CN102132239B - 交互式显示屏 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交互式显示屏，其提供用户在设置穿过红外光的图像层上可感知的可视图像；通过图像层捕捉红外图像；从红外图像探测接触区域，在该接触区域指向物体位于图像层上且投射一相应影像于红外图像里，该影像包括对应指向物体形状的边缘区域与被边缘区域包围的中心区域；从红外图像的指向影像上的下列技术特征中的至少两个且在日光下或相应强相干周围红外照明下进行接触区域的探测：影像暗度；边缘区域的影像暗度梯度；边缘区域的清晰度；及影像尺寸。

Description

交互式显示屏

技术领域

本发明主要关于交互式显示屏。

背景技术

交互式显示屏包括用于在一表面形成图像的投影仪或液晶显示面板、在该表面之后的照相机、及用于探测用户输入的计算机图像电路。

美国专利US2001/0012001A1揭露一个这种显示系统。该系统包括一半透明屏幕与一红外LED(发光二极管)面板，一CCD(电荷耦合装置)照相机与一投影仪设于该半透明屏幕的后侧。该照相机基于红外波长工作，当物体相对接近屏幕或当他们接触屏幕，照相机探测从半透明屏幕另一侧的物体反射来的红外光。投影仪投射可见图像光于屏幕上。投影仪投射的图像的红外分量可被过滤掉，借此投射的图像不会干扰照相机。

由伊扎迪(Izadi)等人发表的ACM出版物“薄视：通过薄形成因子显示屏感应集成光学多点触控”(“ThinSight：IntegratedOpticalMulti-touchSensingthroughThinForm-factorDisplays”)揭露另一种交互式显示屏。

在该出版物里，置于液晶显示(LCD)屏的背光后面的独立的红外发射器/探测器对用于探测在LCD屏上或LCD屏附近内的物体，该LCD屏因此作为交互式显示屏工作。一个LCD屏的使用可克服基于投影仪的交互式屏幕的许多问题。然而，如果在一个较大区域上探测输入，该揭露的技术需要在该系统上装设许多红外发射器/探测器对，因而这种交互式显示屏费力且因此涉及高成本。

在没有周围红外光时，显示屏通过红外照明可以照亮在其表面上或接近其表面的物体，但非常难克服过多的周围红外照明。由于阳光或其它强红外发射发光体的出现，例如卤素灯，用红外照相机探测显示屏表面的物体是复杂的，也就是，在这种情况下，该系统产生的红外发射可能不够强，未能使附近物体以高亮部分显示。例如，一个熟识探测技术的人知道，在手指的图像变得清晰时触摸显示屏表面的手指被探测到。一扩散屏幕设于显示屏表面上，从而触摸手指阻止红外光被手指下的扩散屏幕散射，形成一个与接触形状一致的相对清晰的影像。然而，在强相干光下，例如阳光，即使从远方投射过来，任何物体投射一清晰的影像于照相机上。因此，不可能简单地从影像的清晰度探测接触，而且，在强周围红外光下，照相机信号可被被测光冲掉，从而基本上不可能或至少非常困难去辨识任何有用的图像。

美国专利US20050064936A1描述一种方法，该方法可从手指的影像识别手指，并通过使用参数与通过使用基于可用单选按钮(radiobutton)设计的预期利用使其区别于其它影像，该参数是手指特征，例如颜色、色调、反射系数、由手指皮肤引起的在影像周边的特定灰色颜色改变，参照段落239至246。该出版物列出一些光学参数，没有解释他们如何被使用，而且需要非常精确的彩色照相机以探测精细的效果，例如穿过手指边缘的皮肤的灰色边界。该出版物处理出现在汽车设备的特定问题，但没有涉及到在手指后面有强单一背光的情形。

