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TW201617801A - 判定輸入物件位置之技術 - Google Patents

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TW201617801A
TW201617801A TW104125246A TW104125246A TW201617801A TW 201617801 A TW201617801 A TW 201617801A TW 104125246 A TW104125246 A TW 104125246A TW 104125246 A TW104125246 A TW 104125246A TW 201617801 A TW201617801 A TW 201617801A
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stylus
input object
input
touch
plunger
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TW104125246A
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TWI560583B (en
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大衛Ｂ 索爾特
康金曼
班 懷尼
傑米 伊洽森
Original Assignee
惠普發展公司有限責任合夥企業
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Abstract

資料係藉一輸入物件的一影像擷取裝置擷取，具有一第一回反射圖樣及一第二不同的回反射圖樣在該輸入物件之一表面上。該輸入物件於三維中之一位置係基於所接收的資料決定。

Description

判定輸入物件位置之技術
本發明係有關於判定輸入物件位置之技術。
發明背景
一使用者輸入裝置可由使用者用以提供輸入給電子裝置，諸如使其能在電子裝置執行一任務。使用者輸入裝置之實例包括滑鼠裝置、鍵盤、觸控板、觸控螢幕顯示器、遊戲控制器等。一觸控板或觸控螢幕顯示器偵測得由一使用者在觸摸敏感表面上的觸摸。此種觸摸輸入可被解譯為發送給電子裝置的一輸入事件。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種方法，其包含：藉包括一處理器之一系統接收由一輸入物件的一影像擷取裝置擷取的資料，具有一第一回反射圖樣及一第二不同的回反射圖樣在該輸入物件之一表面上；及藉該系統基於該所接收的資料決定該輸入物件於三維中之一位置。
102‧‧‧電子裝置
104‧‧‧影像擷取裝置、相機
106‧‧‧觸控筆
107‧‧‧可移動式梢端部
108‧‧‧光源總成
109‧‧‧沿z軸移動
110‧‧‧表面結構
111‧‧‧回反射圖樣
112‧‧‧上表面
114‧‧‧輸入處理引擎
116‧‧‧輸入事件
118‧‧‧無線介面
202、204‧‧‧方塊
301‧‧‧外殼體
302‧‧‧本體
304‧‧‧頂部
306‧‧‧底部
308‧‧‧柱塞
310、316‧‧‧鈕
312、314‧‧‧鈕的部分
318‧‧‧發光二極體(LED)指示器
320‧‧‧無線介面
322‧‧‧方位感測器
502‧‧‧輸入資料
504‧‧‧原始IR影像、原始影像
506‧‧‧深度資訊
508‧‧‧影像處理
510‧‧‧已處理影像
512‧‧‧深度影像
514‧‧‧輸出影像
601‧‧‧位置資料
602‧‧‧匯總模組
604‧‧‧硬體處理電路
606‧‧‧其它觸控筆資訊
608‧‧‧匯總的資料
