Un procedimiento de calibración y operación de cámaras digitales (63) en un sistema táctil (50) con una superficie táctil (60) sobre la cual se han de realizar los contactos del puntero,

teniendo cada cámara digital (63) una formación seleccionable de píxeles, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

para cada cámara digital, adquirir una imagen mirando hacia, y a través de dicha superficie táctil (60);

medir las coordenadas verticales (z) a partir de las imágenes adquiridas;

utilizar las coordenadas verticales (z) medidas para determinar la ubicación de la superficie táctil (60) en cada una de las imágenes adquiridas; y

seleccionar un subconjunto de píxeles de la formación seleccionable de píxeles de cada cámara digital, en base a la ubicación determinada de la superficie táctil, de forma tal que sólo se procesen píxeles de los subconjuntos de píxeles para determinar la ubicación de dichos contactos del puntero

Procedimiento para un sistema táctil basado en cámaras.

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a sistemas táctiles y, en particular, a un sistema táctil basado en cámaras.

Técnica anterior

Los sistemas táctiles son bien conocidos en la técnica y típicamente incluyen una pantalla táctil que tiene una superficie táctil sobre la cual se hacen contactos utilizando un puntero con el fin de generar indicaciones de usuario. Los contactos del puntero con la superficie táctil son detectados y son utilizados para generar salidas correspondientes, según las áreas de la superficie táctil donde se hacen los contactos. Existen básicamente dos tipos generales de sistemas táctiles disponibles, y pueden ser ampliamente clasificados como sistemas táctiles "activos" y sistemas táctiles "pasivos".

Los sistemas táctiles activos permiten al usuario generar indicaciones de usuario al contactar la superficie táctil con un puntero especial, que usualmente requiere alguna forma de una fuente de energía a bordo, habitualmente baterías. El puntero especial emite señales, tales como luz infrarroja, luz visible, frecuencias ultrasónicas, frecuencias electromagnéticas, etc., que activan la superficie táctil.

Los sistemas táctiles pasivos permiten al usuario generar indicaciones de usuario al poner en contacto la superficie táctil con un puntero pasivo, y no requieren el uso de un puntero especial con el fin de activar la superficie táctil. Un puntero pasivo puede ser un dedo, un cilindro de algún material, o cualquier objeto adecuado que se pueda utilizar para entrar en contacto con algún área predeterminada de interés sobre la superficie táctil.

Los sistemas táctiles pasivos proporcionan ventajas con respecto a los sistemas táctiles activos, en cuanto a que cualquier dispositivo de puntero adecuado, incluyendo un dedo del usuario, se puede utilizar como un puntero para hacer contacto con la superficie táctil. Como resultado, se puede generar fácilmente una indicación de usuario. También, dado que los punteros activos especiales no son necesarios en los sistemas táctiles pasivos, los niveles de energía de la batería y/o el daño, el robo o el extravío del puntero no son de preocupación para los usuarios.

Los sistemas táctiles pasivos tienen un buen número de aplicaciones que se relacionan con la operación del ordenador y el visor de video. Por ejemplo, en una aplicación interactiva, como se revela en la Patente Estadounidense No. 5.448.263 de Martin, cedida al cesionario de la presente invención, se acopla un sistema táctil pasivo a un ordenador, y el visor del ordenador se presenta sobre la superficie táctil de la pantalla táctil. Las coordenadas que representan los sitios específicos sobre la superficie táctil están asociadas al visor del ordenador. Cuando un usuario hace contacto con la superficie táctil, las coordenadas de la posición de contacto son retroalimentadas al ordenador y asociadas al visor del ordenador, permitiéndole de esta manera al usuario operar el ordenador de una manera similar a la utilización de un ratón de ordenador, simplemente haciendo contacto con la superficie táctil. Adicionalmente, las coordenadas retroalimentadas al ordenador pueden ser grabadas en una aplicación y redesplegadas en un momento posterior. La grabación de las coordenadas de contacto se hace habitualmente cuando se desea registrar la información escrita o dibujada sobre la superficie táctil por el usuario.

La resolución de una pantalla táctil pasiva determina si el sistema táctil es adecuado para grabar información escrita o dibujada sobre la pantalla táctil o solamente útil para seleccionar áreas sobre la pantalla táctil asociadas a regiones en el ordenador o visor de vídeo, con el fin de manipular el ordenador o el visor de vídeo. La resolución es típicamente medida en puntos por pulgada (DPI). Los DPI están relacionados con el tamaño de la pantalla táctil y la capacidad de muestreo del hardware y software del sistema táctil utilizado para detectar los contactos sobre la superficie táctil.

Las pantallas táctiles pasivas de baja resolución tienen solo suficientes DPI para detectar los contactos sobre la superficie táctil en un gran grupo de pixeles desplegados por el ordenador o el visor de vídeo. Por lo tanto, estas pantallas táctiles pasivas de baja resolución son útiles solamente para manipular el ordenador o el visor de vídeo.

