JP4132061B2

JP4132061B2 - アレーセンサーポインティング入力システム及びその方法（ｐｏｉｎｔｉｎｇｉｎｐｕｔｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇａｒｒａｙｓｅｎｓｏｒｓ）

Info

Publication number: JP4132061B2
Application number: JP2005170774A
Authority: JP
Inventors: 立文丁
Original assignee: 微光科技股▲分▼有限公司
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: US7956842B2; TW200540716A; JP2005353071A; TWI291122B; US20060007134A1

Description

本発明はスクリーン上に直接入力するシステム及びその方法に係り、特に、アレーセンサーポインティング入力システム及びその方法に関する。

現在情報システムへの入力方法は主にキーボード（keyboard）、マウス（mouse）、トラックボール（trackball）、ライトペン（light pen）及びタッチパネル（touch panel）等の数種類がある。トラックボールの入力方法は縦型の大面積スクリーン上への書き込みに応用することが不適合である。ライトペンの構造は例えば陰極線管（Cathode-Ray Tube；ＣＲＴ）スクリーンというスキャンスクリーン（scanning screen）への入力にのみ適用されるが、高解像度（high resolution）のスクリーン上への応用が効かない。タッチパネルを大型スクリーンに応用するときは位置決め（positioning）し難い及び携帯に不便などの欠点がある。従来のセンサー入力方法は一般光学用レンズに明確なバレル或いはピンクッション変形（barrel or pincushion distortion）を有するため、使用中に人為的ミス或いは設備装置への接触による影響を受けることにより本来のアラインメント効果が消失して使用の中断がおきてしまう。これにより、現在の情報システム内において、縦型の大面積スクリーン上への入力において、やはり単一のキーボード及びマウスによるコンピュータでしなければならないが、多くの入力或いは意見交換を必要とする時、単一の入力設備では実際に不便なものとなる。
これにより、アラインメントに便利で、精度を有した位置決め及び高解像度を具えたアレーセンサーポインティング入力システム及びその方法を考えた。

本発明の主要な目的は、アレーセンサーポインティング入力システム及びその方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、縦型の大型スクリーンに応用した入力システム及びその方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、アレーセンサーポインティング入力システム及びその方法において、ポインタでスクリーンスクリーン上において光点を入力し、該アレーセンサーを経て該スクリーンに対する撮影によって第一データを識別システムに出力して識別を行い、該識別システムが該アレーセンサーの光学用レンズ（optical lens）の光学的変形パラメーターと空間における回転と変位量のパラメーターに基づいて該第一データ内から該入力光点を識別して第二データを情報システムで決定することを包含し、該第二データには該入力光点の該スクリーン上における位置情報を包含し、該情報システムから発生する関連出力を該スクリーン上に表示させる。

更に、上述の目的を達成するため、アレーセンサーポインティング入力システムには第一バッファでアレーセンサーが該スクリーンに対するアラインメント用の光学入力の撮影によって出力したアラインメント用データ及び予定の参照データを保存し、プロセッサは画像識別ソフトウェア及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラムを利用して該アラインメント用データと参照データ間の多数個の対応点の相対位置及び三次元空間の相関関係を分析することで、空間における回転と変位量のパラメーターを取得し、該多数個の対応点の三次元空間座標点の相対位置を比較し、またレンズ変形公式を利用して該アレーセンサーの光学用レンズの光学的変形パラメーターを取得し、第二バッファが該光学的変形パラメーター及び空間における回転と変位量のパラメーターを保存し、ポインタで該アレーセンサーが該スクリーンに対する撮影によって第一データを出力するために該スクリーン上に光点を入力し、及び識別システムが、該光学的変形パラメーターと空間における回転と変位量のパラメーターに基づいて該第一データ内から該入力光点を識別することによって第二データを表示システムに出力し、該表示システムが該第二データに基づいて関連出力を発生して該スクリーン上に表示することを含むことにある。

