Sistema táctil de alineación automática y método correspondiente.

Un método destinado a asociar automáticamente un sistema de coordenadas depantalla táctil a un sistema de coordenadas de visualización para su uso en unsistema táctil (50,

150, 250), que presenta una pantalla táctil (52, 152, 252) con unasuperficie táctil (60, 160, 260) sobre la que se visualiza una imagen (70, 270). Elmétodo comprende las siguientes fases:

- Incluir en dicha imagen visualizada (70, 270) al menos una marca dereferencia (72, 272), en cuyo emplazamiento un ordenador (56, 156, 256)debe conocer al menos una marca de referencia de dicho sistema decoordenadas de visualización.

- Adquirir al menos una imagen de dicha superficie táctil incluyendo dichaimagen visualizada.

- Reconocer al menos una marca de referencia en las imágenes adquiridascomparando al menos una de las imágenes adquiridas con las marcas dereferencia guardadas en una biblioteca de marcas de referencia.

- Determinar el emplazamiento de al menos una de dichas marcas dereferencia reconocida en al menos una de dichas imágenes adquiridas enrelación con dicho sistema de coordenadas de la pantalla táctil.

- Asociar automáticamente dicho sistema de coordenadas de la pantalla táctila dicho sistema de coordenadas de visualización empleando dichoemplazamiento determinado y el emplazamiento de al menos una marca dereferencia de dicho sistema de coordenadas de visualización.

- En la que al menos una de dichas marcas de referencia es un elemento devisualización del sistema operativo del ordenador inherente.

SISTEMA TÁCTIL DE ALINEACIÓN AUTOMÁTICA Y MÉTODO CORRESPONDIENTE

CAMPO DE LA INVENCIÓN [0001] La presente invención hace referencia, en general, a los sistemas táctiles y, en particular, a un sistema táctil de alineación automática y a un método para alinear de manera automática un sistema táctil.

DESCRIPCIÓN DE LOS ANTECEDENTES [0002] Los sistemas táctiles son bien conocidos en la materia e incluyen normalmente una pantalla táctil que posee una superficie táctil en la que se utiliza un puntero para hacer contacto. Los contactos del puntero sobre la superficie táctil se detectan y se utilizan para generar los correspondientes datos de salida sobre la posición del puntero

y representan las zonas de la superficie táctil en las que se realiza contacto con el puntero. Hay fundamentalmente dos tipos de sistemas táctiles disponibles y pueden clasificarse, en líneas generales, en sistemas táctiles “activos” y en sistemas táctiles “pasivos”. [0003] Los sistemas táctiles activos permiten al usuario generar información sobre la

posición del puntero haciendo contacto sobre la superficie táctil con un puntero especial que requiere normalmente algún tipo de fuente de alimentación incorporada, por lo general pilas. El puntero especial emite señales en forma de luz infrarroja, luz visible, frecuencias ultrasónicas, frecuencias electromagnéticas, etc. que activan la superficie táctil.

[0004] Los sistemas táctiles pasivos permiten al usuario generar información sobre la posición del puntero haciendo contacto sobre la superficie táctil con un puntero pasivo y no requiere el uso de punteros especiales para activar la superficie táctil. Un puntero pasivo puede ser un dedo, un cilindro de algún material o cualquier otro objeto adecuado que pueda emplearse para hacer contacto con una zona de interés predeterminada de

la superficie táctil. Puesto que no son necesarios punteros activos especiales en los sistemas táctiles pasivos, los niveles de batería y/o daños del puntero, el robo o el extravío del puntero no representan una preocupación para el usuario.

La solicitud PCT internacional número PCT/CA01/00980 presentada el 5 de julio de 2001, publicada con el número WO 02/03316 el 10 de enero de 2002 y asignada al

cesionario de la presente invención revela un sistema táctil basado en una cámara que comprende una pantalla táctil y que incluye una superficie táctil sobre la que se presenta una imagen generada por ordenador. Un bisel o marco rectangular rodea la superficie táctil y sostiene las cámaras digitales en las esquinas. Las cámaras digitales tienen campos de visión superpuestos que abarcan y ven a lo largo de toda la superficie táctil.

Las cámaras digitales adquieren imágenes desde diferentes posiciones y generan datos

de imagen. Los datos de imagen adquiridos por las cámaras se procesan mediante procesadores de señales digitales para determinar si existe un puntero en los datos de imagen capturados. Cuando se determina que existe un puntero en los datos de imagen capturados, los procesadores de señales digitales transmiten información característica 5 del puntero a un controlador maestro, que a su vez procesa la información característica del puntero para determinar la posición del puntero con relación a la superficie táctil utilizando técnicas de triangulación. La información sobre la posición del puntero se transmite a un ordenador que ejecuta uno o más programas de aplicación. El ordenador utiliza la información sobre la posición del puntero para actualizar la imagen generada 10 por ordenador que se presenta sobre la superficie táctil. Los contactos del puntero sobre la superficie táctil pueden, por consiguiente, ser grabados en forma de escritura o dibujo,

o usarse para controlar la ejecución de programas de aplicación llevados a cabo por ordenador. [0006] En este sistema táctil pasivo basado en una cámara y, en realidad, en todos los

sistemas táctiles, el mecanismo que genera la imagen para su visualización sobre la superficie táctil es distinto y está separado del mecanismo que proporciona la capacidad táctil. Como resultado, el sistema de coordenadas de la pantalla táctil es diferente al sistema de coordenadas del generador de imagen. Para que el sistema táctil mantenga la alta resolución deseada, el sistema de coordenadas del sistema táctil debe ser

asociado adecuadamente al sistema de coordenadas del generador de imagen. Esta asociación del sistema de coordenadas se realiza normalmente mediante un procedimiento de alineación que requiere la intervención manual.

