擔(dān)、引起定位誤差且在一些情形中引起 絕對定位功能的完全失效。本發(fā)明的實(shí)施例解決此問題，如現(xiàn)將描述。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，定位電路25包含執(zhí)行由指向裝置10所指向的顯示器20處 的位置的"相對"定位的能力。如上文并入的第S. N. 14/018, 695號美國專利申請案中所描 述，相對定位為參考先前位置確定特定位置。在圖2a及2b的交互式系統(tǒng)的背景中，基于指 向裝置10從一個位置到另一位置（例如，在取樣時間之間）的運(yùn)動執(zhí)行相對定位。如此項(xiàng) 技術(shù)中已知且如上文提及，相對定位可以相對高的速率進(jìn)行，這是因?yàn)槠溆嬎阋笸ǔ２?像對絕對定位那樣嚴(yán)格且未必受幀速率約束。
[0049] 因?yàn)橄鄬Χㄎ皇腔谶\(yùn)動感測，所以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在指向裝置10內(nèi)以一 或多種各種方式實(shí)施運(yùn)動感測能力。一種類別的運(yùn)動傳感器在此項(xiàng)技術(shù)中稱為慣性感測， 經(jīng)由所述慣性感測直接感測所述裝置的物理移動；通常，針對三個移動軸中的每一者部署 慣性傳感器。圖2a及2b分別說明指向裝置10中的慣性傳感器17的任選實(shí)施方案?？筛?據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)施的慣性傳感器17的實(shí)例包含加速度計、陀螺儀及磁場傳感器（例 如，磁力計）。替代地或除慣性傳感器17之外，視覺運(yùn)動感測可由指向裝置10中的圖像捕 獲子系統(tǒng)16執(zhí)行。用于視覺運(yùn)動感測的各種方式在此項(xiàng)技術(shù)中是已知的，例如對象配準(zhǔn)及 由常規(guī)光學(xué)軌跡球及鼠標(biāo)及類似者使用的其它技術(shù)。
[0050] 如上文并入的第S.N. 14/018,695號美國專利申請案中所描述，組合由圖2a及2b 的系統(tǒng)中的定位電路25產(chǎn)生的絕對及相對定位結(jié)果以產(chǎn)生最終定位結(jié)果。組合由相對運(yùn) 動感測及定位實(shí)現(xiàn)的快速且頻繁定位與絕對定位的精確性，從而提供交互式顯示系統(tǒng)的經(jīng) 改善定位性能。
[0051] 本發(fā)明的實(shí)施例還利用此相對運(yùn)動感測能力來在其中指向裝置10正在連續(xù)幀的 時間之間移動的情形中（尤其在絕對定位方式涉及減去幀數(shù)據(jù)以檢測人類不可見定位目 標(biāo)圖案的情況中）輔助絕對定位的快速且準(zhǔn)確確定。絕對定位確定中的所得改善在利用上 文并入的第s. N. 14/018, 695號美國專利中描述的傳感器融合方式的系統(tǒng)及方法中具有協(xié) 同益處，這是因?yàn)榻^對定位結(jié)果（其通過相對運(yùn)動感測改善）用于補(bǔ)償相對運(yùn)動感測本身 的誤差。
[0052] 因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，執(zhí)行絕對定位及相對定位兩者且以提高交互式顯示 系統(tǒng)中的定位的響應(yīng)性及準(zhǔn)確性的方式組合其結(jié)果。圖5說明定位電路25的功能或邏輯 架構(gòu)。如上文提及，預(yù)期定位電路25可以各種方式實(shí)施，包含經(jīng)由在計算機(jī)22處或連接到 計算機(jī)22、在指向裝置10內(nèi)或其組合的可編程邏輯電路實(shí)施。在其中可編程邏輯電路實(shí) 現(xiàn)定位電路25的所有或部分的實(shí)施方案中，預(yù)期定位電路25將包含或存取用于存儲程序 指令的適當(dāng)程序存儲器，所述程序指令在由可編程邏輯電路執(zhí)行時實(shí)行下文描述的定位操 作。在例如計算機(jī)22以適合于顯示系統(tǒng)的幀速率在顯示器20處呈現(xiàn)一序列圖像的時間期 間執(zhí)行這些操作。