（空間座標の変換）
図１はアレーセンサーを使用する空間システム１０内において、アレーセンサー１２の焦点面１４と原点の距離をＬ、空間内の点Ｍ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を焦点面１４上における結像をｍ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｍ（Ｘ＊Ｌ／Ｚ，Ｙ＊Ｌ／Ｚ，Ｌ）とする。光学レンズ１６の変形を考慮した場合、該レンズの変形量はこの中心点において極座標式の対称（polar symmetricity）を形成し、これによりまず光学レンズ１６がアレーセンサー１２に相対する中心点位置を見つけ出し、また本来の座標システムを極座標システムに変換（transform）することによって、三次元空間の相関関係の処理を実施する。

この中で、マトリクスＡはアレーセンサー１２と光学レンズ１６で組み合わされた変換マトリクス、ｆ_xとｆ_yがＸ軸とＹ軸上の焦点距離を代表し、ｃ_xとｃ_yは光学レンズ１６がアレーセンサー１２上における結像の中心点、ｘとｙがｃ_xとｃ_yを中心点としたアレーセンサー１２上における座標を代表し、マトリクスＲとマトリクスＴが三次元空間内の回転角（rotation angle）と位移量で形成する変換マトリクスで、ｋ₁が二次半径方向の変形量（second-order radial distortion）、ｋ₂が四次半径方向の変形量（forth-order tangent distortion）、ｐ₁が二次接線方向の変形量（second-order tangent distortion）、ｐ₂が四次接線方向の変形量（forth-order radial distortion）とする。

（アラインメント手順の第一実施例）
図２のアラインメント手順２０ａはアレーセンサーポインティング入力システムに前面投射型プロジェクターを包含した情報システム上に応用である。まずスクリーン２１ａに対してアラインメント用の光学入力を行い、例えばアレーセンサー２２ａ上のレーザービーム（laser beam）２４ａを利用してスクリーン２１ａ上の光点群（light spots）の投射或いはアレーセンサー２２ａ上の表示ウインドウ（viewing window）２５ａからアレーセンサー２２ａの撮影範囲を見て確認、及び前面投射型プロジェクター２３ａを利用してスクリーン２１ａに対してアラインメント用の参照画像を投射し、該アラインメント用の参照画像に標準識別パターンとして、例えば図３で示すチェッカー盤パターン３０、ブロックパターン３２或いはクロスパターン３４、或いはその他任意の予定パターンを包含する。次にアレーセンサー２２ａを利用してスクリーン２１ａ上のアラインメント用の参照画像を撮影することによってアラインメント用データ２６ａをコンピュータシステム２７ａに出力し、アラインメント用データ２６ａにはアレーセンサー２２ａがスクリーン２１ａ上から読み込む標準識別パターンの位置情報を包含し、画像識別ソフトウェア（image identifying software）及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラム（spatial displacement and rotation calculation tool programs）２８ａを利用してアラインメント用データ２６ａと予定の参照データ間の多数個の対応点の相対位置及び三次元空間相関関係を分析することによって、空間における回転と変位量のパラメーターを取得して、該パラメーターが即ちスクリーン２１ａとアレーセンサー２２ａ間の三次元空間の相互対応の変換関係を示している。さらに該多数個の対応点間の三次元空間座標点の相対位置を比較し、またレンズ変形公式を利用してアレーセンサー２２ａの光学用レンズの光学的変形パラメーターを取得することで、一歩進んでスクリーン２１ａとアレーセンサー２２ａ間の三次元空間位置の相関関係の精度を修正し、このようにスクリーン２１ａとアレーセンサー２２ａ間のアラインメント手順を完成する。ある実施例内において、アラインメント手順２０ａ内において使用するレンズ変形公式に公式４を包含する。スクリーン２１ａは平面、規則性曲面或いは不規則性曲面のスクリーンとすることができる。スクリーン２１ａが規則性曲面或いは不規則性曲面である場合、空間変換の数学関数が複雑になるため、双一次の内挿法（bilinear interpolation）を利用することで、アラインメント用データ２６ａと予定の参照データ間の多数個の対応点の三次元空間座標点の相対位置を分析することによって、スクリーン２１ａとアレーセンサー２２ａ間の三次元空間の相互対応の変換関係を取得する。