610‧‧‧人機介面設計(HID)事件資料
702‧‧‧處理器
704‧‧‧機器可讀取儲存媒體
706‧‧‧機器可讀取指令
708‧‧‧輸入處理引擎指令
710‧‧‧網路介面
有關下列圖式描述若干具體實施例。
圖1為依據若干體現包括與一電子裝置相關聯的一使用者輸入系統的一種配置例之示意圖。
圖2為依據若干體現一種方法之流程圖。
圖3為依據若干體現一種觸控筆之側視圖。
圖3A為依據進一步體現一種觸控筆之側視圖。
圖4為依據若干體現圖3之該觸控筆內部組件之示意圖。
圖5為依據若干體現如藉一影像擷取裝置擷取的一觸控筆之影像的影像處理之示意圖。
圖6為依據進一步體現如藉一影像擷取裝置擷取的一觸控筆之影像的影像處理之示意圖。
圖7為依據若干體現電子裝置之一例的方塊圖。
較佳實施例之詳細說明
使用者可運用基於觸摸的輸入裝置以提供輸入給電子裝置。一基於觸摸的輸入裝置可包括觸控板、觸控螢幕顯示器、或包括觸摸敏感表面的任何其它輸入裝置。一觸摸敏感表面能夠檢測使用者在該觸摸敏感表面上的觸摸或滑動，其被解譯為輸入事件而通訊給電子裝置。一觸摸敏感表面可仰賴使用觸摸或滑動的電容感測。
於某些情況下，具有觸摸敏感表面的一輸入裝置可能不易用於電子裝置。舉例言之，該電子裝置可以是桌上型電腦具有大致上垂直定向的一顯示器，造成在顯示器上做基於觸摸的輸入對一使用者而言不便。又，觸摸敏感 表面仰賴使用者實際上觸摸該觸摸敏感表面(使用手指或觸控筆)才能辨識一輸入。如此，觸摸敏感表面可能無法辨識懸停在該觸摸敏感表面上方的一輸入物件(例如，觸控筆或使用者的手指)。
依據若干體現，為了提高彈性，提供一輸入系統其使用一影像擷取裝置以辨識使用一輸入物件做出的一輸入手勢。舉例言之，該輸入物件可包括一觸控筆，其可以是由一使用者握住的任何物項。舉例言之，該觸控筆可以是權杖、數位筆等。至於其它實施例，輸入物件可包括一使用者的手指。
圖1例示包括與使用者輸入系統相關聯的電子裝置102之一配置例，該系統許可一使用者提供一輸入給該電子裝置102。使用者輸入系統包括一影像擷取裝置104，其可包括一相機或一相機配置，其可拍攝由一使用者所操縱的一輸入物件106的影像。於圖1之實施例中，輸入物件106為一觸控筆。於其它實施例中，輸入物件106可包括使用者的手指。
於後文討論中，參考實例其中該輸入物件106為觸控筆。注意依據若干體現之技術或機制可應用至其它類型的輸入物件。
依據若干體現，觸控筆106設有一回反射材料111設置於觸控筆106之外表面上。回反射材料沿平行於入射光的路徑之一路徑而反射入射光。於其它實施例中，回反射材料可以是實質上回反射材料，於該處，光係沿平行於入 射光的路徑之一路徑而反射回。若反射光的路徑係在平行於入射光的路徑之20度以內，則該反射光的路徑係約略平行於入射光的路徑。
入射光可由一光源總成108產生，其可包括一或多個光源。由光源總成108產生的光可在一經載明的波長範圍以內。舉例言之，由光源總成108產生的光之波長範圍可為825毫米至875毫米。於其它實施例中，由光源總成108產生的光可於另一波長範圍內。
以輸入物件106包括一使用者的手指為例，回反射材料可提供為套住使用者手指的一套筒(或多套筒)。
於圖1之例中，回反射材料111包括第一及第二回反射材料圖樣於觸控筆106的二端部上。第一及第二回反射材料圖樣可彼此相異，以許可區別觸控筆106的頂部與觸控筆106的底部。
於圖1之例中，有一表面結構110於其上方可使用觸控筆106。觸控筆106可在表面結構110上方維持於懸停位置，於該處觸控筆106懸停於表面結構110上方而不接觸表面結構110的上表面112。於若干實施例中，表面結構110可以是一板。於其它實施例中，表面結構110可以是一桌子或書桌的頂面，或使用者可在其上工作的任何其它結構。
於若干具現中，表面結構110沒有電容式觸摸敏感元件。如此，基於藉影像擷取裝置104擷取的觸控筆106之影像而檢測觸控筆106的移動。