[0053] 圖5說明根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例的如耦合到定位電路25內(nèi)的絕對定子系統(tǒng)37的 視覺傳感器35。在本發(fā)明的實(shí)施例中，視覺傳感器35對應(yīng)于圖像傳感器14及圖像捕獲子 系統(tǒng)16 (圖2a及2b)，其可操作以在每一圖像捕獲時間（例如，根據(jù)顯示器20的幀速率而 具有周期性）捕獲顯示在顯示器20處的圖像的部分，那些部分包含定位目標(biāo)圖像內(nèi)容。根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如上文相對于圖3a到3d及4a到4d描述，定位目標(biāo)圖像內(nèi)容可為"機(jī) 器可見的"但人類不可見的內(nèi)容，借此可在不中斷向觀眾顯示的信息的情況下確定顯示器 20處的被指向位置。將人類不可見內(nèi)容用于定位在"白板"應(yīng)用中是特別有用的。將每一 圖像捕獲時間的這些圖像數(shù)據(jù)傳送到絕對定位子系統(tǒng)37,以用于進(jìn)行指向裝置10在圖像 被捕獲的時間處所指向的顯示器20處的位置的絕對定位確定。
[0054] 圖5的架構(gòu)中的運(yùn)動傳感器36對應(yīng)于指向裝置10內(nèi)的感測其運(yùn)動的那些傳感 器，且將所感測到運(yùn)動傳送到相對定位子系統(tǒng)38以用于確定顯示器20處的被指向位置的 相對位置的確定。參考圖2a及2b，運(yùn)動傳感器36可以慣性傳感器17的形式實(shí)施。替代地 或與運(yùn)動傳感器36組合，視覺傳感器35可操作以從自顯示器20捕獲的圖像數(shù)據(jù)檢測相對 運(yùn)動。在此情形中，相對運(yùn)動的感測可由以等于或高于幀速率的速率捕獲并處理圖像數(shù)據(jù) 的視覺傳感器35執(zhí)行。相對運(yùn)動的此視覺感測在圖5中由視覺傳感器35到相對定位子系 統(tǒng)38的任選連接指示。在任何情形中，參考圖5,運(yùn)動傳感器36或視覺傳感器35中的任一 者或兩者操作以在各種取樣時間處獲得其測量，且以適當(dāng)形式將那些測量傳送到相對定位 子系統(tǒng)38,相對定位子系統(tǒng)38操作以確定被指向位置的位置變化。
[0055] 相對定位子系統(tǒng)38可由邏輯電路實(shí)現(xiàn)，所述邏輯電路包含執(zhí)行存儲在位于定位 電路25內(nèi)或可由定位電路25存取的程序存儲器中的程序指令的可編程邏輯電路，所述 程序指令（例如）根據(jù)用于相對運(yùn)動定位的常規(guī)算法（其實(shí)例在此項(xiàng)技術(shù)中稱為"對象 配準(zhǔn)"）來實(shí)行相對運(yùn)動定位。預(yù)期參考本說明書的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將在無需過度 實(shí)驗(yàn)的情況下以最適合于特定實(shí)施方案的方式實(shí)施相對定位子系統(tǒng)38的程序指令或邏 輯電路。通過相對定位子系統(tǒng)38進(jìn)行的相對運(yùn)動的確定的特定實(shí)例及經(jīng)由傳感器融合 結(jié)合來自絕對定位子系統(tǒng)37的絕對定位結(jié)果來使用相對定位結(jié)果描述于上文并入的第 S. N14/018, 695號美國專利申請案中。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，相對定位子系統(tǒng)38將其相對定位結(jié)果直接或間接地傳送 到絕對定位子系統(tǒng)37。圖5將此傳送說明為經(jīng)由相對定位子系統(tǒng)38與絕對定位子系統(tǒng)37 之間的信號線SHFT實(shí)行。下文將進(jìn)一步詳細(xì)描述將相對運(yùn)動結(jié)果傳送到絕對定位子系統(tǒng) 37的其它方式。
