1-4 (序號1-8)所示40分鐘的長時間間隔，和在測試周期4-10 (序列號9-21) 5分鐘的較短時間間隔中所示。
[0086]在一個優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部同步信號與估算脈沖同步信號之間的相位差為0，所述內(nèi)部同步信號通過定時脈沖發(fā)生器25信號來源于相機(jī)GS。如上所述，這可以通過改變時鐘頻率實(shí)現(xiàn)，但(最初)較大的相位差可以通過其編程總線編程相機(jī)來減少，以改變在一個或多個幀數(shù)中的垂直消隱期直到相位差小到足以開始通過PWM(和Vxvro)信號調(diào)整時鐘頻率，參照圖5Α，其中⑴垂直消隱時間編程用來“粗調(diào)”，在S3-同步狀態(tài)的相位，⑵PWM占空比控制用于進(jìn)一步的精細(xì)的調(diào)整，涉及到S3-同步狀態(tài)和S4-保持同步狀態(tài)。
[0087]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，正如上述說明的那樣，所述聽和重復(fù)原理使得數(shù)個單元I被同步，只要它們被開啟并已接收到S3-同步狀態(tài)的足夠的脈沖串以估算和調(diào)整時鐘頻率和內(nèi)部同步信號，并且對用于定義主從角色等的手動或半自動配置沒有要求:當(dāng)單元被引入時，所述單元能被自動同步，僅是“即插即用”。但是簡單的外圍設(shè)備也能被同步，如圖3所示。所述一個或多個單元I產(chǎn)生如上所述的MA脈沖串和SA或SB脈沖串，那么圖4中的BURST_RX信號將有，一個(稍微延遲)低電平脈沖30的信號，在檢測MA脈沖29的圖3中；和一個低電平脈沖45，如果單位I中的一個實(shí)際上(通過它們的偽隨機(jī)函數(shù))在SA “位置”輸出同步脈沖串43 ;和/或一個低電平脈沖46，如果單元I中的一個實(shí)際上(通過偽隨機(jī)函數(shù))在SB “位置”輸出同步脈沖串44。在所述單元中可以有不同的局域同步信號，如由信號事件35,36,37和38表不的序列,例如,相機(jī)的GS(全局快門)信號以同步內(nèi)部程序和曝光。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，如圖14中的簡單的外圍設(shè)備將包括圖14中的接收器20，或圖18中的接收器11，其可以檢測到MA、MB、SA和SB脈沖串如29,39,43和/或44 (參照圖11)，作為接收器的輸出H)信號的低電平脈沖30和/或45和/或46，使得所述外圍設(shè)備能合成自身的適于控制不同功能的內(nèi)部同步信號相位31，32，33，分別地，例如參照圖14，交互式裝置中的IRED 6的閃爍，以及例如參照圖18，控制在可佩戴的3D快門眼鏡的左/右快門23改變。
[0088]創(chuàng)新的聽和重復(fù)原理的一個優(yōu)勢意味著所述單元I同步的短脈沖串通過所述單元本身遍布所述空間。
[0089]此外,該原理具有的優(yōu)點(diǎn)是無需確定哪個單元是主,哪個單元是從。
[0090]參照圖12，對本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，其中一個或多個單元1，在這種情況下至少交互式投影機(jī)PJl通過采用近紅外光傳輸來發(fā)射脈沖串信號29和39。
[0091 ] 交互式投影機(jī)PJl發(fā)送至少兩個短脈沖串，參照圖12中的信號CT，在這種情況下，在近紅外(NIR)波長范圍內(nèi)的調(diào)制脈沖序列(M)，同步到相機(jī)的曝光控制，即快門寬度GS。這兩個短脈沖29和39由于其典型的脈沖寬度和其典型的重復(fù)時間間隔(29和39之間的時間)通過交互式對象4被識別，在這種情況下交互式對象被稱為筆，并且在被稱為相機(jī)的曝光控制的適當(dāng)?shù)臅r間，交互式對象4通過其紅外發(fā)光二極管IRED 6將輸出一個或多個其非調(diào)制NIR脈沖31，32和33，分別地，使得每個NIR脈沖是在相機(jī)的快門寬度36，37和38內(nèi)。筆的NIR脈沖的同步使得每個傳輸NIR脈沖的最佳相機(jī)曝光通過形成相機(jī)快門寬度、確定曝光積分時間來抑制來自其他NIR和IR來源的噪聲，只是比預(yù)期的NIR脈沖略大。