（アラインメント手順の第二実施例）
図４のアラインメント手順２０ｂはアレーセンサーポインティング入力システムに背面投射型プロジェクターを包含した情報システム上に応用である。まずスクリーン２１ｂに対してアラインメント用の光学入力を行い、例えばアレーセンサー２２ｂ上の表示ウインドウ２５ｂから見る或いはアレーセンサー２２ｂ上のレーザービーム２６ｂを利用してスクリーン２１ｂ上の光点群へ投射してアレーセンサー２２ｂ上の撮影範囲を確認し、及びポインタ２４ｂでスクリーン２１ｂ上の多数個の所定位置を利用して光点を入力すると、該光点が反射鏡２７ｂでアレーセンサー２２ｂ上に反射される。背面投射型プロジェクター２３ｂから反射鏡２７ｂを経てスクリーン２１ｂ上に投射される強い光がアレーセンサー２２ｂ上に反射されて高輝度の光点を発生し、識別の困難が生じる可能性あるため、アレーセンサー２２ｂの前方にフィルター２８ｂを設けて背面投射型プロジェクター２３ｂからの強い光をろ過し、背面投射型プロジェクター２３ｂからの強い光とポインタ２４ｂから来る光点を分離する。次にアレーセンサー２２ｂで反射鏡２７ｂからアレーセンサー２２ｂに反射するアラインメント用入力光点を撮影してアラインメント用データ２９ｂをコンピュータシステム３０ｂに出力し、アラインメント用データ２９ｂにはアレーセンサー２２ｂがスクリーン２１ｂ上から読み込むアラインメント用入力光点の位置情報を包含し、画像識別ソフトウェア及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラムを利用してアラインメント用データ２９ｂと予定の参照データ間の多数個の対応点の相対位置及び三次元空間相関関係を分析することによって、空間における回転と変位量のパラメーターを取得して、該パラメーターが即ちスクリーン２１ｂとアレーセンサー２２ｂ間の三次元空間の相互対応の変換関係を示している。このようにスクリーン２１ｂとアレーセンサー２２ｂ間のアラインメント手順を完成する。ある実施例内において、スクリーン２１ｂは平面、規則性曲面或いは不規則性曲面のスクリーンとすることができる。スクリーン２１ｂが規則性曲面或いは不規則性曲面である場合、空間変換の数学関数が複雑になるため、双一次の内挿法を利用することで、アラインメント用データ２９ｂと予定の参照データ間の多数個の対応点の三次元空間座標点の相対位置を分析することによって、スクリーン２１ｂとアレーセンサー２２ｂ間の三次元空間の相互対応の変換関係を取得する。

（アレーセンサーポインティング入力システムの第一実施例）
図５のアレーセンサーポインティング入力システム４０は単一の前面投射型プロジェクター４１と単一のアレーセンサー４２を包含したシステムに応用である。図２に記述した過程に従ってアラインメント手順２０ａを完成した後、ポインタ４６を利用して直接スクリーン４３上に入力を行うことができる。ポインタ４６でスクリーン４３上に投射した入力光点４７はアレーセンサー４２の撮影を経ることによって第一データをコンピュータシステム４４に出力し、該第一データには入力光点４７の画像情報を包含し、コンピュータシステム４４には入力光点４７を識別することに用いる識別システム４９を包含し、該識別システムがアラインメント手順２０ａ内で得たスクリーン４３とアレーセンサー４２間の変換関係に基づいて第二データを前面投射型プロジェクター４１に出力し、該第二データには入力光点４７がスクリーン４３上の位置情報を包含し、前面投射型プロジェクター４１が該第二データに基づいた関連出力を発生させてスクリーン４３上に表示する。図５内において、該関連出力は光点４７の画像である。その他の実施例内において、該関連出力にはカーソル（ｃｕｒｓｏｒ）を光点４７の位置上に移動或いはポインタ４６のコマンドに対応して発生する入力を包含する。システム４０内において、アレーセンサー４２の前方に光学レンズ４５及びフィルター４８を具え、スクリーン４３上の画像をアレーセンサー４２上に結像及び不必要なノイズをろ過することによって、識別システムの識別効果を増強する。

