Определение позиции объекта путем восприятия позиционного шаблона с помощью оптического датчика

Определение позиции объекта путем восприятия позиционного шаблона с помощью оптического датчика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к устройствам для определения позиции (физического) объекта и к устройствам обработки изображений и устройствам оптического датчика, возможно, используемым для этого. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу определения позиции объекта. В частности, настоящее изобретение относится к определению позиции объекта на экране или области отображения или по отношению к нему/ней.

Определение позиции физического объекта можно применять в контексте пользовательских интерфейсов для обеспечения отслеживания и/или визуализации фактической физической позиции физического объекта, например, с помощью программного обеспечения, выполняющегося на компьютере. Существуют, например, так называемые материальные пользовательские интерфейсы (TUI). Для подобласти области применения материальных пользовательских интерфейсов (TUI), физические объекты подлежат размещению на экране компьютера, который расположен горизонтально, позиции и, возможно, ориентации которых могут автоматически определяться компьютером. Таким образом, физические объекты можно связывать с представлениями на экране, благодаря чему, перемещение этих объектов может приводить к немедленной реакции в компьютере. Создается впечатление, что физические объекты принадлежат представлениям на экране, причем представления становятся непосредственно 'материальными'. Раскрытые здесь технические принципы описывают методы, позволяющие эффективно распознавать такую позицию.

Один способ обнаружения позиции объекта предусматривает восприятие объекта с помощью камеры, установленной над или под экраном (например, в связи с прозрачным проекционным экраном), которая применяется, например, в продукте Microsoft Surface™. В усовершенствовании этой технологии, торгуемой как Microsoft Surface 2, матрица светочувствительных датчиков, заменяющих камеру, встроена непосредственно в экран. Таким образом, в этих подходах требуются либо дополнительные внешние камеры и/или специальное экранное оборудование. Другой известный подход (см., например, международную патентную заявку, имеющую номер публикации WO 01/15059 A2 с 2000) обходится без специальных экранов. В этом подходе на экране изображаются сигналы изображения, из которых можно обнаруживать позицию на экране, когда она распознается и оценивается с помощью наложенных объектов. Наложенные объекты имеют оптические датчики и радиоканал с компьютером для обеспечения распознавания позиции и ее передачи на компьютер.

Обычно желательно, чтобы можно быть гарантировать невидимость или, по меньшей мере, низкую заметность шаблонов наложенной информации. В упомянутой международной патентной заявке WO 01/15059 A2, описаны разные варианты наложения информационных сигналов на изображение фона для обнаружения, таким образом, позиции физических объектов. В одной из этих разновидностей, наложенная информация зависит от положения на экране, т.е. разные шаблоны, распознавание которых позволяет напрямую делать вывод о положении, накладываются в разных областях экрана. Эти шаблоны можно формировать на плоскости или во времени. В частности, предполагается, что шаблоны активны одновременно для всех областей изображения. Это обуславливает желание, чтобы наложенные шаблоны были невидимыми пользователю. Для решения этой проблемы WO 01/15059 A2 предлагает использовать специальное экранное оборудование, которое может излучать световые сигналы в невидимом диапазоне. Решение с традиционным экраном не описано. Настоящее изобретение описывает, как можно внедрять шаблоны, которые лежат ниже порога человеческого восприятия, но все еще распознаются объектами, в нормальные экраны, при надлежащем выборе шаблонов, датчика HW и обработки сигнала. Это принцип “внедрения водяных знаков”.

В опубликованной патентной заявке США с номером публикации US 2007/0001950 A1 описаны способ и система для представления данных на носителе для регистрации устройством ввода. Способ предусматривает внедрение символьной конструкции, например, внедренного кода взаимодействия (EIC) в изображение на экране дисплея, например, жидкокристаллического дисплея (ЖКД). Сетка, имеющая множество пикселей, задает размер шаблона EIC на ЖКД. Одна область сетки используется для внедрения данных позиции и/или информации метаданных.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа определения позиции объекта, совместимого с нормальным экранным оборудованием или проекционным оборудованием, причем шаблон, используемый устройством или способом, может не восприниматься или очень слабо восприниматься наблюдателем-человеком.