Por ejemplo, la Patente US 5.448.263 de Martin, asignada a SMART Technologies, Inc., cesionario de la presente invención, revela un sistema táctil pasivo 25 acoplado a un ordenador que ejecuta una rutina de alineación que permite que el sistema de coordenadas de la pantalla táctil concuerde con el sistema de coordenadas de visualización del ordenador. Durante la rutina de alineación, se muestran sobre la superficie táctil de la pantalla marcas de referencia en unas coordenadas conocidas de visualización del ordenador y se impulsa al usuario a tocar las marcas de referencia con 30 un puntero. Como respuesta a los contactos del puntero, la pantalla táctil proporciona información sobre la posición del puntero que representa la situación específica sobre la superficie táctil en la que se realizan los contactos del puntero. La información sobre la posición del puntero producida por la pantalla táctil se transmite al ordenador. Puesto que se conocen las coordenadas de visualización de las marcas de referencia, el

ordenador puede usar la información sobre la posición del puntero producida por la pantalla táctil para asociar el sistema de coordenadas de visualización del ordenador al sistema de coordenadas de la pantalla táctil.

A pesar de que esta rutina de alineación le permite al sistema de coordenadas de visualización del ordenador asociarse al sistema de coordenadas de la pantalla táctil, la 40 ejecución de tal rutina de alineación es poco práctica y puede resultar molesta especialmente en los sistemas táctiles en los que se utiliza un proyector independiente para proyectar la imagen generada por ordenador sobre la superficie táctil. En dicho sistema táctil, si el proyector y la pantalla táctil se desplazan ligeramente la una de la otra, el usuario deberá interrumpir lo que esté haciendo y volver a realizar la rutina de 5 alineación con el fin de volver a asociar el sistema de coordenadas de visualización del

ordenador al sistema de coordenadas de la pantalla táctil. [0009] La patente con número de publicación US 2002/0036617 revela métodos y aparatos para introducir la posición, postura (orientación) u otros datos característicos de un objeto a equipos de aprendizaje asistido por ordenador, educación, juegos,

juguetes, ayuda a los discapacitados, procesamiento de textos y otras aplicaciones. La forma de realización preferente utiliza sensores electro-ópticos y, particularmente, cámaras de televisión, proporcionando de manera óptica una entrada de datos de referencia especializada en objetos y/o características naturales de los objetos. [0010] Tal y como se podrá apreciar, se pretende encontrar mejoras en los sistemas

táctiles para llevar a cabo la alineación de los sistemas de coordenadas de visualización del ordenador con los sistemas de coordenadas de la pantalla táctil. [0011] El objeto de la presente invención es, por consiguiente, proporcionar un novedoso sistema táctil de alineación automática y un método para alinear automáticamente un sistema táctil.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN [0012] Según un aspecto de la presente invención, se provee un método para asociar automáticamente un sistema de coordenadas de una pantalla táctil a un sistema de coordenadas de visualización para su uso en un sistema táctil que incluya una pantalla

táctil con una superficie táctil en la que se visualiza una imagen, según las reivindicaciones adjuntas. [0013] Según una forma de realización preferente, al menos una de las marcas de referencia es un elemento de visualización del sistema operativo inherente del ordenador como, por ejemplo, un icono o una parte de una barra de herramientas. En la

forma de realización preferente también se prefiere que la imagen visualizada incluya multitud de marcas... [Seguir leyendo]

1. Un método destinado a asociar automáticamente un sistema de coordenadas de pantalla táctil a un sistema de coordenadas de visualización para su uso en un sistema táctil (50, 150, 250) , que presenta una pantalla táctil (52, 152, 252) con una superficie táctil (60, 160, 260) sobre la que se visualiza una imagen (70, 270) . El método comprende las siguientes fases:

- Incluir en dicha imagen visualizada (70, 270) al menos una marca de referencia (72, 272) , en cuyo emplazamiento un ordenador (56, 156, 256) debe conocer al menos una marca de referencia de dicho sistema de coordenadas de visualización.

- Adquirir al menos una imagen de dicha superficie táctil incluyendo dicha imagen visualizada.

- Reconocer al menos una marca de referencia en las imágenes adquiridas comparando al menos una de las imágenes adquiridas con las marcas de referencia guardadas en una biblioteca de marcas de referencia.

- Determinar el emplazamiento de al menos una de dichas marcas de referencia reconocida en al menos una de dichas imágenes adquiridas en relación con dicho sistema de coordenadas de la pantalla táctil.