於若干具現中，觸控筆106可設有一元件，該元 件能與表面結構110之上表面112互動。舉例言之，觸控筆106之一梢端部107可以是可移動式部分，例如可呈彈簧負載柱塞形式。當朝向表面結構110之上表面112下壓時，柱塞在觸控筆106內部移動。柱塞的移動可由觸控筆106通訊告知電子裝置102。舉個實例，如圖1中顯示，電子裝置102可包括一無線介面118，其能夠與觸控筆106中的相對應無線介面(圖1中未顯示)無線通訊。該無線介面118可以是射頻(RF)介面、IR介面等。舉例言之，無線介面118可以是藍牙介面、近場通訊(NFC)介面、或任何其它類型的無線介面。
於其它實施例中，注意觸控筆106可免除可移動式梢端部107。
觸控筆106也可包括一使用者可致動元件，諸如按鈕或觸摸敏感區。使用者可致動元件的致動可從觸控筆106無線通訊到電子裝置102。
使用者輸入可基於藉影像擷取裝置104擷取的觸控筆106之影像及可移動式梢端部107的致動，及/或使用者可致動元件的致動。於若干實施例中，當觸控筆106移動時使用者可致動元件被按壓，觸控筆106可用以執行噴塗至一顯示影像上。更明確言之，可接收使用者可致動元件被致動之一指示。基於所接收的指示，執行使用一特定顏色(或多色)塗刷一顯示影像的一區相對應於該輸入物件之使用者可致動元件維持歷經被致動的一時間區間。
藉影像擷取裝置104擷取的觸控筆106之影像能藉相機通訊給在電子裝置102中之一輸入處理引擎114。輸 入處理引擎114連同影像擷取裝置104、光源總成108、及觸控筆106可以是使用者輸入系統的部件。
如於本文揭示中討論的「引擎」可包括硬體或硬體與程式設計的組合用以體現個別引擎的功能。此種硬體與程式設計的組合可以多種不同方式體現。舉例言之，引擎的程式設計可包括儲存於非暫態機器可讀儲存媒體上的可執行指令，及引擎的硬體可包括用以執行該等指令之處理器。於此等實施例中，機器可讀取儲存媒體可儲存指令，當藉處理器執行時具現該引擎之功能。一處理器可包括微處理器、微控制器、可規劃積體電路、可規劃閘陣列、或前述之任一項組合。
輸入處理引擎114可對藉影像擷取裝置104擷取的觸控筆106之影像施加影像處理。由輸入處理引擎114所施加的輸入處理可以三個維度檢測觸控筆106之一個位置。三個維度可包括x、y、及z軸，例如x軸及y軸可在水平面上，而z軸於垂直面延伸。更籠統言之，x軸及y軸在第一平面，而z軸係垂直x及y二軸。z軸相對應於觸控筆106相較於表面結構110之上表面112的深度。圖1顯示沿z軸移動(於109)的觸控筆106。
於若干實施例中，影像擷取裝置104可包括一相機，可擷取一物件包括觸控筆106的深度。舉例言之，相機可以是紅外線(IR)相機，包括深度感測器。於藉IR相機擷取的影像中可包括IR影像以及藉IR相機擷取的物件之深度資訊。
藉此方式，觸控筆106於x、y、及z軸的位置可藉輸入處理引擎114判定。基於所判定的觸控筆106之位置，輸入處理引擎114可產生一個別輸入事件116。輸入事件116可由電子裝置102中之其它邏輯使用，諸如機器可讀取指令(例如，軟體或韌體)、處理器等。
注意輸入處理引擎114可決定觸控筆106於三度空間的位置，甚至觸控筆106懸停於表面結構110上方時亦復如此。當觸控筆106懸停於表面結構110上方時可做出此項判定，而觸控筆106與表面結構110間并無實體互動。
圖2為依據若干體現一種處理程序之流程圖。圖2之處理程序可藉一系統執行，其可包括電子裝置、電子裝置之配置、處理器、或處理器之配置。於若干實施例中，可執行圖2之處理的系統為圖1的電子裝置102。更明確言之，於若干實施例中，圖2之處理程序可藉輸入處理引擎114執行。
