[发明专利]交互式显示系统中的运动补偿

说明书

技术领域

本发明在交互式显示系统的领域中。本发明的实施例更具体来说是针对控制装置在计算机系统的交互式操作期间所指向的显示器处的位置的定位。

背景技术

一般通过使用视觉信息结合口头语言来增强演讲者向观众传达消息的能力。在当代，使用计算机及相关联的显示系统产生且向观众显示视觉信息已变得普遍，举例来说，借助例如可从微软公司(Microsoft Corporation)购得的POWERPOINT演示软件程序的应用程序。对于大量观众(例如，在礼堂环境中)，显示系统通常为投影系统(正面投影或背面投影)。对于较少量观众(例如，在会议室或教室环境中)，平板(例如，液晶)显示器已成为流行，尤其随着这些显示器的成本近年来已下降。不需要特殊屏幕且因此甚至更容易部署的新显示技术(例如，小型投影仪(“微型投影仪”))现正进军市场。对于向非常少的观众(例如，一个或两个人)的演示，膝上型计算机的图形显示器可满足演示视觉信息的需要。在任何情形中，增大的计算机能力与更好且更大的显示器(其均以更低的成本实现)的组合已增加基于计算机的演示系统在各种背景(例如，商业、教育、法律、娱乐)中的使用。

典型的基于计算机的演示需要演讲者远离显示系统而站立以便不阻挡观众到视觉信息的视线。因为视觉演示是计算机产生并且是计算机控制的，所以所述演示能够被交互式地控制以允许演讲者在演示期间选择对特定观众特别重要的视觉内容、视觉信息的注释或说明，且允许调用效果(例如，缩放、选择到所述演示中的其它地方的(或网上的)信息的链接、将显示元素从一个显示位置移动到另一显示位置及类似者)。此交互性极大地增强了演示，使其对观众来说更有趣且更具吸引力。

因此，需要演讲者在隔开一段距离的情况下与被显示的视觉内容交互的能力。更具体来说，因此需要远程定位的操作者可用来指向被显示的视觉信息且与被显示的视觉信息交互的手持装置。

与本专利共同转让且以引用的方式并入本文中的2012年7月10日颁布的标题为“交互式显示系统(Interactive Display System)”的第8,217,997号美国专利描述一种交互式显示系统，其包含构造为包含相机或其它视频捕获系统的手持指向装置的无线人性化接口装置(HID)的交互式显示系统。所述指向装置捕获由计算机显示的图像(包含由计算机插入到被显示的图像数据中的一或多个人类不可感知的定位目标)。经恢复的定位目标的位置、大小及定向识别远程指向装置相对于显示器的瞄准点。

以对应于显示系统的帧速率的速率执行根据描述于上文引用的第8,217,997号美国专利中描述的方式的指向装置的瞄准点的定位。更具体来说，通过组合新帧(及其定位目标)及紧邻的先前帧(及其互补定位目标)，可在显示每一新数据帧时确定新位置。此方式在许多情形中十分奏效，尤其在在计算机系统中浏览及控制图形用户接口(例如，指向并“单击”图标、涉及被显示的窗口及帧的单击并拖动操作及类似者)的背景中。描述于第8,217,997号美国专利中的此方式的特定益处为定位是“绝对的”，在这个意义上，确定的结果为显示器上的特定位置(例如，像素坐标)。根据此方式实行的定位的准确性在显示器与手持装置之间的各种距离(例如，范围从与显示屏物理接触变化到距离数十英尺)上是十分准确的。

基于运动传感器的常规人性化接口装置在此项技术中也是已知的。运动传感器感测装置在一序列取样时间上的运动。运动传感器的实例包含惯性传感器(例如，加速度计、陀螺仪)、磁场传感器(例如，磁力计)及视觉系统(例如，用于光电鼠标中的视觉系统)。基于运动传感器的定位结果是相对的，在这个意义上，不直接确定显示器的绝对位置，而是，运动传感器确定装置的位置及姿态，且从所述位置及姿态确定相对于先前时间点处的被指向位置的被指向位置。然而，基于运动传感器的指向装置进行操作的取样速率不受显示器的帧速率限制且可高得多，从而呈现相对定位的适当配准。此外，与绝对定位需要的计算相比，需要更少的计算来导出相对定位结果。然而，遗憾的是，因为由这些装置提供的定位是相对的，所以漂移或其它误差可随时间积累。对于依赖加速度计运动感测的那些装置来说误差加剧，这是因为需要两个积分来将感测到的加速度转换成线性距离。因而，基于运动传感器的相对定位的准确性通常比绝对定位方式的准确性差。