（アレーセンサーポインティング入力システムの第二実施例）
図６のアレーセンサーポインティング入力システム５０は単一の前面投射型プロジェクター５１と多数個のアレーセンサー５２を包含したシステムに応用である。図２に記述した過程に従ってアラインメント手順２０ａを完成した後、ポインタ５４を利用して直接スクリーン５３上に入力を行うことができる。多数個のアレーセンサー５２が異なる方向からスクリーン５３に対して撮影を行い、主要アレーセンサーが画像を撮影できない場合、直ちにその他のアレーセンサーに切り換えて撮影を行い、これにより死角の無い全面観測を行うことができる。多数個のアレーセンサー５２を使用してスクリーン５３に撮影するために、スクリーン５３を大きくすることができることで、撮影の死角がなくなる。ポインタ５４を利用してスクリーン５３上において入力を実施する細節は図５の実施例を参考にする。図６中の識別システムを省略して表示しない。

（アレーセンサーポインティング入力システムの第三実施例）
図７のアレーセンサーポインティング入力システム６０は多数個の前面投射型プロジェクター６１、多数個のアレーセンサー６２と多数個のポインタ６３を包含したシステムの応用である。スクリーン６４を多数個のエリアに区画し、各エリアは１個の前面投射型プロジェクター６１が表示と１個のアレーセンサー６２が撮影を担当することで、解像度を向上する。図２に記述した過程に従ってアラインメント手順２０ａを完成した後、ポインタ６３を利用して直接スクリーン６４上に入力を行うことができる。多数個のポインタ６３を同時に使用することでマルチ入力或いは意見交換機能を満たすことができので、設備装置を追加する必要がなくなる。ポインタ６３を利用してスクリーン６４上において入力を実施する細節は図５の実施例を参考にして下さい。図７中の識別システムを省略して表示しない。

（アレーセンサーポインティング入力システムの第四実施例）
図８のアレーセンサーポインティング入力システム７０は、背面投射型プロジェクターを包含して情報システム上に応用したものである。図４記述の過程に従ってアラインメント手順２０ｂを完成した後、ポインタ７５を利用して直接スクリーン７３上において入力を行うことができる。背面投射型プロジェクター７１は反射鏡７４を介してスクリーン７３上に画像を投射し、反射鏡７４もアレーセンサー７２がスクリーン７３に対する撮影の実施をサポートする。ポインタ７５でスクリーン７３上に投射した入力光点７６が反射鏡７４によってアレーセンサー７２にまで反射され、アレーセンサー７２の撮影を経て第一データをコンピュータシステム（図中に表示していない）に出力して識別を行い、該第一データには入力光点７６の画像情報を包含し、コンピュータシステムがアラインメント手順２０ｂ内においてスクリーン７３とアレーセンサー７２間の変換関係で取得したものに基づいて第二データを背面投射型プロジェクター７１に出力し、背面投射型プロジェクター７１が該第二データに基づいた関連出力を発生させてスクリーン７３上に表示する。図８内において、該関連出力は光点７６の画像である。その他の実施例内において、該関連出力にはカーソル（cursor）を光点７６の位置上に移動或いはポインタ７５のコマンドに対応して発生する入力を包含する。背面投射型プロジェクター７１からスクリーン７３上に投射される強い光がアレーセンサー７２上に反射されて高輝度の光点を発生た場合、識別の困難が生じる可能性あるため、アレーセンサー７２の前方にフィルター７８を設けて背面投射型プロジェクター７１からの強い光をろ過し、背面投射型プロジェクター７１からの強い光とポインタ７５から来る光点を分離することにより、判定率及び重複性が増加する。