[0092]因此，由于該同步意味著具有適于NIR脈沖長度的快門寬度的良好的曝光時間控制，只是增加了小的邊限，以允許晶體頻率漂移和同步抖動，如果我們定義NIR脈沖和快門窗口恰好重疊作為最佳狀態(tài)的情況下，已實(shí)現(xiàn)的信噪比將接近最佳狀態(tài)。較高的信噪比意味著可能減少輸出的NIR LED強(qiáng)度，并以此降低筆的功耗從而增加筆的電池壽命。
[0093]現(xiàn)有的不同步的解決方案，無法將筆的NIR發(fā)射脈沖安排到相機(jī)的曝光快門。如果曝光快門太久，由于筆的運(yùn)動，可能會發(fā)生漏光現(xiàn)象，這會降低所捕獲圖像的質(zhì)量，從而限制了圖像信號處理和圖像特征提取，以及降低了跟蹤性能和速度。這種現(xiàn)有的不同步的解決方案要求筆需要不斷地輸出NIR信號以被相機(jī)檢測，此外，所述相機(jī)的快門寬度必須被限制，以避免漏光現(xiàn)象。由于需要檢測連續(xù)的NIR發(fā)射，這種系統(tǒng)不可避免地需要筆中更多的功耗。
[0094]在所提出系統(tǒng)的一個示例性配置中，筆可以傳輸在320μ s的快門窗口內(nèi)的160ys長度NIR脈沖，由于筆尖狀態(tài)和筆識別的信號，通常2-3脈沖(平均約2.5)需要每個筆26.6Hz的坐標(biāo)更新，參照圖13。為獲得相同的信噪比，連續(xù)不斷地發(fā)射的筆需要瞬時功率Υ*160μ s/320y s = 0.5*Y，如果Y是所提出的系統(tǒng)的脈沖中的瞬時功率。如果被要求是在相同的信噪比的狀態(tài)下，在此示例性配置中，與未同步的筆的平均功耗相比，所提出的同步的筆的NIR發(fā)射平均功耗將減少2.1 % (Υ*2.5*160 μ s*26.6/(0.5*Υ*1000000 μ s ^ 2.1% ) ο
[0095]此外，與所提出的系統(tǒng)相反，這種不同步的NIR發(fā)射筆，不能發(fā)出其標(biāo)識和/或尖端開關(guān)狀態(tài)信息的信號以被相機(jī)檢測，而在同一時間被相機(jī)連續(xù)地跟蹤。
[0096]圖13中，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，筆所發(fā)信號包括標(biāo)識(ID1，ID2)和尖端狀態(tài)(尖端按壓，尖端釋放)根據(jù)在連續(xù)的筆相中筆的一些簡單閃爍序列，即相1、相2和相3，在最前面的圖中分別表示為31，32，33。筆的閃爍序列在接收如上述圖12中說明的典型寬度和時間間隔的兩個短脈沖串29和39之后啟動。即使在一段時間內(nèi)(例如，在接下來的0.3秒或更長時間)沒有來自單元的另外的短脈沖串，筆將繼續(xù)輸出新的閃爍序列如40，41和42，其具有相同的內(nèi)部時間關(guān)系如31，32，33，閃爍序列的時間間隔幾乎與短脈沖串29和39之間的時間間隔相同，等，由于筆中基于精確的內(nèi)部晶體的時間估算，這些閃爍序列中的每個閃爍脈沖將被定位在全局快門(GS)的積分時間內(nèi)，使得筆的脈沖事件將非常精確地被相機(jī)幀捕獲，即使經(jīng)過最后同步脈沖29和39被接收后的0.3秒或更長時間。對所捕獲的相機(jī)幀的序列進(jìn)行分析，并且相機(jī)包括特征提取裝置，可以找到筆的IRED 6的位置和筆的IRED 6的閃爍序列。從分析IRED 6的閃爍序列中得知，能夠識別筆的ID(IDl與ID2)和筆的尖端狀態(tài)，即“尖端按壓”或“尖端釋放”。
[0097]在圖13的頂部，所示帶有IDl的筆的IRED 6典型閃爍序列，其中，四個相的每個短序列，開始于一個初始相(顯示為陰影線的方形(在筆的相I的左側(cè)用31表示)，這是預(yù)留給可選的用于檢測筆的無源逆反射或反射信息5的相機(jī)光源3的閃爍，參照圖15。接下來的三個相是三個筆相，即相1、相2和相3，在圖13的頂部分別用31、32、33表示。需要三個這樣的短序列，以發(fā)出筆的標(biāo)識IDl和筆尖的當(dāng)前狀態(tài)的信號。在圖13上部的表格中描述了 IDl序列中的每個短序列1、2和3，假如在尖端是“按壓”以及尖端是“釋放”的情況下，筆將如何在筆相1、相2和相中3閃爍。
[0098]在圖13的頂部的正下面，所示帶有ID2的筆的IRED 6典型閃爍序列，其中，四個相的每個短序列，開始于一個初始相(顯示為陰影線的方形(在筆的相I的左側(cè)用31表示)，這是預(yù)留給可選的用于檢測筆的無源逆反射或反射信息5的相機(jī)光源3的閃爍，參照圖15。接下來的三個相是三個筆相，即相1、相2和相3，在圖13的頂部分別用31、32、33表示。需要四個這樣的短序列，以發(fā)出筆的特性ID2和筆尖的當(dāng)前狀態(tài)的信號。在圖13底部的表格中描述了 ID2序列中的每個短序列1、2、3和4，假如在尖端是“按壓”以及尖端是“釋放”的情況下，筆將如何在筆相1、相2和相中3閃爍。