Задача настоящего изобретения решается устройством по п. 1 или 25, устройством обработки изображений по п. 12, устройством регистрации шаблона по п. 12, способом по п. 19 и компьютерной программой по п. 24.

Согласно варианту осуществления, изобретение предусматривает устройство для определения позиции объекта относительно представления изображения, подлежащего представлению. Устройство содержит вход для по меньшей мере одного изображения, подлежащего представлению, генератор позиционных шаблонов, блок объединения, оптический датчик, фильтр и средство определения. Генератор позиционных шаблонов выполнен с возможностью генерации позиционного шаблона, подразделенный на множество участков шаблона, причем каждый из участков шаблона содержит однозначный битовый шаблон из множества битовых шаблонов, и битовые шаблоны подвергаются обобщенному греевскому кодированию. Блок объединения выполнен с возможностью объединения позиционного шаблона с по меньшей мере одним изображением, подлежащим представлению, и обеспечения соответствующего объединенного изображения. Оптический датчик выполнен с возможностью оптического восприятия секции изображения объединенного изображения, причем секция изображения коррелирует с позицией объекта. Фильтр выполнен с возможностью извлечения по меньшей мере одного участка шаблона позиционного шаблона из участка изображения и обеспечения по меньшей мере одного соответствующего извлеченного участка шаблона. Средство определения выполнено с возможностью определения позиции объекта на основании по меньшей мере одного извлеченного участка шаблона.

Таким образом, некоторые варианты осуществления основаны на том факте, что, благодаря греевскому кодированию или обобщенному греевскому кодированию, битовые шаблоны имеют дело со сравнительно низким количеством битов на каждый битовый шаблон для разных участков шаблона для получения сравнительно точного позиционного разрешения. Вследствие низкого количества битов можно объединять биты с изображением, подлежащим представлению, так что изображение, подлежащее представлению, изменяется настолько незначительно, что не воспринимается или по меньшей мере незаметно для наблюдателя-человека. С этой целью используется тот факт, что информация, подлежащая передаче для отдельных областей или участка шаблона, заранее известна. Когда информация передается битовым шаблоном, можно без каких-либо функциональных ограничений назначать битовые шаблоны, которые как можно более схожи с соседними областями или участками шаблона. В качестве информации, области изображения передают координаты X и Y (в частности, свои собственные координаты X и Y). Две соседние области отличаются тем фактом, что одна из этих координат увеличивается или уменьшается на единицу. Если греевское кодирование используется для назначения номеров битовому шаблону, соседние битовые шаблоны всегда будут отличаться только одним битом. Тогда перекрестные помехи между двумя областями приведут к тому, что символы для всех битов кроме одного накладываются конструктивно (усиливаются), и только один бит “смешивается”. Таким образом, осуществляется надежное распознавание общих битов, и “смешанный бит” даже показывает, что датчик находится между двумя областями, не расширяя кодирование символов.

Обобщенное греевское кодирование означает код Грея, где только один элемент изменяется от одного участка шаблона к соседнему участку шаблона, в котором один элемент, однако, может содержать один бит (т.е. нормальный код Грея) или более одного бита. Согласно определению, обобщенные коды Грея - это коды, имеющие как свойство отражения, так и свойство единичного расстояния, причем свойство единичного расстояния может быть одним битом или несколькими битами.

