交互式顯示系統(tǒng)中的運動補償?shù)闹谱鞣椒?br>【技術領域】
[0001] 本發(fā)明在交互式顯示系統(tǒng)的領域中。本發(fā)明的實施例更具體來說是針對控制裝置 在計算機系統(tǒng)的交互式操作期間所指向的顯示器處的位置的定位。
【背景技術】
[0002] 一般通過使用視覺信息結合口頭語言來增強演講者向觀眾傳達消息的能力。在當 代，使用計算機及相關聯(lián)的顯示系統(tǒng)產(chǎn)生且向觀眾顯示視覺信息已變得普遍，舉例來說，借 助例如可從微軟公司（Microsoft Corporation)購得的POWERPOINT演示軟件程序的應用 程序。對于大量觀眾（例如，在禮堂環(huán)境中），顯示系統(tǒng)通常為投影系統(tǒng)（正面投影或背面 投影）。對于較少量觀眾（例如，在會議室或教室環(huán)境中），平板（例如，液晶）顯示器已成 為流行，尤其隨著這些顯示器的成本近年來已下降。不需要特殊屏幕且因此甚至更容易部 署的新顯示技術（例如，小型投影儀（"微型投影儀"））現(xiàn)正進軍市場。對于向非常少的 觀眾（例如，一個或兩個人）的演示，膝上型計算機的圖形顯示器可滿足演示視覺信息的需 要。在任何情形中，增大的計算機能力與更好且更大的顯示器（其均以更低的成本實現(xiàn)）的 組合已增加基于計算機的演示系統(tǒng)在各種背景（例如，商業(yè)、教育、法律、娛樂）中的使用。
[0003] 典型的基于計算機的演示需要演講者遠離顯示系統(tǒng)而站立以便不阻擋觀眾到視 覺信息的視線。因為視覺演示是計算機產(chǎn)生并且是計算機控制的，所以所述演示能夠被交 互式地控制以允許演講者在演示期間選擇對特定觀眾特別重要的視覺內(nèi)容、視覺信息的注 釋或說明，且允許調(diào)用效果（例如，縮放、選擇到所述演示中的其它地方的（或網(wǎng)上的）信 息的鏈接、將顯示元素從一個顯示位置移動到另一顯示位置及類似者）。此交互性極大地增 強了演示，使其對觀眾來說更有趣且更具吸引力。
[0004] 因此，需要演講者在隔開一段距離的情況下與被顯示的視覺內(nèi)容交互的能力。更 具體來說，因此需要遠程定位的操作者可用來指向被顯示的視覺信息且與被顯示的視覺信 息交互的手持裝置。
[0005] 與本專利共同轉讓且以引用的方式并入本文中的2012年7月10日頒布的標題為 "交互式顯不系統(tǒng)（Interactive Display System) "的第8, 217, 997號美國專利描述一種 交互式顯示系統(tǒng)，其包含構造為包含相機或其它視頻捕獲系統(tǒng)的手持指向裝置的無線人性 化接口裝置（"HID")的交互式顯示系統(tǒng)。所述指向裝置捕獲由計算機顯示的圖像（包含由 計算機插入到被顯示的圖像數(shù)據(jù)中的一或多個人類不可感知的定位目標）。經(jīng)恢復的定位 目標的位置、大小及定向識別遠程指向裝置相對于顯示器的瞄準點。
[0006] 以對應于顯示系統(tǒng)的幀速率的速率執(zhí)行根據(jù)描述于上文引用的第8, 217, 997號 美國專利中描述的方式的指向裝置的瞄準點的定位。更具體來說，通過組合新幀（及其定 位目標）及緊鄰的先前幀（及其互補定位目標），可在顯示每一新數(shù)據(jù)幀時確定新位置。此 方式在許多情形中十分奏效，尤其在在計算機系統(tǒng)中瀏覽及控制圖形用戶接口（例如，指 向并"單擊"圖標、涉及被顯示的窗口及幀的單擊并拖動操作及類似者）的背景中。描述于 第8, 217, 997號美國專利中的此方式的特定益處為定位是"絕對的"，在這個意義上，確定 的結果為顯示器上的特定位置（例如，像素坐標）。根據(jù)此方式實行的定位的準確性在顯示 器與手持裝置之間的各種距離（例如，范圍從與顯示屏物理接觸變化到距離數(shù)十英尺）上 是十分準確的。
[0007] 基于運動傳感器的常規(guī)人性化接口裝置在此項技術中也是已知的。運動傳感器感 測裝置在一序列取樣時間上的運動。運動傳感器的實例包含慣性傳感器（例如，加速度計、 陀螺儀）、磁場傳感器（例如，磁力計）及視覺系統(tǒng)（例如，用于光電鼠標中的視覺系統(tǒng)）。基 于運動傳感器的定位結果是相對的，在這個意義上，不直接確定顯示器的絕對位置，而是， 運動傳感器確定裝置的位置及姿態(tài)，且從所述位置及姿態(tài)確定相對于先前時間點處的被指 向位置的被指向位置。然而，基于運動傳感器的指向裝置進行操作的取樣速率不受顯示器 的幀速率限制且可高得多，從而呈現(xiàn)相對定位的適當配準。此外，與絕對定位需要的計算相 比，需要更少的計算來導出相對定位結果。然而，遺憾的是，因為由這些裝置提供的定位是 相對的，所以漂移或其它誤差可隨時間積累。對于依賴加速度計運動感測的那些裝置來說 誤差加劇，這是因為需要兩個積分來將感測到的加速度轉換成線性距離。因而，基于運動傳 感器的相對定位的準確性通常比絕對定位方式的準確性差。