[0099]如圖14所示，本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例是交互式裝置4，在這里形成為筆，包括尖端16，取決于波長的濾波器或涂層19，計算裝置17，如微控制器，一個或多個接收器20，一個或多個電池單元18，向不同方向發(fā)射NIR光或射線13的尖端IRED 6，其中的一些射線將碰撞相機(jī)9，并可以通過一個可選的取決于波長的濾波器21。
[0100]如圖15所示，本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例是交互式裝置4，在這里形成為筆，包括尖端16,取決于波長的濾波器或涂層19, 一個或多個逆反射或反射信息5, —個光源3,其中來自光源15A的射線通過5被反射回去，使得一些射線15B將碰撞相機(jī)9，并可以通過一個可選的取決于波長的濾波器21。
[0101]如圖16所示，本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例是交互式裝置4，在這里形成為筆，結(jié)合圖14和圖15的原理，包括一個尖端16，取決于波長的濾波器或涂層19，一個或多個逆反射或反射信息5，一個光源3，其中來自光源15A的射線通過5被反射回去，使得一些射線15B將碰撞相機(jī)9，并可以通過一個可選的取決于波長的濾波器21，計算裝置17如微控制器，一個或多個接收器20，一個或多個電池單元18，向不同方向發(fā)射NIR光或射線13的尖端IRED6，其中的一些射線將碰撞相機(jī)9，并可以通過一個可選的取決于波長的濾波器21。
[0102]圖17中，說明了本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，其中，每個單元I發(fā)送同步(可選地照明)脈沖串29、39以及光源發(fā)送未調(diào)制的閃爍脈沖34。交互式裝置4也可以具有由閃爍脈沖34照明和在曝光快門間隔35內(nèi)由相機(jī)捕獲的逆反射或反射信息，而主動閃爍IRED脈沖被傳輸如31、32、33等，并且相機(jī)在各自的曝光快門間隔36、37、38內(nèi)進(jìn)行捕獲。未調(diào)制的閃爍脈沖34不會干擾脈沖接收器。
[0103]視覺系統(tǒng)的操作原理及其單元的同步已通過參照給出的圖1的示例性的硬件配置進(jìn)行描述。在圖18、圖19、圖20、圖21、圖22、圖23和圖24中，對優(yōu)選實(shí)施例的其他硬件配置進(jìn)行示意性地說明。
[0104]圖18中，硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括如圖1所描述的兩個單元1，來自投影機(jī)2的圖像的更新同步，并且還包括可佩戴的3D快門眼鏡23，通過計算和數(shù)據(jù)收集控制裝置10如微控制器或?qū)Ｓ脭?shù)字電路和無線接收器11、以及可選的無線發(fā)射器12控制，使得該3D快門眼鏡與圖像的更新同步。
[0105]圖19中，硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，包括三個單元1，其中例如在圖1所描述的兩個單元1，一個帶有視頻相機(jī)9的單元I，所述攝像機(jī)9通過計算和數(shù)據(jù)收集控制裝置10如微控制器或?qū)Ｓ脭?shù)字電路和無線接收器11、以及可選的無線發(fā)射器12控制，使得由視頻相機(jī)9捕獲的圖像與數(shù)碼投影機(jī)2的圖像更新同步，使得視頻記錄可以是無閃爍的。
[0106]圖20中，硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括兩個單元1，是基于相機(jī)的輸入裝置，每一單元包括相機(jī)9，相機(jī)9捕獲交互式表面和平板顯示器表面7,帶有可選的光源3照射交互式表面和平板顯示器表面7，每一單元還包括接收器11、發(fā)射器12、計算和數(shù)據(jù)收集裝置10如微控制器或?qū)Ｓ脭?shù)字電路，以及交互式對象4。交互式對象4可包括至少一個無源信息6或一個有源信息6，適于可通過相機(jī)9檢測。交互式對象4可包括所有種類的無源信息5和有源信息6的組合。在這樣的交互式視覺系統(tǒng)22中，相機(jī)9彼此同步，而通過兩個平板顯示器7的圖像更新不同步到相機(jī)9。