Таким образом, битовые шаблоны соседних участков шаблона или областей практически не интерферируют друг с другом (только в одном бите), но, напротив, конструктивно усиливают друг друга в большинстве битов. Соответственно, например, последовательность модуляции, реализующая объединение изображения, подлежащего представлению, позиционным шаблоном, может быть значительно короче, чем в других принципах определения позиции. При наличии перекрестных помех соседних ячеек энергию сигнала объединения (например, в форме модуляции) можно использовать наиболее конструктивно. Кроме того, в соседних участках шаблона (или областях), не нужно использовать последовательности, которые ортогональны друг другу и имеют соответствующую необходимую длину. Если датчик отчасти воспринимает два (или более) соседних участков шаблона, энергия сигнала будет оставаться суммой воспринятых подобластей.

При использовании модуляции для объединения изображения, подлежащего представлению, позиционным шаблоном, глубина модуляции может снижаться без увеличения длины последовательности за счет расширения в ответ. Таким образом, становится практически выполнимым постоянное внедрение модуляции в форме водяного знака невидимым образом во все (или, по меньшей мере, некоторые соответствующие) области изображения и тем не менее обеспечивать быстрое распознавание позиции.

Согласно альтернативным вариантам осуществления, устройство для определения позиции объекта в представлении изображения, подлежащего представлению, содержит: вход для изображения, подлежащего представлению; генератор модуляционных изображений для генерации по меньшей мере одного модуляционного изображения, причем это по меньшей мере одно модуляционное изображение подразделяется на множество полей, и значение модуляционного изображения конкретного поля представляет информацию местоположения поля в модуляционном изображении; модулятор изображений для модуляции изображения, подлежащего представлению, модуляционным изображением, причем различие между изображением, подлежащим представлению, и изображением, модулированным по меньшей мере одним модуляционным изображением, ниже порога человеческого восприятия; выход для изображения, модулированного по меньшей мере одним модуляционным изображением, для отображения на устройстве отображения; оптический датчик для восприятия оптического сигнала, излучаемого участком изображения для изображения, модулированного модуляционным изображением, и для генерации соответствующего сигнала восприятия; и блок оценивания для определения информации местоположения секции изображения на основании оптического сигнала, излучаемого секцией изображения, причем блок оценивания выполнен с возможностью извлечения информации местоположения по меньшей мере одного поля, расположенного, по меньшей мере частично, в секции изображения, из оптического сигнала, излучаемого участком изображения.

Варианты осуществления изобретения будут более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 - упрощенная блок-схема устройства для определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному варианту осуществления раскрытого здесь технического принципа;

фиг. 2 - упрощенная блок-схема устройства для определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному дополнительному варианту осуществления раскрытого здесь технического принципа;

фиг. 3 - схематическое представление позиционного шаблона или модуляционного изображения;

фиг. 4 - схематическое представление позиционного шаблона или модуляционного изображения, показанного на фиг. 3 с двумя примерами диапазона наблюдения датчика устройства для определения позиции объекта;

фиг. 5 - схематическая иллюстрация временного битового шаблона;

фиг. 6 - схематическая иллюстрация пространственного битового шаблона;

фиг. 7 - схематическая иллюстрация временного пространственного битового шаблона;

фиг. 8 - схематическая иллюстрация временной модуляции пиксельного значения на основании временных форм волны;

фиг. 9 - схематическая иллюстрация временных форм волны для иллюстрации манчестерского кодирования;

фиг. 10 - упрощенная блок-схема устройства для определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному дополнительному варианту осуществления;

фиг. 11 - упрощенная блок-схема устройства для определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному дополнительному варианту осуществления;

фиг. 12 - упрощенная блок-схема устройства восприятия шаблона согласно по меньшей мере одному варианту осуществления раскрытого здесь технического принципа;

фиг. 13 - упрощенная блок-схема операций способа определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному варианту осуществления раскрытого здесь технического принципа; и

фиг. 14A, 14B - упрощенная блок-схема операций способа определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному варианту осуществления раскрытого здесь технического принципа.

Прежде чем варианты осуществления настоящего изобретения будут более подробно рассмотрены ниже на основании чертежей, следует отметить, что идентичные, функционально идентичные или равные элементы и структуры снабжены одинаковыми или аналогичными ссылочными позициями на разных фигурах, в результате чего описания элементов и структур, снабженных одинаковыми или аналогичными ссылочными позициями в разных вариантах осуществления, взаимозаменяемы или их можно применять друг к другу.