（アレーセンサーポインティング入力システムのハードウエア実施例）
図９のアレーセンサーポインティング入力システム８０内において、表示システム８１で画像をスクリーン８２上に表示、アレーセンサー８３をスクリーン８２に対する撮影、ポインタ８７で入力光点をスクリーン８２上に投射することに用い、第一バッファ（buffer）８４でアレーセンサー８３が該スクリーン８２に対するアラインメント用の光学入力の撮影によって出力したアラインメント用データ及び予定の参照データを保存し、第一プロセッサ８５内には画像識別ソフトウェア及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラムを含み、該アラインメント用データと該参照データ間の多数個の対応点の相対位置及び三次元空間の相関関係を分析することで、空間における回転と変位量のパラメーターを取得して、該多数個の対応点の三次元空間座標点の相対位置を比較し、またレンズ変形公式を利用してアレーセンサー８３の光学用レンズの光学的変形パラメーターを取得して、第二バッファ８６内に保存し、ポインタ８７でスクリーン８２に光点を入力する場合、アレーセンサー８３がスクリーン８２に対して撮影することによって第一データを発生して識別システム８８に与え、第一データには入力光点の画像情報を包含し、識別システム８８は第二バッファ８６内に保存する光学的変形パラメーターと空間における回転と変位量のパラメーターに基づいて、第一データ内から入力光点の識別によって第二データを表示システム８１に出力し、該第二データには入力光点がスクリーン８２上の位置情報を包含し、表示システム８１が該第二データに基づいた関連出力を発生させてスクリーン８２上に表示する。ある実施例内において、レンズ変形公式に公式４を包含する。本実施例内において、識別システム８８には第三バッファ８８ａが第一データを保存し、レジスタ８８ｃが設定の光点特徴条件を提供し、第二プロセッサ８８ｂが入力光点を検査することで、該光点特徴条件を満たした画素及びその隣接画素を同一光点とし、該光点の位置、大きさ、平均的な輝度、色相、長≡及び面積等情報の計算を含み、これら情報も全て第二データ内に包含することができることにより、表示システム８１がスクリーン８２上で表示する出力及び如何にしてスクリーン８２上で該出力を表示するかを決定する。

本明細書で説明する発明において、使用するスクリーン８２は平面、規則性曲面或いは不規則性曲面のアクティブな（active）スクリーン或いはパッシブの（passive）スクリーンとすることができ、この中の、アクティブなスクリーンには、ＣＲＴスクリーン、液晶（Liquid Crystal）スクリーン、プラズマ（plasma）スクリーン或いは背面投射型プロジェクタースクリーンを包含し、パッシブのスクリーンには前面投射型プロジェクターの散乱（scattering）スクリーンを包含する。全てのデータは同様のコンピュータシステム内或いは独立のコンピュータシステム内において処理と識別を行うことができる。

（アレーセンサーポインティング入力システムのアラインメント手順チャート図）
図１０のアラインメント手順チャート９０内において、まずステップ９１内でアレーセンサー撮影の範囲を確定し、次にステップ９２内においてスクリーンに対してアラインメント用の光学入力を行い、ステップ９３内においてアレーセンサーでスクリーン上のアラインメント用の光学入力を撮影し、さらにステップ９４内においてアラインメント用データを出力させ、ステップ９５内においてアラインメント用データと予定の参照データの比較を行い、さらにステップ９６内においてアレーセンサーの光学用レンズの変形パラメーター及び空間における回転と変位量のパラメーターを取得することで、スクリーンとアレーセンサー間の三次元空間の相関関係のアラインメントを完成する。

（アレーセンサーポインティング入力方法のチャート図）
図１１のアレーセンサーポインティング入力方法のチャート１００内において、図１０のアラインメント手順９０を完成した後、ステップ１０１内においてポインタを利用してスクリーン上に光点を入力し、ステップ１０２内においてアレーセンサーがスクリーンに対して撮影を行い、さらにステップ１０３内において第一データを出力し、ステップ１０４内において入力光点を識別し、ステップ１０５内において関連出力をスクリーン上に表示する。

（ポインタの実施例）
図１２に示すとおり、ポインタ１１０には１組の異なる特性の光源１１２、数個の押ボタン１１３、ローラ１１４、及び１個の開閉手段１１５を包含する。光源１１２はスクリーンに対する入力光点に用い、押ボタン１１３及びローラ１１４は光源１１２の輝度、色相、大きさ及び形状等の特徴に切り換えることに用いる。異なる光学特徴は動くトリガー信号と見なすことができ、例えばマウスの左ボタンを押圧することである。光源１１２には特殊波長或いは特殊点滅の光源を包含し、環境光源或いは表示システムに使用する光源と区別し、またアレーセンサーの感光特性と両立し、指示信号を示すことに用いることができる。光源１１２は例えば赤外線（Infrared；ＩＲ）発光ダイオード（Light-emitting Diode；ＬＥＤ）、可視光発光ダイオード或いはレーザー光を使用する。開閉手段１１５には接触式或いは非接触式の開閉手段を包含し、ポインタ１１３とスクリーンの接触状況を表示することに用いることができ、例えば入力状態の有無のような異なる入力効果を示す。例えば開閉手段１１５にアナログ出力の特性を具える場合、入力圧力の大きさを示すことができ、ペンタッチの重さを示すことができる。ポインタ１１０をペンとして、直接スクリーン上への入力に用いることができる。例えば開閉手段１１５を押してスクリーン上に入力光点を表示する場合、スクリーン上の光点を移動させてラインを表示する。ポインタ１１０もマウス機能として実施することに用いることができ、例えばワンクリック（one click）、ダブルクリック（double click）或いはドラッグである。