[0057] 現(xiàn)參考圖6,將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定位電路25利用相對運(yùn)動輔助 其絕對定位功能的操作。在過程41中，圖形適配器27及投影儀21 (在圖2a及2b的實(shí)例 中）顯示與顯示器20處的定位目標(biāo)圖案圖像組合的有效負(fù)載圖像數(shù)據(jù)。有效負(fù)載圖像數(shù) 據(jù)可包含人類可見內(nèi)容，例如演示幻燈片、計算機(jī)屏幕及如可在演示中可使用的類似者；替 代地，有效負(fù)載視覺圖像數(shù)據(jù)可簡單地為用戶可在其上進(jìn)行"書寫"或"繪制"的空白"白 板"，其中僅被感測到的經(jīng)書寫或繪制內(nèi)容出現(xiàn)在中性背景上，如此項(xiàng)技術(shù)中已知。根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施例，定位目標(biāo)圖案圖像呈連續(xù)幀中的有效負(fù)載或背景圖像數(shù)據(jù)的互補(bǔ)調(diào)制的形 式，如上文并入的第8, 217, 997號美國專利中所描述。
[0058] 在過程42中，通過視覺傳感器35(即，圖像捕獲子系統(tǒng)16)以大體上對應(yīng)于顯示 器20的幀速率的取樣速率周期性地感測顯示器20處的圖像。同時，在過程46中，視情況 而定，通過運(yùn)動傳感器36或視覺傳感器35周期性地檢測指向裝置10的相對運(yùn)動。預(yù)期過 程46中的相對運(yùn)動取樣雖然大體上是周期性的，但可與過程42的圖像捕獲異步且以顯著 高于過程42的圖像捕獲的取樣頻率進(jìn)行。然而，在每一情形中，預(yù)期每一經(jīng)取樣數(shù)據(jù)將與 時戳值相關(guān)聯(lián)以促進(jìn)絕對測量與相對測量之間的相關(guān)性。
[0059] 在過程48中，相對定位子系統(tǒng)38確定如在過程46中由運(yùn)動傳感器36或視覺傳 感器35)感測的指向裝置10在取樣時間之間的相對位置的變化。預(yù)期，過程48可根據(jù)許 多常規(guī)技術(shù)中的任一者來說執(zhí)行，這當(dāng)然取決于部署在指向裝置10中的運(yùn)動傳感器36的 類型且取決于視覺傳感器35是否參與相對運(yùn)動確定，如上文論述。概況地說，如果在過程 48的相對運(yùn)動確定中使用指向裝置10中的運(yùn)動傳感器36,那么相對運(yùn)動的此確定將包含 將指向裝置10本身的相對運(yùn)動（即，指向裝置10的"主體框架（body frame) "的移動）變 換成顯示器20的像素中的距離。如上文并入的第S. N. 14/018, 695號美國專利申請案中所 描述，如由先前絕對定位結(jié)果確定（例如，基于圖像捕獲子系統(tǒng)16的視場中的定位目標(biāo)的 大?。┑膹娘@示器20到指向裝置10的距離可用于將主體框架移動變換成顯示器20處的 被指向位置的相對運(yùn)動。相反地，如果在相對運(yùn)動確定中使用視覺傳感器35,那么可在不將 主體框架運(yùn)動轉(zhuǎn)換成基于像素的距離的情況下執(zhí)行過程48。
[0060] 在過程50中，相對定位子系統(tǒng)38計算指向裝置10在通過視覺傳感器35在顯示 在顯示器20處的一對幀中捕獲圖像的時間之間的相對運(yùn)動。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，這 兩個時間將對應(yīng)于其中顯示且捕獲互補(bǔ)定位目標(biāo)60的連續(xù)幀j，j+Ι中的時間。如果兩個 取樣類型實(shí)際上是同步的（例如，在對應(yīng)于幀j，j+l內(nèi)的圖像捕獲時間的取樣時間處感測 相對運(yùn)動），那么可容易地確定這兩個幀時間j，j+Ι之間的相對運(yùn)動的計算。
[0061] 然而，如上文提及，預(yù)期過程46的相對運(yùn)動感測可與過程42