На Фиг. 1 показана упрощенная блок-схема устройства для определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному возможному варианту осуществления раскрытого здесь технического принципа. Устройство 10 принимает изображение 3, подлежащее представлению (т.е. соответствующие данные изображения) на входе 11. Изображение 3, подлежащее представлению, подлежит представлению посредством устройства 4 отображения, причем устройство 4 отображения может представлять собой, например, экран, цифровой проектор, имеющий соответствующую область проекции или другое устройство, для представления информации в оптической форме. Подвижный объект 5 может занимать позицию по отношению к дисплею 4, путем помещения или размещения объекта, например, на горизонтально ориентированную область отображения устройства 4 отображения и его ориентирования к конкретной секции изображения для изображения, представляемого устройством 4 отображения. Однако в общем случае не требуется, чтобы объект 5 непосредственно контактировал с устройством 4 отображения, должно быть очевидно, в целях однозначного или правильного определения позиции объекта, какой секции изображения соответствует текущая позиция объекта 5. Кроме того, область отображения устройства 4 отображения не должна быть ориентирована горизонтально, но также может быть наклонной или перпендикулярной. В этих случаях практично, когда объект присоединен, может быть подвешен над поверхностью дисплея или расположен на ней подходящими средствами. Альтернативно, объект также может удерживаться или направляться пользователем. На фиг. 1, подвижный объект 5 в порядке примера показан как игровая фишка настольной игры, однако может принимать множество других форм. Секция изображения, связанная с позицией объекта 5, указана на фиг. 1 пунктирной окружностью в области отображения устройства 4 отображения.

Обычно подвижный объект 5 присоединен к оптическому датчику 15, таким образом, что он, в частности, направлен к упомянутому участку 6 изображения. Таким образом, оптический датчик 15 выполнен с возможностью восприятия секции 6 изображения оптическим способом. При этом секция 6 изображения соответствует позиции объекта 5. С этой целью оптический датчик 15 может быть встроен в объект 5 или установлен на нем. Оптический датчик 15 составляет часть устройства 10 для определения позиции объекта 5. Участок изображения, воспринимаемый оптическим датчиком 15, передается на фильтр 16. Фильтр 16 выполнен с возможностью отфильтровывания одного битового шаблона или нескольких битовых шаблонов, включающих в себя информацию позиции секции изображения из секции изображения. Битовый шаблон или несколько битовых шаблонов представлены информацией, которая объединена с изображением 3, подлежащим представлению, до представления изображения 3, подлежащего представлению, посредством устройства 4 отображения. Когда фильтр 16 распознает битовый шаблон служащий для определения позиции в секции изображения с достаточной надежностью, он передает битовый шаблон или соответствующий участок шаблона на средство 17 определения устройства 10. Средство 17 определения выполнено с возможностью определения позиции объекта 5 на основании по меньшей мере одного извлеченного участка шаблона или соответствующего битового шаблона.

Для объединения изображения 3, подлежащего представлению, с информацией, используемой для определения позиции, устройство 10 для определения позиции объекта 5 включает в себя генератор 12 позиционных шаблонов и блок 14 объединения. Генератор 12 позиционных шаблонов обеспечивает позиционный шаблон 13. Позиционный шаблон 13 делится на множество участков шаблона. Каждый из участков шаблона содержит однозначный битовый шаблон из множества битовых шаблонов, позволяющий идентифицировать соответствующий участок шаблона. Битовые шаблоны подвергаются греевскому кодированию или обобщенному греевскому кодированию. Позиционный шаблон обычно является двухмерным шаблоном, и участки шаблона обычно образуют двухмерный массив. Согласно коду Грея, битовые шаблоны отличаются от двух соседних участков шаблона только одним битом. В двухмерном массиве участков шаблона может быть полезно использовать индивидуальное греевское кодирование для каждой координаты, которые сохраняются в двух отдельных частях соответствующих битовых шаблонов. Даже при таком греевском кодировании, которое разделено координатами, все еще выполняется условие, что только один бит изменяется от одного участка шаблона к соседнему участку шаблона (где участки шаблона, размещенные диагонально относительно друг друга, обычно не считаются соседними участками шаблона). В обобщенном коде Грея, один бит или также несколько битов могут изменяться от одного участка шаблона к следующему. В обобщенном коде Грея условие, известное из нормального кода Грея, обобщено так, что только один элемент (например, поднабор битового шаблона, имеющий несколько битов) изменяется от одного участка шаблона к соседнему участку шаблона.