（光点識別の実施例）
図１３は本発明に基づいた入力光点を識別する表示図である。アレーセンサー上で結像する光点は通常数十個或いは数百個の画素の大きさに相当し、また１個の画素のみではないことから、アレーセンサーから取得した光点は空間上において光学固有値（例えば輝度）の分布１２０を具える。予定設定された背景ノイズ１２１及び閾値１２２に基づいて入力光点を決定し、例えば光点固有値の極大値の位置１２３を該光点の位置、或いは光点固有値の平均重心値の位置１２４を計算して該光点の位置、或いは光点固有値の閾値より大きい部分の中心点位置１２５を該光点の位置とすることにより、有効的に背景ノイズの干渉を除去できると共に高安定性及び高精度の要求を満たすことができる。

光点の位置を確認した後において、更に一歩進んで光点の位置を保存することで、光点位置の連続移動の判断及び光点の相対移動位置の監視に提供される。光点の相対移動位置を１個の動くトリガー信号或いはペンの勢いの判別情報とすることができる。

アレーセンサーを使用した空間システムを示す概略図である。本発明のアラインメント手順に基づいた第一実施例を示す概略図である３個の標準識別パターン事例を示す概略図である。本発明のアラインメント手順に基づいた第二実施例を示す概略図である。本発明のアレーセンサーポインティング入力システムに基づいた第一実施例を示す概略図である。本発明のアレーセンサーポインティング入力システムに基づいた第二実施例を示す概略図である。本発明のアレーセンサーポインティング入力システムに基づいた第三実施例を示す概略図である。本発明のアレーセンサーポインティング入力システムに基づいた第四実施例を示す概略図である。本発明のアレーセンサーポインティング入力システムに基づいたハードウエアの実施例を示す概略図である。本発明のアレーセンサーポインティング入力システムに基づいたアラインメント手順を示す概略図である。本発明のアレーセンサーポインティング入力方法に基づいたチャート図を示す概略図である。本発明に基づいたポインタの実施例を示す概略図である。本発明に基づいた光点識別を示す概略図である。

符号の説明

１０アレーセンサーを使用する空間システム、１２アレーセンサー、１４焦点面、１６光学レンズ、２０ａアラインメント手順、２１ａスクリーン、２２ａアレーセンサー、２３ａ前面投射型プロジェクター、２４ａレーザービーム、２５ａ表示ウインドウ、２６ａアラインメント用データ、２７ａコンピュータシステム、２８ａ画像識別ソフトウェア及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラム、２０ｂアラインメント手順、２１ｂスクリーン、２２ｂアレーセンサー、２３ｂ背面投射型プロジェクター、２４ｂポインタ、２５ｂ表示ウインドウ、２６ｂレーザービーム、２７ｂ反射鏡、２８ｂフィルター、２９ｂアラインメント用データ、３０ｂコンピュータシステム、３０チェッカー盤パターン、３１ａ画像識別ソフトウェア及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラム、３２ブロックパターン、３４クロスパターン、４０アレーセンサーポインティング入力システム、４１前面投射型プロジェクター、４２アレーセンサー、４３スクリーン、４４コンピュータシステム、４５光学レンズ、４６ポインタ、４７入力光点、４８フィルター、４９識別システム、５０アレーセンサーポインティング入力システム、５１前面投射型プロジェクター、５２アレーセンサー、５３スクリーン、５４ポインタ、６０アレーセンサーポインティング入力システム、６１前面投射型プロジェクター、６２アレーセンサー、６３ポインタ、６４スクリーン、７０アレーセンサーポインティング入力システム、７１背面投射型プロジェクター、７２アレーセンサー、７３スクリーン、７４反射鏡、７５ポインタ、７６入力光点、７８フィルター、８０アレーセンサーポインティング入力システム、８１表示情報システム、８２スクリーン、８３アレーセンサー、８４第一バッファ、８５第一プロセッサ、８６第二バッファ、８７ポインタ、８８識別システム、８８ａ第三バッファ、８８ｂ第二プロセッサ、８８ｃレジスタ、９０アレーセンサーポインティング入力システムのアラインメント手順チャート、９１アレーセンサーで撮影された範囲の確認、９２スクリーンに対してアラインメント用の光学入力の実施、９３アレーセンサーでスクリーン上のアラインメント用の光学入力の撮影、９４アラインメント用データの出力、９５アラインメント用データと予定の参照データの比較、９６アレーセンサーの光学用レンズの変形パラメーター及び空間における回転と変位量のパラメーターの取得、１００アレーセンサーポインティング入力方法のチャート、１０１ポインタを利用してスクリーン上で光点の入力、１０２アレーセンサーがスクリーンに対する撮影、１０３第一データの出力、１０４入力光点の識別、１０５関連出力をスクリーン上に表示、１１０ポインタ、１１２光源、１１３押ボタン、１１４ローラ、１１５開閉手段、１２０光点が空間上における光学固有値の分布、１２１背景ノイズ、１２２閾値、１２３光点固有値の極大値の位置、１２４光点固有値の平均重心値の位置、１２５光点固有値が閾値より大きい部分の中心点位置

