Un sistema táctil en base a cámara (50) que comprende: al menos dos sensores de imagen asociados con una superficie táctil (10) y que tienen campos de visión solapados que abarcan dicha superficie táctil,

dispuestos dichos al menos dos sensores de imagen para adquirir imágenes de dicha superficie táctil desde diferentes puntos de visión; y medios de procesamiento (54, 56) adaptados para procesar subconjuntos de píxeles de las imágenes adquiridas generados por dichos al menos dos sensores de imagen, siendo procesados los datos de píxeles de los subconjuntos de píxeles para determinar la existencia de un puntero en dichas imágenes adquiridas, y cuando existe un puntero en dichas imágenes adquiridas, dichos medios de procesamiento están dispuestos para determinar la localización del puntero con relación a dicha superficie táctil usando la triangulación, en el que durante la determinación de la existencia del puntero, dichos medios de procesamiento están adaptados para construir un histograma de intensidad vertical en base a las intensidades de píxeles de una imagen diferencia entre una imagen adquirida y una imagen base, usándose la columna de dicho histograma de intensidad vertical que tiene la intensidad de píxel más grande por encima de un nivel de umbral para definir el centro de dicho subconjunto de píxeles, estando definido el ancho de dicho subconjunto de píxeles por las columnas de dicho histograma de intensidad vertical en los lados opuestos de la columna que define el centro de dicho subconjunto de píxeles que tiene las intensidades de píxeles más grandes que dicho nivel de umbral

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere en general a sistemas táctiles y en particular a un sistema táctil en base a cámara.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Los sistemas táctiles son bien conocidos en la técnica e incluyen típicamente una pantalla táctil que tiene una superficie táctil sobre la que se realizan contactos usando un puntero para generar una entrada de usuario. Se detectan los contactos del puntero con la superficie táctil y se usan para generar la correspondiente salida dependiendo de las áreas de la superficie táctil donde se realicen los contactos. Hay básicamente dos tipos generales de sistemas táctiles disponibles y se pueden clasificar globalmente como sistemas táctiles “activos” y sistemas táctiles “pasivos”.

Los sistemas táctiles activos permiten al usuario generar entradas de usuario mediante el contacto de la superficie táctil con un puntero especial que requiere normalmente alguna forma de fuente de alimentación integrada, típicamente 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 entradas de usuario mediante el contacto de la superficie táctil con un puntero pasivo y no requieren el uso de un puntero especial para activar la superficie táctil. Un puntero pasivo puede ser un dedo, un cilindro de algún material o cualquier objeto adecuado que se pueda usar para hacer contacto con alguna área predeterminada de interés sobre la superficie táctil.

Los sistemas táctiles pasivos proporcionan ventajas sobre los sistemas táctiles activos porque se puede usar cualquier dispositivo señalador, incluyendo un dedo del usuario, como un puntero para hacer contacto con la superficie táctil. Como resultado, se puede generar fácilmente la entrada del usuario. También, dado que en los sistemas táctiles pasivos no son necesarios los punteros activos especiales, no son preocupantes para los usuarios los niveles de carga de la batería y/o el daño del puntero, el robo o la pérdida del puntero.

Los sistemas táctiles pasivos tienen un número de aplicaciones que se refieren al funcionamiento de pantallas de ordenadores y de video. Por ejemplo, en una aplicación interactiva como se desvela en la Patente de Estados Unidos Nº 5.448.263 de Martin, cedida al cesionario de la presente invención, un sistema táctil pasivo se acopla a un ordenador y se presenta la pantalla del ordenador sobre la superficie táctil de la pantalla táctil. Las coordenadas que representan localizaciones específicas de la superficie táctil se mapean en la pantalla del ordenador. Cuando un usuario hace contacto con la superficie táctil, las coordenadas de la posición de contacto se realimentan al ordenador y se mapean en la pantalla del ordenador permitiendo de este modo al usuario operar el ordenador de una manera similar al uso de un ratón de ordenador simplemente mediante el contacto con la superficie táctil. Adicionalmente, las coordenadas realimentadas al ordenador se puedan registrar en una aplicación y volver a representar en un momento posterior. El registro de las coordenadas de contacto se realiza típicamente cuando se desea registrar información escrita o dibujada por el usuario sobre la superficie táctil.

La resolución de las pantallas táctiles pasivas determina si el sistema táctil es adecuado para el registro de información escrita o dibujada sobre la pantalla táctil o solamente útil para la selección de áreas sobre la pantalla táctil mapeadas a regiones en la pantalla del ordenador o video para manipular la pantalla del ordenador o del video. La resolución se mide típicamente en puntos por pulgada (DPI). Los DPI se relacionan con el tamaño de la pantalla táctil y la capacidad de muestreo del hardware y software del sistema táctil usado para detectar los contactos sobre la superficie táctil.