Por otra parte, las pantallas táctiles pasivas de alta resolución tienen suficientes DPI para detectar contactos que son proporcionales a un número pequeño de píxeles o sub-píxeles del ordenador o visor de vídeo. Sin embargo, un requisito para las pantallas táctiles de alta resolución es la capacidad de detectar cuando el puntero está en contacto con la superficie táctil. Esto es necesario para operaciones de escritura, dibujo, pulsado de ratón, etc. Sin la capacidad de detectar el contacto del puntero con la pantalla táctil, la escritura y los dibujos serían una operación continua, y los pulsos del ratón no serían posibles, haciendo de esta manera la manipulación de la pantalla del ordenador virtualmente imposible. Un requisito secundario es la capacidad de detectar cuando el puntero está "planeando" por encima de la superficie táctil. Aunque no se requiere para escribir o dibujar, los sistemas operativos de ordenador de hoy están utilizando crecientemente información de planeo para manipular el ordenador o las pantallas de vídeo, o los cuadros emergentes de información.

Las pantallas táctiles pasivas son típicamente bien del tipo resistivo analógico, del tipo de onda acústica de superficie (SAW) o bien del tipo capacitivo. Desafortunadamente, estas pantallas táctiles padecen un buen número de problemas o inconvenientes, como se describirá.

Las pantallas táctiles resistivas analógicas tienen típicamente una alta resolución. Según la complejidad del sistema táctil, la resolución de la pantalla táctil puede producir 4096x4096 DPI o más. Las pantallas táctiles resistivas analógicas se construyen utilizando dos láminas flexibles que están recubiertas con un material resistivo, y dispuestas como un sándwich. Las láminas no entran en contacto entre sí hasta que se ha hecho un contacto. Las láminas son típicamente mantenidas separadas por micropuntos aislantes o por un espacio aéreo aislante. Las láminas están construidas con ITO (Indio Óxido de Estaño), que es sumamente transparente. Así, la pantalla táctil introduce alguna distorsión de la imagen pero muy poco paralaje.

Durante la operación de una pantalla táctil pasiva resistiva analógica, se aplica un gradiente de voltaje uniforme en una dirección a lo largo de la primera de las láminas. La segunda lámina mide el voltaje a lo largo de la primera lámina cuando las dos láminas hacen contacto entre sí como resultado de un contacto hecho sobre la superficie táctil. Dado que el gradiente de voltaje de la primera lámina puede ser trasladado a la distancia a lo largo de la primera lámina, el voltaje medido es proporcional a la posición del contacto sobre la superficie táctil. Cuando se adquiere una coordenada de contacto sobre la primera lámina, el gradiente de voltaje uniforme se aplica entonces a la segunda lámina, y la primera lámina mide el voltaje a lo largo de la segunda lámina. El gradiente de voltaje de la segunda lámina es proporcional a la distancia a lo largo de la segunda lámina. Estas dos coordenadas de contacto representan la posición X-Y del contacto sobre la superficie táctil en un sistema de coordenadas cartesianas.

Desafortunadamente, dado que se requiere una presión mecánica para poner ambas láminas en contacto, las pantallas táctiles resistivas analógicas solo pueden detectar contacto cuando hay suficiente presión para juntar las dos láminas. Las pantallas táctiles pasivas resistivas analógicas tampoco pueden captar cuando un puntero está planeando sobre la superficie táctil. Por lo tanto, en el caso de las pantallas táctiles resistivas analógicas, los sucesos y posiciones de contacto solo se pueden detectar cuando son hacen los contactos efectivos con la superficie táctil.

Las pantallas táctiles de onda acústica de superficie (SAW) típicamente suministran una resolución media, y no son adecuadas para grabar escritura de buena calidad. Las pantallas táctiles SAW emplean transductores sobre los límites de una superficie de vidrio para hacer vibrar el vidrio y producir ondas acústicas que ondean sobre la superficie del vidrio. Cuando se hace un contacto sobre la superficie del vidrio, las ondas acústicas...

1. Un procedimiento de calibración y operación de cámaras digitales (63) en un sistema táctil (50) con una superficie táctil (60) sobre la cual se han de realizar los contactos del puntero, teniendo cada cámara digital (63) una formación seleccionable de píxeles, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

para cada cámara digital, adquirir una imagen mirando hacia, y a través de dicha superficie táctil (60);

medir las coordenadas verticales (z) a partir de las imágenes adquiridas;

utilizar las coordenadas verticales (z) medidas para determinar la ubicación de la superficie táctil (60) en cada una de las imágenes adquiridas; y

seleccionar un subconjunto de píxeles de la formación seleccionable de píxeles de cada cámara digital, en base a la ubicación determinada de la superficie táctil, de forma tal que sólo se procesen píxeles de los subconjuntos de píxeles para determinar la ubicación de dichos contactos del puntero.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual dicha utilización comprende ajustar las coordenadas verticales, para coordinadas rectangulares dadas, en una superficie de la forma:

z(x,y) = Ax + By + Cx² + Dy² + Exy + F, en la que

x, y y z son coordenadas y

A, B, C, D y F son coeficientes.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el cual dichos coeficientes C, D y E son cero y dicha superficie es un plano.

4. El procedimiento de la reivindicación 2 o 3, en el cual las coordenadas verticales son ajustadas a dicha superficie utilizando un procedimiento lineal de cuadrados mínimos.

5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual cada subconjunto de píxeles comprende una formación rectangular de píxeles.