Claims

アレーセンサーポインティング入力方法において、
表示システム及びスクリーンを準備するステップと、
アレーセンサーを該スクリーンに向けて固定の位置に配置するステップと、
アラインメント手順を実施して該アレーセンサーの光学用レンズの光学的変形パラメーターと空間における回転と変位量のパラメーターとを分析するステップと、
ポインタを利用して該スクリーン上に光点を入力するステップと、
該アレーセンサーで対該スクリーンに対して撮影することによって第一データを発生するステップと、
該光学的変形パラメーターと空間における回転と変位量のパラメーターに基づいて該第一データ内から該入力光点を識別することによって第二データを決定するステップと、
該第二データに基づいて発生する関連出力を該スクリーン上に表示するステップと、
含むことを特徴とするアレーセンサーポインティング入力方法。
該アラインメント手順では、
該スクリーンに対してアラインメント用の光学入力を行うステップと、
該アレーセンサーを利用して該スクリーンに対して撮影することによりアラインメント用データを発生するステップと、
該アラインメント用データと予定の参照データとを比較するステップと、
画像識別ソフトウェア及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラムとを利用して、該アラインメント用データと参照データとの間の多数個の対応点の相対位置及び三次元空間相関関係を分析することによって、該空間における回転と変位量のパラメーターとを取得するステップと、
該多数個の対応点間の三次元空間座標点の相対位置を比較し、またレンズ変形公式を利用して該光学的変形パラメーターを取得するステップと、
を含みことを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該アラインメント用の光学入力を行うステップでは、
該表示システムで標準識別パターンを該スクリーン上に表示或いは該ポインタで該スクリーン上の多数個の所定位置に光点を入力することを特徴とする請求項２記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該標準識別パターンには、チェッカー盤パターン、ブロックパターン或いはクロスパターンが含まれることを特徴とする請求項３記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該参照データには、標準識別パターン或いは該多数個所定位置の三次元空間座標値が含まれることを特徴とする請求項３記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該アラインメント手順では、さらに双一次の内挿法によって該多数個の対応点の三次元空間座標点位置の相関関係を取得することを特徴とする請求項２記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該アレーセンサー上の表示ウインドウ或いはレーザービームを利用して該アレーセンサー撮影の範囲を確認することを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該スクリーンに平面、規則性曲面或いは不規則性曲面が含まれることを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該スクリーンに散乱スクリーン、ＣＲＴスクリーン、液晶スクリーン、プラズマスクリーン或いは背面投射型スクリーンが含まれることを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該ポインタは数個の異なる特性の光源、押ボタン及びローラを含み、異なる動きのトリガー信号を表示することを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該ポインタは接触式或いは非接触式の開閉手段を含み、該ポインタと該スクリーンとの接触状況を表示し、異なる入力効果の表示が可能であることを特徴とする請求項１０記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該アレーセンサーは光学レンズ及びフィルターを含み、該アレーセンサー上における結像及び不必要なノイズをろ過することで、識別効果を増強することを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該表示システムは前面投射型プロジェクター或いは背面投射型プロジェクターを含むことを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該入力光点を識別することによって第二データを決定するステップでは、
該第一データを検査することにより、該光点の特徴条件を満たした画素及びその隣接画素を同一光点とするステップと、
該光点の位置、大きさ、平均的な輝度、色相、長≡及び面積等情報を計算するステップとを、
含むことを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法