Las pantallas táctiles pasivas de baja resolución sólo tienen suficientes DPI para detectar contactos sobre la superficie táctil dentro de un grupo grande de los píxeles visualizados por la pantalla del ordenador o video. Por lo tanto, estas pantallas táctiles pasivas de baja resolución son útiles solamente para la manipulación de la pantalla del ordenador o del video.

Por otro lado, las pantallas táctiles pasivas de alta resolución tienen suficientes DPI para detectar contactos que son proporcionales a un número pequeño de píxeles o subpíxeles de la pantalla del ordenador o del video. Sin embargo, un requisito de las pantallas táctiles de alta resolución es la capacidad para detectar cuando el puntero está en contacto con la superficie táctil. Esto es necesario para la escritura, dibujo, operaciones de clic de ratón, etc. Sin la capacidad de detectar el contacto del puntero con la pantalla táctil, la escritura y dibujo sería una operación continua y los clics del ratón no serían posibles haciendo la manipulación de la pantalla del ordenador virtualmente imposible. Un requisito secundario es la capacidad para detectar cuando el puntero se está “moviendo por encima” de la superficie táctil. Aunque no se requiere para la escritura o dibujo, los sistemas operativos de los ordenadores actuales están utilizando crecientemente la información de movimiento por encima para manipular las pantallas del ordenador o video o los cuadros emergentes de información.

**(Ver fórmula)**

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

Las pantallas táctiles resistivas analógicas típicamente tienen una alta resolución. Dependiendo de la complejidad del sistema táctil, la resolución de la pantalla táctil puede producir 4096x4096 DPI o mayor. Las pantallas táctiles resistivas analógicas se construyen usando dos hojas flexibles que se recubren con un material resistivo y se dispone como un sandwich. Las hojas no se ponen en contacto entre sí hasta que se realiza un contacto. Las hojas se mantienen separadas típicamente por micro puntos de aislamiento o mediante un espacio de aire de aislamiento. Las hojas se construyen de ITO, que es principalmente transparente. Por ello, la pantalla táctil introduce alguna distorsión de imagen aunque muy pequeño paralaje.

Durante la operación de una pantalla táctil pasiva resistiva analógica, se aplica un gradiente de tensión uniforme en una dirección a lo largo de una primera de las hojas. La segunda hoja mide la tensión a lo largo de la primera hoja cuando las dos hojas contactan entre sí como resultado de un contacto realizado sobre la superficie táctil. Dado que el gradiente de tensión en la primera hoja se puede traducir en una distancia a lo largo de la primera hoja, la tensión medida es proporcional a la posición del contacto sobre la superficie táctil. Cuando se adquiere una coordenada de contacto sobre la primera hoja, el gradiente de tensión uniforme se aplica entonces a la segunda hoja y la primera hoja mide la tensión a lo largo de la segunda hoja. El gradiente de tensión de la segunda hoja es proporcional a la distancia a lo largo de la segunda hoja. Estas dos coordenadas de contacto representan la posición X-Y de contacto sobre la superficie táctil en un sistema de coordenadas cartesianas.

Desafortunadamente, dado que se requiere presión mecánica para poner ambas hojas en contacto, las pantallas táctiles resistivas analógicas sólo pueden detectar el contacto cuando hay una presión suficiente para poner las dos hojas juntas. Las pantallas táctiles pasivas resistivas analógicas tampoco pueden detectar cuando un puntero se está moviendo por encima de la superficie táctil. Por tanto, en el caso de las pantallas táctiles resistivas analógicas los eventos de contacto y las posiciones sólo se pueden detectar cuando se realizan contactos reales con la superficie táctil.

Las pantallas táctiles de onda acústica superficial (SAW) proporcionan típicamente una resolución media y no son adecuadas para el registro de buena calidad de escritura. Las pantallas táctiles SAW emplean transductores sobre los bordes de una superficie de vidrio para hacer vibrar el vidrio y producir ondas acústicas que ondean sobre la superficie de vidrio. Cuando se realizan contactos sobre la superficie del vidrio, las ondas acústicas se reflejan... [Seguir leyendo]

1. Un sistema táctil en base a cámara (50) que comprende:

al menos dos sensores de imagen asociados con una superficie táctil (10) y que tienen campos de visión solapados que abarcan dicha superficie táctil, dispuestos dichos al menos dos sensores de imagen para adquirir imágenes de dicha superficie táctil desde diferentes puntos de visión; y

medios de procesamiento (54, 56) adaptados para procesar subconjuntos de píxeles de las imágenes adquiridas generados por dichos al menos dos sensores de imagen, siendo procesados los datos de píxeles de los subconjuntos de píxeles para determinar la existencia de un puntero en dichas imágenes adquiridas,

y cuando existe un puntero en dichas imágenes adquiridas, dichos medios de procesamiento están dispuestos para determinar la localización del puntero con relación a dicha superficie táctil usando la triangulación,

en el que durante la determinación de la existencia del puntero, dichos medios de procesamiento están adaptados para construir un histograma de intensidad vertical en base a las intensidades de píxeles de una imagen diferencia entre una imagen adquirida y una imagen base,

usándose la columna de dicho histograma de intensidad vertical que tiene la intensidad de píxel más grande por encima de un nivel de umbral para definir el centro de dicho subconjunto de píxeles,

estando definido el ancho de dicho subconjunto de píxeles por las columnas de dicho histograma de intensidad vertical en los lados opuestos de la columna que define el centro de dicho subconjunto de píxeles que tiene las intensidades de píxeles más grandes que dicho nivel de umbral.

2. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dichos al menos dos sensores de imagen tienen campos de visión que miran en general a lo largo del plano de dicha superficie táctil.

3. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que cada uno de dichos sensores de imagen se comunica con un procesador asociado, recibiendo dicho procesador la salida de imagen desde dicho sensor de imagen y ejecutando una rutina de búsqueda de puntero para determinar la existencia de dicho puntero.

4. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 3, en el que durante dicha rutina de búsqueda del puntero, dicho procesador está dispuesto para reemplazar la imagen de base con la imagen adquirida cuando se determina que existe un puntero en la imagen adquirida.

5. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el procesador asociado con cada sensor de imagen está dispuesto para analizar los píxeles en dicho subconjunto de píxeles para localizar la fila de píxeles en donde se localiza la punta del puntero.

6. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 5 en el que el procesador asociado con cada sensor de imagen está adaptado para crear una máscara binaria en base a los píxeles de dicho subconjunto de píxeles con los píxeles que representa dicho puntero de un valor y los píxeles que representan la base de un valor diferente para permitir que se calcule dicha localización media y localización de la punta de puntero.

7. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 4, en el que durante dicha actualización de la imagen de base, el procesador asociado con cada sensor de imagen está adaptado para usar la ecuación:

Bn+1 (i,j) = (1 – a) Bn (i,j) + a I (i,j)

en la que:

Bn+1 es la nueva imagen base;

Bn es la imagen base actual;

I es la imagen adquirida actual;

i,j son las coordenadas de fila y columna de los píxeles de la imagen base que se están actualizando; y

a es un número entre 0 y 1 que indica el grado de aprendizaje que se debería tomar de la imagen adquirida actual I.

**(Ver fórmula)**

8. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7 en el que el procesador asociado con cada sensor de imagen está adaptado para determinar adicionalmente las diferencias entre cada imagen adquirida y la imagen de base para detectar el cambio en las condiciones de luz.

9. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho medio de procesamiento está adaptado para ajustar la exposición de cada sensor de imagen.

10. Un sistema táctil de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho medio de procesamiento está adaptado para ejecutar además una rutina de determinación de la superficie táctil para calcular la orientación de la superficie táctil tal como se ve por cada sensor de imagen.

11. Un sistema táctil de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho medio de procesamiento está adaptado para calcular además la velocidad de un puntero según se mueve dicho puntero hacia dicha superficie táctil dentro de los campos de visión de dichos sensores de imagen.

12. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho medio de procesamiento está adaptado para seguir dicho puntero dentro de los campos de visión de dichos sensores de imagen.

13. Un sistema táctil de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha superficie táctil es generalmente rectangular y en el que dichos al menos dos sensores de imagen se sitúan adyacentes a diferentes esquinas de dicha superficie táctil.

14. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicha superficie táctil está rodeada por un marco y en el que cada sensor de imagen se monta en dicho marco, estando orientado cada sensor de imagen de modo que el campo de visión del mismo mira hacia abajo y en general a lo largo del plano de dicha superficie táctil.

15. Un sistema táctil de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye además un ordenador conectado a dichos medios de procesamiento, estando dispuesto dicho ordenador para recibir información de la localización del puntero desde dichos medios de procesamiento y usar dicha información de localización del puntero para actualizar un programa de aplicaciones ejecutado por el mismo.

16. Un sistema táctil de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la información de la pantalla del ordenador se presenta sobre dicha superficie táctil.

17. Un procedimiento de detección de la posición de un puntero dentro de una región de interés, que comprende:

la adquisición de múltiples imágenes de una región de interés desde diferentes puntos de visión;

para cada imagen adquirida, la formación de una imagen diferencia entre la imagen adquirida y una imagen de base;

para cada imagen diferencia, la construcción de un histograma de intensidad vertical en base a las intensidades de los píxeles de la imagen diferencia y el examen del histograma de intensidad vertical para detectar un subconjunto de píxeles que significa la existencia de un puntero,

siendo usada la columna del histograma intensidad vertical que tiene la intensidad de píxeles más grande por encima del nivel de umbral para definir el centro del subconjunto de píxeles y siendo usadas las columnas de dichos histograma intensidad vertical en los lados opuestos de la columna que define el centro de dicho subconjunto de píxeles que tienen intensidades de píxel más grande que dicho nivel de umbral para definir el ancho del subconjunto de píxeles; y

cuando se detecta la existencia de un puntero en las imágenes diferencia, el procesamiento de los subconjuntos de píxeles para determinar la localización de dicho puntero usando la triangulación.