系統接收(於202)藉一輸入物件(例如，觸控筆106)之影像擷取裝置104擷取的資料，在觸控筆106之一表面上有一回反射材料。如前記，在觸控筆106外表面上的回反射材料可包括第一回反射圖樣及第二不同的回反射圖樣。不同圖樣可具有不同形狀，不同大小，或可具有能夠區別一種回反射圖樣與另一種回反射圖樣的任何其它特性。於若干實施例中，第一回反射圖樣可提供於觸控筆106之上表面上，而第二回反射圖樣可提供於觸控筆106之底部，諸如接近於或位於梢端部107上。不同的回反射圖樣的使用允許區 別觸控筆106的頂部及底部。
系統基於所接收的資料決定(於204)輸入物件於三度空間的位置。基於輸入物件的位置，或基於如由該系統根據輸入物件的多個位置而推衍出的手勢，藉該系統可產生一或多個輸入事件(例如，圖1中之116)。
於替代體現中，觸控筆106也可結合觸摸敏感表面諸如觸控板或觸控螢幕顯示器使用。於此等體現中，所決定的觸控筆106之位置，且更明確言之，所決定的觸控筆106的梢端部之位置可用以執行意外觸摸剔除。意外觸摸剔除係用以剔除非蓄意觸摸的任何觸摸。舉例言之，握住觸控筆106的使用者可能不慎觸摸一觸摸敏感表面，諸如用使用者的手掌或指節觸摸。
於若干實施例中，基於所決定的觸控筆106之位置，可識別相對於觸控筆106諸如觸控筆106之梢端部具有空間關係的一區。舉例言之，所決定的該區可具有環繞觸控筆106之梢端部的一區。至於其它實施例，所決定的該區可距觸控筆106之梢端部某個距離。所決定的該區可以是非作用區，於該處，在非作用區的任何觸摸皆可不予理會。如此相對於所決定的該區執行意外觸摸剔除。
圖3為依據若干體現觸控筆106之側視圖。圖4為觸控筆106之內部組件之示意圖(觸控筆106之外殼體301被去除)。觸控筆106通常被成形為圖3之實施例中的權杖形狀。觸控筆106具有一整體302。回反射材料可施用至該本體302之外表面上，實質上沿該本體302的全長。「實質上沿 該輸入物件之本體的全長」可指稱大於該輸入物件之本體的全長之50%。於其它實施例中，回反射材料不會實質上施用至觸控筆106的全長，反而取而代之，可施用至觸控筆106的頂部304及底部306。注意頂部304及底部306可具有比較圖3之實例描繪者更長的長度或更短的長度。頂部304及底部306可具有彼此相異的個別回反射圖樣。
觸控筆106之底部可設有一可活動式柱塞308(此乃圖1之梢端部107的一例)。可活動式柱塞308可以是彈簧負載柱塞，當柱塞308接觸表面結構110之上表面112時其可沿觸控筆106之縱向移動。柱塞308之移動可藉一柱塞感測器311檢測，該柱塞感測器311可以是電氣開關感測器、光學感測器、或任何其它類型的感測器。
在觸控筆106上朝向上表面112施加壓力可使得柱塞308縱向移動。由一使用者施加的不同壓力可相對應於柱塞308的不同移動，其可藉觸控筆106檢測。觸控筆308之不同位置可於自觸控筆106至電子裝置102的資料中通訊。舉例言之，造成不同縱向移動的由一使用者施加的不同壓力可相對應於在一顯示影像中繪製的不同線寬。
於依據圖3及圖4之實施例中，可設有一使用者可致動鈕310，該鈕可由使用者按壓。按壓鈕310的一部分312造成鈕310的第一致動。按壓鈕310的第二部分314造成鈕310的第二致動。按壓鈕310的中部316造成鈕310的第三致動。不同的致動可相對應於三種不同的鈕輸入。於其它實施例中，可設有其它類型的使用者可致動元件。
觸控筆106也包括發光二極體(LED)指示器318。圖4也顯示含括於觸控筆106的電池324以供電給觸控筆106中之各個組件。
觸控筆106也可包括一方位感測器322，諸如加速度計，其可檢測觸控筆106的方位(例如，垂直方位、水平方位、或垂直與水平間之任何方位)。
此外，觸控筆106包括一無線介面320，其可與圖1之電子裝置102中的無線介面118無線通訊。相對應於柱塞308致動之信號、相對應於鈕310致動之信號、及方位感測器322之度量資料可藉無線介面320無線通訊給電子裝置102。