Изображение 3, подлежащее представлению, и позиционный шаблон 13 объединяются посредством блока 14 объединения, в результате чего получается соответствующее объединенное изображение, которое обеспечивается для отображения на устройстве 4 отображения.

Оптический датчик 15 может быть подключен к фильтру 16, например, гибким кабелем или беспроводной линией связи (линией радиосвязи, линией инфракрасной связи, линией ультразвуковой связи и пр.). Таким образом, оптический датчик 15 обладает подвижностью относительно остального устройства 10. Альтернативно, гибкий кабель или беспроводная линия связи также может быть обеспечена между фильтром 16 и средством 17 определения, или также на выходе средства 17 определения, где обеспечивается информация позиции.

На Фиг. 2 показана упрощенная блок-схема устройства для определения позиции объекта согласно по меньшей мере одному дополнительно возможному варианту осуществления раскрытого здесь технического принципа. Устройство 20 включает в себя вход 11 для изображения 3, подлежащего представлению, генератор 22 модуляционных изображений, модулятор 24 изображений, оптический датчик 15 и блок 27 оценивания. Изображение 3, подлежащее представлению, будет проходить через устройство 20 от входа 11 к входу модулятора 24 изображений. Дополнительный вход модулятора 24 изображений подключен к выходу генератора 22 модуляционных изображений. Генератор 22 модуляционных изображений генерирует по меньшей мере одно модуляционное изображение, разделенное на множество полей. При этом значение модуляционного изображения конкретного поля представляет информацию местоположения поля в модуляционном изображении. Модуляционное изображение имеет примерно такую же цель, как позиционный шаблон варианта осуществления, представленного на фиг. 1, и даже может соответствовать ему. Аналогично, множество полей имеет примерно такую же цель, как множество участков шаблона варианта осуществления, представленного на фиг. 1. Кроме того, в отношении функции и/или цели значение модуляционного изображения конкретного поля также можно сравнивать с однозначным битовым шаблоном конкретного участка шаблона, упомянутого в связи с описанием фиг. 1.

Модулятор 24 изображений выполнен с возможностью модуляции изображения 3, подлежащего представлению, модуляционным изображением. Изображение 3, подлежащее представлению, можно рассматривать как несущий сигнал, а модуляционное изображение - как полезную информацию, причем термин “полезная информация” относится к цели определения позиции. В результате модуляции изображение 3, подлежащее представлению, немного изменяется, при этом наблюдатель модулированного изображения, отображаемого устройством 4 отображения, не воспринимает заметный или побочный эффект. Таким образом, различие между изображением 3, подлежащим представлению, и модулированным изображением находится ниже (среднего) порога человеческого восприятия. Таким образом, модуляционное изображение практически невидимо для наблюдателя-человека, но, тем не менее, отображается в видимом диапазоне длин волны. Желательно, чтобы устройство 4 отображения было стандартным устройством отображения, реализованным для воспроизведения изображения в видимом диапазоне длин волны, и не включало в себя никаких средств, позволяющих воспроизводить заданный входной сигнал в невидимом диапазоне длин волны (например, в инфракрасном диапазоне или ультрафиолетовом диапазоне). Желание или необходимость иметь возможность представлять модуляционное изображение, необходимое для определения позиции также в видимом диапазоне длин волны, обусловлено/а этим ограничением используемого диапазона длин волны, заданным устройством 4 отображения.