該光点の特徴条件に輝度、色相、大きさ及び形状が含まれることを特徴とする請求項１４記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該光点の特徴条件を動くトリガー信号とすることを特徴とする請求項１４記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
さらに該入力光点の連続移動の判断と該入力光点の相対移動位置を監視することを特徴とする請求項１記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
該入力光点の相対移動位置を動くトリガー信号或いはペンの勢いを判別情報とすることを特徴とする請求項１７記載のアレーセンサーポインティング入力方法。
アレーセンサーポインティングの入力システムであって、
スクリーンと、
画像を該スクリーン上に表示する表示システムと、
該スクリーンを撮影する固定の位置に配置したアレーセンサーと、
アレーセンサーが該スクリーンに対するアラインメント用の光学入力を撮影したことによって出力したアラインメント用データ及び予定の参照データを保存する第一バッファと、
画像識別ソフトウェア及び空間相対変位と回転量計算ツールプログラムを利用して該アラインメント用データと参照データとの間の多数個の対応点の相対位置及び三次元空間の相関関係を分析することにより、空間における回転と変位量のパラメーターを取得して、該多数個の対応点の三次元空間座標点の相対位置を比較し、またレンズ変形公式を利用して該アレーセンサーの光学用レンズの光学的変形パラメーターを取得するプロセッサと、
該光学的変形パラメーター及び空間における回転と変位量のパラメーターを保存する第
二バッファと、
該アレーセンサーが該スクリーンに対する撮影によって第一データを出力するために該スクリーン上に光点を入力するポインタと、
該光学的変形パラメーターと空間における回転と変位量のパラメーターに基づいて該第一データ内から該入力光点を識別することによって第二データを表示システムに出力し、該表示システムは該第二データに基づいて関連出力を発生して該スクリーン上に表示する識別システムと、
を備えることを特徴とするアレーセンサーポインティングの入力システム。
該アレーセンサーは表示ウインドウ或いはレーザービームを有し、該アレーセンサー撮影の範囲を確定することに用いることを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該アレーセンサーは光学レンズ及びフィルターを有し、該アレーセンサー上における結像及び不必要なノイズをろ過することによって、識別効果の増強に用いることを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該ポインタは数個の異なる特性の光源、押ボタン及びローラを有し、異なる動きのトリガー信号を表示することを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該ポインタは接触式或いは非接触式の開閉手段を有し、該ポインタと該スクリーンの接触状況を表示し、異なる入力効果の表示を特徴とする請求項２２記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該識別システムは、
光点特徴条件を提供するレジスタと、
該第一データを保存する第三バッファと、
第二プロセッサが該入力光点を検査することにより、該光点特徴条件を満たした画素及びその隣接画素を同一光点とし、該光点の位置、大きさ、平均的な輝度、色相、長≡及び面積等情報を計算する手段と、
を有することを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該光点の特徴条件には輝度、色相、大きさ及び形状が含まれることを特徴とする請求項２４記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該光点の特徴条件を動くトリガー信号とすることを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該識別システムは、さらに該入力光点の連続移動の判断及び該入力光点の相対移動位置を監視することを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該入力光点の相対移動位置を、動くトリガー信号或いはペンの勢いの判別情報とすることを特徴とする請求項２７記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該表示システムは前面投射型プロジェクター或いは背面投射型プロジェクターを有することを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該スクリーンは平面、規則性曲面或いは不規則性曲面を有することを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。
該スクリーンは散乱スクリーン、ＣＲＴスクリーン、液晶スクリーン、プラズマスクリーン或いは背面投射型スクリーンを有することを特徴とする請求項１９記載のアレーセンサーポインティングの入力システム。