[0008] 與本專利共同轉讓且以此引用方式并入本文中的2013年9月5日申請的第 S.N. 14/018, 695號共同待決的美國專利申請案描述一種交互式顯示系統(tǒng)，其包含無線指向 裝置及能夠確定指向裝置所瞄準的顯示器的絕對位置及相對位置的定位電路。給定時間處 的絕對位置與相對位置之間的比較用于補償通過運動傳感器確定的相對位置，從而實現(xiàn)由 運動傳感器提供的迅速且頻繁的定位以及由絕對定位提供的優(yōu)秀準確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的實施例提供一種用于快速且準確地確定手持人性化接口裝置在交互式 顯示系統(tǒng)的操作期間所指向的顯示器處的位置的絕對位置的系統(tǒng)及方法。
[0010] 本發(fā)明的實施例提供此系統(tǒng)及方法，其中可使用以顯示系統(tǒng)的幀速率獲取的視覺 信息在系統(tǒng)中執(zhí)行此絕對定位，甚至在用戶正迅速移動指向裝置的情形中也可執(zhí)行此絕對 定位。
[0011] 參考以下說明書連同其圖式的所屬領域的一般技術人員將明白本發(fā)明的實施例 的其它目標及優(yōu)點。
[0012] 本發(fā)明的實施例可實施為交互式顯示系統(tǒng)及操作所述交互式顯示系統(tǒng)的方法，其 中遠程人性化接口裝置包含用于識別所述裝置所指向的顯示器處的絕對位置的圖像捕獲 子系統(tǒng)以及用于檢測指向裝置的相對運動的一或多個運動傳感器。絕對定位是基于顯示在 第一及第二幀中的互補定位目標的感測；將來自第一及第二幀的幀數(shù)據(jù)相減恢復定位目標 圖案同時消去人類可見內(nèi)容。如由運動傳感器感測的指向裝置的幀間相對運動補償幀中的 后一者中的定位目標的位置以對準第一及第二幀中的定位目標，從而促進絕對定位確定。
【附圖說明】
[0013] 圖Ia及Ib為使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的交互式顯示系統(tǒng)實行的演講者演示的示 意透視圖。
[0014] 圖2a及2b為各自說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的交互式顯示系統(tǒng)的呈框形式的電氣 圖。
[0015] 圖3a到3d為說明其中可實施本發(fā)明的實施例的視覺絕對定位系統(tǒng)的操作的顯示 器的視圖。
[0016] 圖4a到4d為說明在相對運動背景中且可在其中實施本發(fā)明的實施例的視覺絕對 定位系統(tǒng)的操作的顯示器的視圖。
[0017] 圖5為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的交互式顯示系統(tǒng)中的定位子系統(tǒng)的功能架構 的呈框形式的功能圖。
[0018] 圖6為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖4的架構的操作的流程圖。
[0019] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例的如用于絕對定位與相對定位之間的協(xié)作的指向裝 置的定向軸的透視圖。
[0020] 圖8為說明根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的交互式顯示系統(tǒng)中的定位子系統(tǒng)的功能 架構的呈框形式的功能圖。
[0021] 圖9為根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的說明圖4的架構的操作的流程圖。
[0022] 圖IOa及IOb為說明基于幀的任一側上的幀之間所感測到的相對運動在所述幀的 圖像捕獲時間處的位置的確定的標繪圖。
[0023] 圖IOc為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的替代實施方案的圖4的架構中的相對定位子 系統(tǒng)的操作的流程圖。
[0024] 圖11為說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一替代實施方案的圖4的架構中的相對定 位子系統(tǒng)的操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 將結合本發(fā)明的實施例中的一或多者描述本發(fā)明，即，如實施為包含觀眾可見的 顯示器的計算機化演示系統(tǒng)，這是因為預期本發(fā)明在應用于此系統(tǒng)時將是特別有益的。然 而，還預期本發(fā)明可結合其它應用來使用，例如游戲系統(tǒng)、由用戶輸入到計算機系統(tǒng)中的通 用事物（general)及類似者。因此，應理解，以下描述僅作為實例提供且不希望限制如所主 張的本發(fā)明的真實范圍。
[0026] 圖Ia說明其中可使用本發(fā)明的實施例的環(huán)境的簡化實例。如圖Ia中展示，演講 者SPKR正使用視覺輔助向觀眾A給出現(xiàn)場演示。在此情形中，視覺輔助呈計算機圖形及文 本的形式，所述計算機圖形及文本由計算機22產(chǎn)生且以對觀眾A可見的方式顯示在房間大 小的圖形顯示器20上。如此項技術中已知，此演示在商業(yè)、教育、娛樂及其它背景中是普遍 的，其中特定觀眾規(guī)模及系統(tǒng)元件差異巨大。圖Ia的簡化實例說明其中觀眾A包含觀看演 示的若干成員或更多成員的商業(yè)環(huán)