Оптический датчик 15 воспринимает оптический сигнал, излучаемый секцией изображения для изображения, модулированного модуляционным изображением, и генерирует соответствующий сигнал восприятия. Секция изображения, воспринимающая оптический сигнал, коррелирует с позицией объекта. Как описано в контексте фиг. 1, с этой целью оптический датчик 15 может быть механически связан с объектом, например, в том, что оптический датчик 15 встроен в объект или установлен на нем. Также возможно, что оптический датчик 15 сам представляет объект. Блок 27 оценивания позволяет определять информацию местоположения секции изображения. С этой целью блок оценивания извлекает информацию местоположения из по меньшей мере одного поля, расположенного, по меньшей мере частично, в секции изображения, из оптического сигнала, излучаемого секцией изображения. С этой целью блок оценивания может включать в себя демодулятор, который выполнен с возможностью демодуляции сигнала восприятия и определения сигнала модуляции, возможно, включенного в сигнал восприятия для по меньшей мере одного поля (которое располагается, по меньшей мере частично, в секции изображения). Информация местоположения поля или полей, расположенных в секции изображения, получается из сигнала модуляции, определенного демодулятором.

Для извлечения информация местоположения из оптического сигнала можно использовать тот факт, что модулирование осуществляется с заданными (определенными) параметрами. Заданные параметры модуляции могут быть известны как модулятору 24 изображений, так и блоку 27 оценивания. Модулирование можно осуществлять, например, с заранее заданной временной частотой или пространственной частотой. Поскольку модуляция осуществляется для изменения изображения, подлежащего представлению, лишь постольку, поскольку результирующее отличие остается ниже порога человеческого восприятия, ограничение диапазона амплитуды, используемого при модуляции, также можно использовать как параметр, поддерживающий дифференциацию. Ниже амплитуды модуляции может означать, например, изменение яркости или изменение интенсивности либо всего изображения 3, подлежащего представлению, либо его цветового канала, обусловленного модуляцией. Другими словами, модулирование изображения, подлежащего представлению, модуляционным изображением может содержать диапазон амплитуды, и блок оценивания может включать в себя амплитудно-чувствительный фильтр. Амплитудно-чувствительный фильтр может быть выполнен с возможностью распознавания и, возможно, извлечения временного изменения и/или локального изменения значения модуляционного изображения, которое имеет амплитуда в ограниченном диапазоне амплитуды. Однако шумовые влияния или изменения изображения 3, подлежащего представлению, также могут вызывать соответствующие временные изменения и/или локальные изменения значения модуляционного изображения, однако они обычно не формируют сколько-нибудь пригодной информации местоположения ввиду своего случайного характера и, таким образом, могут быть отброшены в дополнительном ходе обработки сигнала. При использовании нескольких датчиков или датчика с несколькими пикселями, восприятие, например, одного пикселя из группы соседних пикселей, для которых обычно применяется одно и то же значение модуляционного изображения (исключение: датчик 15 находится на границе между двумя полями модуляционного изображения), существует вариант перекрестной проверки и/или совпадения значений модуляционного изображения, воспринимаемых отдельными датчиками/ пикселями датчика для достижения, несмотря на шумовые влияния и различия в изображении, подлежащем представлению, относительно надежного определения значения модуляционного изображения в области, контролируемой датчиком 15.