[0107]如果交互式對象4是有源的，它們被同步到相機(jī)9，并且可選的光源3可被同步到相機(jī)9。
[0108]圖21中，硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括兩個單元1，這兩個單元是輸入裝置，其中每個單元包括捕獲交互式表面48的相機(jī)9，帶有可選的光源3照射交互式表面48，每個單元還包括接收器11、發(fā)射器12、計算和數(shù)據(jù)收集裝置10如微控制器或?qū)Ｓ脭?shù)字電路，和交互式對象4。交互式對象4可包括至少一個無源光信息5或一個有源光信息6，適于可通過相機(jī)9檢測。交互式對象4可包括所有種類的無源信息5和有源信息6的組合。在這樣的交互式視覺系統(tǒng)22中，相機(jī)9被彼此同步。如果交互式對象4是有源的，它們被同步到相機(jī)9，并且可選的光源3可被同步到相機(jī)9。
[0109]圖22中，硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括包括平板顯示器7的兩個單元1，和包括捕獲交互式表面的相機(jī)9的兩個單元1，交互式表面是帶有光源3的平板顯示器7表面，光源3照射交互式表面和平板顯示器表面7。每個單元I進(jìn)一步包括接收器11、發(fā)射器12、計算和數(shù)據(jù)收集裝置10如微控制器或?qū)Ｓ脭?shù)字電路，和交互式對象4。交互式對象4可包括至少一個無源光信息5或一個有源光信息6，適于可通過相機(jī)9檢測。交互式對象4可包括所有種類的無源信息5和有源信息6的組合。在這樣的交互式視覺系統(tǒng)22中，相機(jī)9可彼此同步。如果交互式對象4是有源的，它們被同步到相機(jī)9，并且可選的光源3可被同步到相機(jī)9。所有的單元I可被同步。
[0110]圖23中，硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括兩個單元1，一個單元是交互式投影機(jī)，這里用PJl表示，該單元包括顯示裝置，即投影機(jī)2將輸出圖像投影到投影和交互式表面47上，另一個單元是可佩戴的交互式眼鏡，包括半透明的顯示眼鏡24，將輸出圖像顯示到虛擬顯示器和交互式表面47，每個單元還包括相機(jī)9，捕獲投影和交互式表面47，帶有可選的光源3，光源3照射投影和交互式表面47，每個單元還包括接收器11、發(fā)射器12、計算和數(shù)據(jù)收集裝置10如微控制器或?qū)Ｓ脭?shù)字電路，和交互式對象4。交互式對象4可包括至少一個無源光信息5或一個有源光信息6，適于可通過相機(jī)9檢測。交互式對象4可包括所有種類的無源信息5和有源信息6的組合。在這樣的交互式視覺系統(tǒng)22中，相機(jī)9彼此同步，而投影機(jī)2所投影的圖像的更新和半透明眼鏡24的虛擬顯示的更新可選地能被同步，用于3D和虛擬現(xiàn)實(shí)的功能，但是在其它方面不需要進(jìn)行同步。如果交互式對象4是有源的，它們被同步到相機(jī)9，并且可選的光源3可被同步到相機(jī)9。
[0111]圖24中，硬件配置包括交互式視覺系統(tǒng)22，所述交互式視覺系統(tǒng)22包括兩個或多個單元I，所述單元包括相機(jī)9，捕獲投影和交互式表面47，帶有可選的光源3，光源3照射投影和交互式表面47，所述單元還包括無線接收器11，無線發(fā)射器12，計算和數(shù)據(jù)收集裝置10如微控制器或?qū)Ｓ脭?shù)字電路，和交互式對象4。單元I可包括數(shù)碼投影機(jī)2，將輸出圖像投影到投影和交互式表面47，如PJl中，或單元I也可以從數(shù)碼投影儀2分離，將輸出圖像投影到投影和交互式表面47，如P2。交互式對象4可包括至少一個無源光信息5或一個有源光信息6，適于被相機(jī)9所捕獲。交互式對象4可包括所有種類的無源信息5和有源信息6的組合。在這樣的交互式視覺系統(tǒng)22中，相機(jī)9彼此同步。如果交互式對象4是有源的，它們被同步到相機(jī)9，并且可選的光源3可被同步到相機(jī)9。
[0112]根據(jù)本發(fā)明的不同的實(shí)施例，以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)基于通用的“即插即用”同步原理被清楚地說明，“即插即用”表示為聽和重復(fù)原理，可在有線和無線配置中使用，并能使用標(biāo)準(zhǔn)的低成本裝置，如NIR接收器和典型地存在于遠(yuǎn)程控制器中的NIR LEDs以及存在于遠(yuǎn)程控制器中的基于脈沖RF的接收器和傳送器。示例性的配置將只以時間的3/8*500 μ s/37500 μ s ^ 0.5 %發(fā)送，從而IR/NIR遠(yuǎn)程控制器的使用將不會受到影響。基于脈沖串的RF發(fā)射器和接收器也可以被使用，并且通常需要只以時間的1/8*60μ s/37500y S^0.02%傳送。這意味著基于RF的遠(yuǎn)程遙控器也不會被此同步影響。
