[发明专利]用户接口设备以及使用其识别用户交互的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用户接口，并更具体地，涉及一种用户接口设备以及使用该用户接口设备识别用户交互的方法。

背景技术

与最近的技术发展相符合，因为将小尺寸投影仪和相机安装在移动设备上，所以小尺寸投影仪和相机正变得越来越可应用。

另外，按照用户可在脖子周围或肩膀上佩戴小尺寸投影仪和相机的方式开发用于提供各种服务的原型投影系统，并且也正在开发可便携携带的可佩戴投影系统。

图1A和1B图示了根据现有技术如何使用其中合并了投影仪和相机的可佩戴投影系统来识别用户交互。在投影系统中，感测和识别例如在从投影系统投射的图像中发生的用户事件的用户交互是非常重要的。

同时，对于移动环境中的有效用户交互，需要在手掌上或在平坦桌子上投射图像，并通过使用手指或工具在投射的图像上做出交互。为了在移动嵌入式系统中执行这些处理，必然需要一种低计算识别技术。

为了通过识别用户姿势而实现交互识别的改善性能，可在用户的手上或手指上物理佩戴例如颜色标记的工具。然而，这引起用户携带颜色标记的不方便。

为了克服该不便之处，也正在开发使用徒手交互的技术。然而，该技术涉及通过处理利用相机捕获的彩色图像来识别用户交互。在这种情况下，需要高度计算来标识对彩色图像执行的用户交互，因此需要长时间以识别用户交互，并且嵌入式系统不能提供快速的响应时间。特别是，使用裸指或工具对投射到手掌或桌子表面上的图像的触摸操作的识别是需要大量计算的非常困难的技术。

此外，投影仪投射的图像应该在亮度、颜色、聚焦等方面很好地匹配，并应保持没有失真，以便可实现高质量的用户交互识别。为了这个目的，需要调整亮度、颜色以及聚焦并将投射的图像精确匹配到例如屏幕的特定空间。

发明内容

鉴于此，本发明提供用户接口设备以及使用该用户接口设备识别用户交互的方法，这允许通过低计算量来快速处理用户交互。

另外，本发明提供用户接口设备以及使用该用户接口设备识别用户交互的方法，这允许快速调整用于用户交互而投射的图像的亮度、颜色以及聚焦。

根据本发明的一个方面，提供了一种用户接口设备，包括：帧替换单元，配置为在帧时间处用图案帧替换输入图像信号的帧；投影仪模块，配置为将具有该图案帧的图像信号的图像投射到目标上；图像获取单元，配置为从投射到目标上的图像捕获该图案帧的图案图像；和图像识别单元，配置为使用捕获的图案图像来识别用户交互。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于识别用户交互的方法，该方法包括：在帧时间处用图案帧替换输入图像信号的帧；将具有该图案帧的图像信号的图像投射到目标上；从投射到目标上的图像捕获该图案帧的图案图像；和使用捕获的图案图像来识别用户交互。

根据本发明的第三方面，提供了一种用户交互设备，包括：投影仪模块，配置为将图像投射到目标上；图案图象发生器，配置为通过衍射生成具有图案的激光束，以将其图案图像投射到目标上；图像获取单元，配置为与该图案图像的投射同步地捕获在该图像所投射到的目标上投射的图案图像；和图像识别单元，配置为通过使用所捕获的图案图像来识别用户交互。

附图说明

通过结合附图给出的实施例的下述描述，本发明的以上和其他目的和特征将变得显而易见，其中：

图1A和1B图示了根据现有技术如何使用可佩戴投影系统来识别用户交互；

图2示出了根据本发明第一实施例的用户接口设备的框图；

图3A到3C图示了投射到目标上的示范性图案图像；

图4图示了投射到目标上的另一个示范性图案图像；

图5A图示了由图2中示出的帧替换单元在帧时间用图案帧替换输入图像信号的图像帧的示例；

图5B图示了由图2中示出的图像获取单元在帧时间捕获的图案帧的示例；

图6A代表用户在从投射在目标上的感兴趣的图像捕获的图案图像上的诸如手指按压或拖曳的事件；

图6B代表用户在从投射在目标上的感兴趣的图像捕获的图案图像上的诸如手指释放的事件；

图7A和7B分别示出了由图6A和6B的手指移动事件引起的图案图像的栅格图案的改变；

图8A和8B图示了由非平面的或倾斜的目标引起的图案图像的栅格图案的示范性失真；

图9示出了当不调整图2的投影仪模块的聚焦时投射的图案图像的不清楚的栅格图案；

图10A和10B图示了其中合并图2的用户接口设备的移动投影系统；

图11图示了图2中示出的投影仪模块的详细框图；

图12和13图示了图11中示出的投影仪模块的示例；