前文描述有關柱塞308在觸控筆106底部的觸控筆106之方位。於其它實施例中，若觸控筆106將用於基於電容的觸摸敏感表面(替代或除外如前文討論的基於影像之輸入系統)，則觸控筆106之一電容式筆尖326可視為觸控筆106的底部。電容式筆尖326可藉一基於電容的觸摸敏感表面檢測。
注意如圖3及4顯示的觸控筆106之若干元件於其它實施例中可被刪除。舉例言之，圖3A顯示依據進一步體現不含圖3之觸控筆的各個元件的觸控筆106。
圖5為依據若干體現藉輸入處理引擎114可執行的影像處理之示意圖。輸入處理引擎114接收由影像擷取裝置104提供的資料502，其例如可包括IR相機。IR相機提供原始IR影像504，描繪觸控筆106由在表面結構110上方的一 使用者握住。輸入資料502進一步包括深度資訊506，如由IR相機的深度感測器擷取的資訊。深度資訊506提供於原始影像504中擷取的元件之深度之指示。
輸入處理引擎114對輸入資料502施加影像處理508以識別觸控筆106之位置。影像處理508產生一已處理影像510，其強調觸控筆106，同時去除原始影像504中的其餘元件，包括使用者的手及支持結構110。深度資訊506也藉影像處理508而轉成強調觸控筆106的一深度影像512。
因在觸控筆106外表面上使用回反射材料之故，使得強調觸控筆106的影像處理508變得更準確。
組合影像510與512產生包括3D資訊的觸控筆106之一輸出影像514，其可用以決定觸控筆106之3D位置。
圖6為一示意圖，顯示可藉輸入處理引擎114執行的依據若干體現之進一步處理。至圖6之處理程序之輸入(稱作為位置資料601)可自圖5之輸出影像514推衍。於圖6之實施例中，輸入處理引擎114包括一匯總模組602及一硬體處理電路604。匯總模組602可包括機器可讀取指令。於其它實施例中，替代使用圖6中描繪的配置，可提出不同的處理配置。
位置資料601提供觸控筆106於三度空間的位置，位置資料601由匯總模組602接收。得自觸控筆106的其它觸控筆資訊606也由匯總模組602接收。其它觸控筆資訊606可包括柱塞308之致動相關資訊、鈕310之致動相關資訊、及得自方位感測器322之度量資料(圖3)。
匯總模組602匯總位置資料601及其它觸控筆資訊606以產生匯總的資料608，其可提供給硬體處理電路604。於若干實施例中，匯總的資料608可以通用串列匯流排(USB)格式提供給硬體處理電路604。
回應於匯總的資料608，硬體處理電路604產生事件資料610以表示個別輸入事件，諸如人機介面設計(HID)事件資料。HID事件資料610提供給匯總模組602，然後處理輸入事件。
圖7為依據若干體現電子裝置102之一例的方塊圖。一處理器可包括微處理器、微控制器、處理器模組或子系統、可規劃積體電路、可規劃閘陣列、或其它控制裝置或計算裝置。電子裝置102包括一或多個處理器702，其係耦接至非暫態機器可讀儲存媒體(或多儲存媒體)704。
儲存媒體(或多儲存媒體)704可儲存機器可讀取指令706，其可包括輸入處理引擎指令708(輸入處理引擎114之指令)。
儲存媒體(或多儲存媒體)704可包括不同形式之記憶體，包括半導體記憶體裝置諸如動態或靜態隨機存取記憶體(DRAM或SRAM)、可抹除可規劃唯讀記憶體(EPROM)、可電氣抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、及快閃記憶體；磁碟諸如固定碟、軟碟及活動碟；其它磁性媒體包括磁帶；光學媒體諸如光碟(CD)或數位影音碟(DVD)；或其它類型的儲存裝置。注意前文討論可提供於一個電腦可讀或機器可讀取儲存媒體上，或可提供於分散 於具有多個可能的節點之一大型系統中的多個電腦可讀或機器可讀取儲存媒體上。此等電腦可讀或機器可讀取儲存媒體被視為物件(或製造物件)之一部分。一物件或製造物件可指任何所製造的單一組件或多個組件。儲存媒體可位在跑該等機器可讀取指令之機器中，或位在一遠端位置而自該位置可透過網路下載機器可讀取指令以供執行。