[0113]在一個優(yōu)選實(shí)施例中的同步可以利用不頻發(fā)的短脈沖串在至少30ms間隔，并具有4Hz平均脈沖串頻率，以及NIR/IR脈沖長度可低至500 μ S。
[0114]本發(fā)明非常適合于低成本的交互式裝置，適合于高品質(zhì)和帶有可低成本的微控制器以及可編程裝置的精確的曝光控制器。本發(fā)明也非常適合于利用可編程的低成本CMOS成像傳感器。在CMOS成像傳感器中使用可編程功能的發(fā)明方案，通過臨時改變垂直消隱期很快調(diào)整信號相，結(jié)合用于精細(xì)同步的基于XVCO控制晶體的時鐘合成器，提供非?？焖佟⒖煽亢偷统杀镜耐?。
[0115]對上述描述的本發(fā)明的各方面和實(shí)施例組合的變型和變化，不脫離權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍，如不同的實(shí)施方案、各方面及其組合僅僅是優(yōu)選的并且是可選的。例如
“包含”，“包括”，“合并”，“由......組成”，“具有”和“是”的表現(xiàn)形式，被用于描述和請求保護(hù)的本發(fā)明意在被解釋為以非排他性的方式，即允許沒有明確描述的項(xiàng)目，部件或元件也可以存在。參照單數(shù)還應(yīng)當(dāng)解釋為與復(fù)數(shù)有關(guān)。所附的權(quán)利要求中，包括再括號內(nèi)的標(biāo)號旨在幫助理解權(quán)利要求，且不應(yīng)被解釋為以任何方式限制這些權(quán)利要求保護(hù)的主題。
【權(quán)利要求】
1.一種視覺系統(tǒng)(22)，包括一個或多個單元(I)，其中，所述單元(I)是顯示單元(2，7，24)或視頻相機(jī)(9)，或二者的組合，且所述單元具有接收器(11);其特征在于， 所述單元包括發(fā)射器(12)，所述發(fā)射器(12)會啟動發(fā)射不頻發(fā)的、短的重復(fù)脈沖串，如果所述接收器(11)沒有接收到所述脈沖串；否則通過所述發(fā)射器(12)發(fā)射延遲的短脈沖與所述不頻發(fā)的、短的重復(fù)脈沖串同步，以使所述視覺系統(tǒng)(22)中的所有單元(I)彼此同步，而所述不頻發(fā)的短的重復(fù)脈沖串不會干擾其他目的的遠(yuǎn)程控制器的普通使用，也不會被其干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，一個或多個所述相機(jī)包括光源(3)，所述光源(3)根據(jù)所述脈沖串進(jìn)一步同步到所述相機(jī)(9)的曝光快門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述光源(3)是在近紅外范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述光源(3)是在可見光范圍內(nèi)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，一個或多個所述相機(jī)(9)與有源近紅外交互式對象(4)相配合，所述有源近紅外交互式對象(4)包括有限的波長范圍內(nèi)的至少一個近紅外光源￠)，根據(jù)被包括于所述交互式對象(4)的接收器(20)和微控制器單元(17)所接收到的所述脈沖串，所述光源(6)進(jìn)一步與所述相機(jī)(9)的曝光快門同止/J/ O