Модуляция изменяет изображение 3, подлежащее представлению, в пикселе, начиная с фактического значения (например, яркости, интенсивности (цветового канала) и т.д.), где это фактическое значение, однако, в общем случае не известно, поскольку заранее не известно, какую секцию 6 изображения воспринимает оптический датчик 15, и поскольку изображение 3, подлежащее представлению, также может изменяться динамически, в частности, когда это телевизионное изображение, видеоизображение, анимация или графическая версия компьютерной игры или компьютеризированная игра. Однако, исходя из того, что изображение 3, подлежащее представлению, по меньшей мере, периодически, является достаточно постоянным в воспринимаемой секции изображения 3, модулятор 24 изображений может прерывать модуляцию, например с регулярными интервалами, и, таким образом, передавать изображение, подлежащее представлению, на устройство 4 отображения. Информация, указывающая, что только изображение 3, подлежащее представлению, отображается или было отображено в последующем или предыдущем интервале времени, может передаваться на блок 27 оценивания посредством конкретного предыдущего или последующего битового шаблона. Таким образом, блок 27 оценивания может использовать соответствующий сигнал восприятия в качестве опорного значения и, таким образом, может более надежно и/или эффективно определять информацию местоположения.

Согласно показанному варианту осуществления на фиг. 2, информация местоположения, включенная в модуляционное изображение, также может подвергаться греевскому кодированию относительно соседних полей. Блок оценивания может быть выполнен с возможностью оценивания извлеченной информации местоположения, которая не может однозначно выделяться полю, путем оценивания относительно однозначных битовых значений битов (кодированной по Грею) информации местоположения для определения границы пространственной области, где располагается секция изображения. Кроме того, относительно малозначимые или неопределенные битовые значения битов (кодированной по Грею) информации местоположения могут указывать, что секция изображения перекрывает по меньшей мере два поля модуляционного изображения. В порядке примера предполагая, что биты являются двоичными битами и можно предположить два битовых значения, представляемых “0” или “1”, битовое значение, лежащее между 0 и 1, также может получаться для одного или нескольких битов информации местоположения, в частности, когда два или более полей модуляционного изображения включены, по меньшей мере частично, в секцию изображения (перекрывание или одновременное присутствие по меньшей мере двух полей модуляционного изображения). Процесс восприятия оптического сигнала можно рассматривать, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления раскрытого здесь технического принципа, как аналогичный процесс, где воспринимаются характеристики, интенсивность, комбинация цветов и пр. оптического сигнала, передаваемого секцией изображения. Дифференциацию между относительно однозначными битовыми значениями и относительно неопределенными битовыми значениями можно осуществлять, например, посредством двух порогов, где первый порог равен, например, 0,1 и второй порог равен, например, 0,9. Для битового значения, лежащего в интервале [0; 0,1], можно предположить, что это относительно однозначное битовое значение, а именно “0”. Также, для битового значения между 0,9 и 1, можно предположить, что это относительно однозначное битовое значение “1”. Если же битовое значение лежит в интервале [0,1; 0,9] (исключая границы интервала), нельзя сделать однозначного утверждения относительно битового значения, поэтому соответствующее битовое значение классифицируется как относительно малозначимое или неопределенное. Как упомянуто выше, указанные пороги 0,1 и 0,9 следует рассматривать в качестве примеров, и возможны также другие пороги, например 0,15 или 0,2 или 0,25 в качестве нижнего порога, а также 0,75 или 0,8 или 0,85 в качестве верхнего порога. Относительно малозначимое или неопределенное битовое значение может быть обусловлено, в частности, тем фактом, что не только одно поле модуляционного изображения включено в секцию изображения, воспринимаемую датчиком изображения, но секция изображения включает в себя два или более полей в изменяющихся пропорциях (области). Битовое значение, лежащее между нижним порогом и верхним порогом, указывает, что секция изображения располагается на границе между двумя или более полями шаблона модуляции. В некотором смысле, сигнал восприятия можно рассматривать, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления, как сигнал “нечеткой логики”, который оценивается блоком 27 оценивания для определения вероятностей или пропорций полей модуляционного изображения, включенных в секцию изображения. В этом смысле устройство для определения позиции объекта при отображении изображения, подлежащего представлению, может включать в себя нечеткую логику, выполненную с возможностью оценивания сигнала восприятия, обеспечиваемого оптическим датчиком 15, и указания, какое поле шаблона модуляции или какие поля шаблона модуляции включены в секцию изображения и приблизительно в какой пропорции.