- Asociar automáticamente dicho sistema de coordenadas de la pantalla táctil a dicho sistema de coordenadas de visualización empleando dicho emplazamiento determinado y el emplazamiento de al menos una marca de referencia de dicho sistema de coordenadas de visualización.

- En la que al menos una de dichas marcas de referencia es un elemento de visualización del sistema operativo del ordenador inherente.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que dicho elemento de visualización del sistema operativo inherente es un icono o parte de una barra de herramientas.

3. Un método según la reivindicación 1, en el que dicha imagen visualizada incluye una pluralidad de marcas de referencia, conociéndose el emplazamiento de cada marca de referencia en dicho sistema de coordenadas de visualización.

4. Un método según la reivindicación 3, en el que las marcas de referencia están incluidas de manera adyacente a cada esquina de dicha imagen de visualización.

5. Un método según la reivindicación 3, en el que la fase que consiste en adquirir al menos una imagen de dicha superficie táctil que incluye dicha imagen de visualización comprende la adquisición de imágenes, y en el que los

emplazamientos de dichas marcas de referencia en dicho sistema de coordenadas de pantalla táctil están determinados por triangulación.

6. Un método según la reivindicación 1, en el que la fase de adquirir al menos una

imagen de dicha superficie táctil incluyendo dicha imagen de visualización comprende la adquisición de imágenes, y en el que el emplazamiento de al menos una de dichas marcas de referencia en dicho sistema de coordenadas de pantalla táctil está determinado por triangulación.

10 7. Un método según la reivindicación 3, en el que los emplazamientos de dichas marcas de referencia en dicho sistema de coordenadas de pantalla táctil están determinados mediante el cálculo de la distancia en píxeles brutos de cámara entre un borde conocido de dicha superficie táctil y dichas marcas de referencia.

15 8. Un método según la reivindicación 1 que comprende, además, la actualización de los datos de imagen utilizados para presentar la imagen visualizada sobre dicha superficie táctil, empleando los datos del contacto de puntero que han sido calibrados utilizando dicha asociación.

20 9. Un sistema táctil (50, 150, 250) que comprende: -Una pantalla táctil (52, 152, 252) que cuenta con una superficie táctil (60, 160, 260) sobre la que se visualiza una imagen (70, 270) . -Al menos una cámara (66, 170, 266) que adquiere imágenes de dicha superficie táctil, incluyendo dicha imagen visualizada.

25. Un generador de datos de contacto del puntero (54, 66, 154, 166, 252) que genera datos de posición del puntero en respuesta al contacto del puntero con dicha superficie táctil, y en el que dichos datos de posición del puntero representan el emplazamiento de dicho puntero sobre dicha superficie táctil en el que se realiza el contacto con el puntero.

30. Un procesador (56, 156, 256) que se comunica con al menos una de dichas cámaras y dicho generador de datos de contacto del puntero. Dicho procesador emplea marcas de referencia (72, 272) en dichas imágenes visualizadas con el fin de calibrar automáticamente los sistemas de coordenadas de dicho sistema táctil, y utiliza los datos de posición del 35 puntero calibrados para actualizar los datos de imagen que se emplean para presentar la imagen visualizada sobre dicha superficie táctil, en la que dicho procesador calcula los emplazamientos de dichas marcas de referencia mediante técnicas de triangulación para determinar los emplazamientos de

las marcas de referencia en el sistema de coordenadas de la pantalla táctil, y 40 emplea los emplazamientos calculados para asociar el sistema de coordenadas de pantalla táctil al sistema de coordenadas de visualización, utilizándose dicha asociación para calibrar los datos de posición del puntero antes de la actualización de dichos datos de imagen.

- En la que al menos una de dichas marcas de referencia es un elemento de visualización del sistema operativo inherente.

10. Un sistema táctil según la reivindicación 9, en el que dicha superficie táctil y dicho generador de datos de contacto del puntero forman parte de una pantalla táctil activa que genera datos de posición de puntero en respuesta a contactos del puntero sobre dicha superficie táctil.

11. Un sistema táctil según la reivindicación 10 que incluye, además, un proyector (58, 158, 258) que recibe dichos datos de imagen de dicho procesador y proyecta dicha imagen sobre dicha superficie táctil.

12. Un sistema táctil según la reivindicación 11, en el que al menos una de dichas cámaras está colocada de manera adyacente a dicho proyector.

13. Un sistema táctil según la reivindicación 9, que incluye al menos un par de cámaras

(66) que presentan campos visuales superpuestos y que engloban dicha superficie táctil. Además, al menos uno de dicho par de cámaras adquiere imágenes de dicha superficie táctil desde diferentes posiciones y genera datos de imagen. Dicho generador de datos de contacto del puntero procesa los datos de imagen generados por al menos un par de cámaras para determinar el emplazamiento de dicho puntero en relación con dicha superficie táctil cuando dicho puntero es capturado en imágenes adquiridas por al menos uno de dicho par de cámaras y que genera dichos datos de posición del puntero.

14. Un sistema táctil según la reivindicación 13, en el que dicho elemento de visualización del sistema operativo inherente es un icono o parte de una barra de herramientas.