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述交互式對象(4)是筆、橡皮擦、激光筆、觸筆、筆刷、指點(diǎn)桿、噴霧罐、標(biāo)記或尺子或以上的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述的近紅外光源(6)發(fā)射同步閃爍序列，以發(fā)送所述交互式對象(4)的識別信號和所述交互式對象(4)的尖端開關(guān)狀態(tài)信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述近紅外光源(6)發(fā)射同步閃爍序列，以發(fā)送所述交互式對象(4)的識別信號和所述交互式對象(4)的按鈕狀態(tài)信號。 SB.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述近紅外光源(6)發(fā)射同步閃爍序列，以發(fā)送所述交互式對象(4)的識別信號和所述交互式對象(4)的用戶輸入的動作狀態(tài)信號。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，一個或多個所述相機(jī)(9)與無源交互式對象(4)如筆、橡皮擦、激光筆、觸筆、筆刷、指點(diǎn)桿、噴霧罐、標(biāo)記、尺子、手指或手相配合，其中，所述相機(jī)(9)的曝光快門與所述脈沖串同步。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述交互式對象(4)顯示出一個或多個光學(xué)信息(5,6，19),設(shè)置光學(xué)信息以被所述相機(jī)(9)檢測。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)信息(5)或所述光學(xué)圖像(19)是逆反射，使得反射光線(15B)大體上以與入射光線(15A)光源(5)相同的方向返回。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)信息(5，6)或所述光學(xué)圖像(5, 6, 19)包括取決于波長的濾波器(16, 19)或涂層(16, 19)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10，11或12所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)信息(5，6)或所述光學(xué)圖像(5，6，19)在有限的波長范圍內(nèi)是可檢測的。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述相機(jī)(9)包括一個或多個光學(xué)濾波器(21)，所述光學(xué)濾波器(21)可以遮擋或包括所述對象(4)，所述對象(4)在對應(yīng)的波長范圍內(nèi)發(fā)射光(13)或反射光(15B)，或發(fā)射光(13)和反射光(15B)。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，與尖端(16)被釋放時相比，如果尖端(16)被按壓，與所述交互式對象(4)有關(guān)的所述光學(xué)信息(5，6)、所述光學(xué)圖像(5,6, 19)、所述濾波器(19)或所述涂層(19)由相機(jī)(9，27)顯示出可檢測的變化。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述投影機(jī)(2)或顯示器(7)中的兩個或多個彼此同步，以呈現(xiàn)較大或較寬的完全同步的圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，有源3D快門眼鏡(23)被同步，以實(shí)現(xiàn)較大或較寬的完全同步的3D顯示器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示器(7)是透明的視頻眼鏡(24)，其與所述相機(jī)(9)和所述交互式對象(4)同步，以成為可佩戴的交互式透明3D顯示器。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，每個所述單元(I)包括計算裝置(10)和數(shù)據(jù)收集裝置(10)，使得每個所述短脈沖的起始時間作為時間序列被記錄在數(shù)據(jù)存儲器中，并且產(chǎn)生內(nèi)部精確的同步信號，所述同步信號基于源自平均化所述記錄的時間序列的頻率和相位。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，定時發(fā)生器(25)產(chǎn)生所述內(nèi)部同步信號，通過基于電壓控制晶體的時鐘合成器(26)輸出計時，并且所述內(nèi)部同步信號和每個脈沖串的起始時間之間的相位差被記錄并取平均值，所述平均相位差用以調(diào)整所述控制電壓直至達(dá)到最小的平均相位差。