Было бы желательно позволить одновременно осуществлять быстрое распознавание нескольких объектов в произвольных позициях экрана, масштабируемое разрешение по положению и конструктивную обработку межканальных помех в устройстве определения позиции или способе определения позиции. Согласно возможному варианту осуществления устройства для определения позиции оптический датчик, обычно присоединенный к объекту, имеет лишь несколько датчиков света, каждый из которых воспринимает малую область экрана, например область 1 или 2 нм², как точку (либо только как значение яркости, либо как три яркости цветов красный, зеленый и синий, либо как другую характеристику оптического сигнала, излучаемого секцией изображения). Благодаря временной модуляции последующих изображений, временной шаблон передается в каждой из малых областей экрана. Эти шаблоны включают в себя информацию временной синхронизации, координату x и координату x соответствующей области.

Обычно не удается избежать того, чтобы объект или оптический датчик находился в граничной области между двумя (или даже более) областями, в результате чего шаблоны этих областей перекрываются на датчике. Между шаблонами соседних областей изображения возникают перекрестные помехи, что приводит к интерференции шаблонов (межканальной помехе, ICI), что может затруднять или делать невозможным распознавание шаблонов (в частности, в технологиях определения позиции, где не применяется раскрытый здесь технический принцип). Общая процедура передачи сообщений предусматривает использование ортогональных последовательностей для модуляции шаблонов в соседних каналах, которые можно распознавать даже при наличии помехи между символами. Недостаток состоит в том, что время, необходимое для передачи, приходится продлевать, т.е. информация может передаваться менее часто.

Раскрытый здесь технический принцип описывает альтернативный вариант, дающий несколько преимуществ. Для этого используется тот факт, что информация, подлежащая передаче, для отдельных областей известна заранее. Когда информация передается битовым шаблоном, можно, без каких-либо функциональных ограничений, назначать битовые шаблоны как можно более схожие с соседними областями. Области изображения передают координаты X и Y в качестве информации, две соседние области характеризуются, например, тем, что одна из этих координат увеличивается или уменьшается на 1. Если греевское кодирование используется для назначения номеров битовому шаблону, соседние битовые шаблоны всегда отличаются только единственным битом (или несколькими битами для обобщенного кода Грея). Тогда, в результате перекрестных помех между двумя областями, символы для всех битов накладываются (усиливаются) конструктивно на одном бите, и только единственный бит “смешивается”. Это приводит к надежному распознаванию общих битов, и “смешанный бит” даже показывает, что датчик находится между двумя областями, не расширяя кодирование символов. Хотя при использовании ортогональных последовательностей сигнал в любом случае ослабевает, например, когда два канала смешиваются с половиной энергии, для общих битов не происходит никакого ослабления сигнала.

Этот способ работает даже при перекрывании нескольких соседних областей, например, когда датчик воспринимает область изображения, где располагается одновременно несколько областей. В этом случае, биты в количестве, соответствующем размеру области, смешиваются, все остальные биты усиливаются конструктивно, поскольку они идентичны для всех символов. Таким образом, можно разделить экран на очень малые области и определить локальную позицию объектов с одной и той же экранной модуляцией более или менее точно, в зависимости от размера области экрана, которая воспринимается датчиком объекта. Таким образом, позиционное разрешение легко масштабируется.

Если нумерация осуществляется по парам координат (x, y) в столбцах и строках, значения y соседних областей имеют одинаковые значения в направлении X, и значения x имеют одинаковые значения в направлении Y. Это играет роль дополнительных конструктивных перекрестных помех, когда соответствующие две области перекрываются на датчике. Не ограничивая преимуществ способа, три компоненты: синхронизацию, координаты X и Y, можно разделить на три канала, передаваемых параллельно, нап