於前文描述中，陳述無數細節以供徹底瞭解此處揭示之主旨。但可無此等細節具體實施。其它具體實施例可包括前文討論之細節的修改及變更。預期隨附之申請專利範圍涵蓋此等修改及變更。
202、204‧‧‧方塊

Claims (15)

  1. 一種方法，其包含：藉包括一處理器之一系統接收由一輸入物件的一影像擷取裝置擷取的資料，具有一第一回反射圖樣及一第二不同的回反射圖樣在該輸入物件之一表面上；及藉該系統基於該所接收的資料決定該輸入物件於三維中之一位置。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含當該輸入物件懸停於一表面上方而不接觸該表面時，決定該輸入物件之一位置。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包含當該輸入物件懸停於該表面上方而該輸入物件與該表面間沒有任何實體互動時，決定該輸入物件之一位置。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含：基於該輸入物件之該所決定的位置，決定一區域其具有相關該輸入物件之一部分的一空間關係；及基於該所決定的區域，執行與一觸摸敏感表面所做一觸摸有關的意外觸摸剔除。
  5. 如請求項4之方法，其中執行該意外觸摸剔除包含忽略與該觸摸敏感表面所做之該觸摸。
  6. 如請求項1之方法，其中一回反射材料係實質上沿該觸控筆之一全長提供，其中該回反射材料包括該第一回反射圖樣及該第二回反射圖樣。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含：藉該系統接收在該輸入物件上的一使用者可致動元件之致動之一指示；及藉該系統，基於該所接收的指示，使得一被顯示影像的一區域被塗刷以相對應於該輸入物件的該使用者可致動元件維持被致動期間之一時間區間的一特定顏色。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含：藉該系統接收該輸入物件之一柱塞的移動之一指示，其中該柱塞的該移動係回應於該柱塞與該表面間之互動。
  9. 如請求項1之方法，其中接收由該輸入物件的該影像擷取裝置擷取的該資料包含接收由該輸入物件的一紅外線相機擷取的該資料
  10. 一種觸控筆，其包含：一本體；及該本體之一外表面，其中一第一回反射圖樣及一第二不同的回反射圖樣係提供於該外表面上用於由一影像擷取裝置檢測用以決定該觸控筆之一三維位置。
  11. 如請求項10之觸控筆，其中該本體具有一底部及一頂部，其中該第一回反射圖樣係鄰近該底部，及該第二回反射圖樣係鄰近該頂部。
  12. 如請求項10之觸控筆，其進一步包含：一使用者可致動鈕；及 一無線通訊介面用以將該使用者可致動鈕致動之一指示通訊給一電子裝置。
  13. 如請求項10之觸控筆，其進一步包含：一感測器用以檢測該觸控筆之一方位；及一無線通訊介面用以通訊該感測器之一度量給一電子裝置。
  14. 如請求項10之觸控筆，其進一步包含：一柱塞其回應於該柱塞與一表面之互動可移動；及一無線通訊介面用以通訊該柱塞之移動之一指示給一電子裝置。
  15. 一種系統，其包含：一輸入擷取裝置用以擷取一輸入物件之一影像，其具有一第一回反射圖樣及一第二不同的回反射圖樣在該輸入物件之一表面上；及一引擎用以：接收由該輸入物件之該影像擷取裝置所擷取的資料；基於所接收的資料，其包括該等第一及第二回反射圖樣相關資料，決定該輸入物件於三維中之一位置。
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