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述定時發(fā)生器(25)利用曝光快門信號輸出，對所有、對每個由所述時鐘合成器(26)輸出計時的圖像傳感器(27)的第N個視頻圖像幀都適用，其中N是自然數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19，20或21所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，在檢測兩個連續(xù)的具有預(yù)期長度和預(yù)期間隔的所述短的頻閃之后，當(dāng)所述相機(jī)(9)的曝光快門打開時，所述有源交互式裝置(4)閃爍短的近紅外脈沖，在三個為發(fā)送其標(biāo)識和尖端開關(guān)狀態(tài)信號的連續(xù)視頻幀中的至少一個，適于通過所述相機(jī)(9)和所述計算裝置(10)來檢測。
23.根據(jù)權(quán)利要求19，20，21或22所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述光源(3)根據(jù)所述不頻發(fā)的短脈沖串被調(diào)制，用未經(jīng)調(diào)制的短脈沖照明或關(guān)閉。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述接收器(11，20)和所述發(fā)射器(12)利用近紅外光傳輸。
25.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述接收器(11，20)和所述發(fā)送器(12)利用射頻傳輸。
26.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述接收器(11，20)和所述發(fā)射器(12)被連接到雙向電線路。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述接收器(11，20)和所述發(fā)射器(12)被連接到雙向光纖線路。
28.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的視覺系統(tǒng)(22)，其特征在于，所述顯示單元是數(shù)碼投影機(jī)⑵。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-27任一所述的視覺系統(tǒng)(22)，其特征在于，所述顯示單元是平板顯不器(7)。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-27任一所述的視覺系統(tǒng)(22)，其特征在于，所述顯示單元是半透明顯示眼鏡(24)。
31.一種同步視覺系統(tǒng)(22)的方法，所述同步視覺系統(tǒng)(22)包括一個或多個單元(I)，其中，所述單元(I)是顯示單元(2,7,24)或相機(jī)(9)或二者的組合,并且其中所述單元具有接收器(11); 其特征在于， 所述單元包括發(fā)射器(12)，如果所述接收器(11)未接收到不頻發(fā)的、短的重復(fù)脈沖串脈沖串，所述發(fā)射器(12)啟動發(fā)射所述脈沖串；否則通過所述發(fā)射器(12)發(fā)射延遲的短脈沖與所述不頻發(fā)的、短的重復(fù)脈沖串同步，以使所述視覺系統(tǒng)(22)中的所有單元(I)彼此同步，而所述不頻發(fā)的短的重復(fù)脈沖串不會干擾其他目的的遠(yuǎn)程控制器的普通使用，也不會被其干擾。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的同步視覺系統(tǒng)(22)的方法，其特征在于，所述顯示單元是數(shù)碼投影機(jī)(2)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的同步視覺系統(tǒng)(22)的方法，其特征在于，所述顯示單元是平板顯示器(7)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的同步視覺系統(tǒng)(22)的方法，其特征在于，所述顯示單元是半透明顯示眼鏡(24)。
【文檔編號】G06F3/038GK104321720SQ201380013062
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月9日
【發(fā)明者】托爾莫德·恩喬爾斯塔德, 厄于斯泰因·達(dá)姆豪格, 哈爾瓦德·內(nèi)斯, 卡羅爾·馬爾辛·帕夫拉克, 斯維勒·戴爾·摩恩 申請人:愛普生挪威研究發(fā)展公司