PCT专利WO0184251A2公开一种平板显示屏，其通过使用柱状图可探测手指的运动，例如见第16页与图10a至图11f。柱状图的使用是一项公知图像处理方法，其比较像素。该出版物的揭示未揭露是否可以推导影像是否由最近的或遥远的影像引起的。该出版物也没有揭露如何解决由周围光引起的问题。而且该出版物柱状图的使用遗漏手指的形状，然而计算手指的宽度需要该形状。该出版物集中在光面积，而不是影像。该技术探测触摸着屏幕且从屏幕下照亮的点状物体，从而触摸物体反射一清晰的亮点且作为一亮区在捕捉的图像里出现。PCT专利WO0184251进一步要求演算过于密集的柱状图计算与数据库比对，从而其实施需要相对昂贵与复杂的设备。

PCT专利WO2004091956A2揭露一车辆显示装置面板。如跨越第56页与第57页的段落所述，该装置讨论使用周围光，即手指的后面照明，从而手指作为一个影像可被看见。如果没使用专用压电传感器(第51页至第52页)，手指产生的影像大小也可以用于判定一个特定压力是否施加于屏幕上。明显地，为了识别指尖按压显示屏的力量，手指应以一致的角度按压于显示屏上。在车里，驾驶者的手与安装于仪表板上的显示屏之间的几何条件可决定手指的角度相对一致，从而由于手指产生的图像随后变宽，手指的宽度可指示手指的力量。然而，发明人已经意识到如果几何条件没有很好界定，手指可以相对于显示屏在变化很大的角度范围内放置，从而影像的形状与大小可在很大范围内变化。因此，所述通过测量影像大小来探测手指按压屏幕的力量不能普遍用于探测手指的触点。

本发明的目的是避免相关现有技术的问题，且/或提供一种现有技术的变化。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一交互式显示装置包括：

一图像层，设置提供用户可感知的可视图像及设置穿过红外光；

一图像捕捉单元，设置通过图像层捕捉红外图像；

一识别单元，设置从红外图像探测接触区域，在该接触区域指向物体位于图像层上且投射一相应影像于红外图像里，该影像包括对应指向物体形状的边缘区域与被边缘区域包围的中心区域；

其中

识别单元设置来从红外图像的指向影像上的下列技术特征中的至少两个探测在日光下或相应强相干周围红外照明下的接触区域：

影像暗度；

边缘区域的影像暗度梯度；

边缘区域的清晰度；及

影像尺寸。

根据本发明第二方面，提供一种交互式显示装置的方法，包括：

提供用户在设置穿过红外光的图像层上可感知的可视图像；

通过图像层捕捉红外图像；

从红外图像探测接触区域，在该接触区域指向物体位于图像层上且投射一相应影像于红外图像里，该影像包括对应指向物体形状的边缘区域与被边缘区域包围的中心区域；

其中

从红外图像的指向影像上的下列技术特征中的至少两个且在日光下或相应强相干周围红外照明下进行接触区域的探测：

影像暗度；

边缘区域的影像暗度梯度；

边缘区域的清晰度；及

影像尺寸。

根据本发明第三方面，提供一种计算机程序，其在计算机上运行时可实现本发明第一方面的方法。

根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储媒体，包含有在计算机上运行时可使计算机实现本发明第一方面的方法的计算机程序。

仅参照本发明的一些方面对本发明不同实施例做说明，可意识到的是相应的实施例可应用到其它方面或实施例以产生进一步非限定例子。

附图说明

本发明将参照附图进行描述，该描述仅作为例子，其中：

图1绘示本发明一实施例的系统结构图；

图2绘示本发明一实施例的图1所示的控制单元的结构简化方块图；

图3绘示本发明一实施例的示意流程图以说明从红外图像判定指向物体的过程的第一阶段，该红外图像由红外图像捕捉单元从在光亮的日光或强相对相干周围红外光下的指向物体的后面进行捕捉；

图4说明本发明一实施例以说明从红外图像判定指向物体的过程的第二阶段，该红外图像由红外图像捕捉单元从在光亮的日光或强相对相干周围红外光下的指向物体的后面进行捕捉；

图5绘示一曲线图以示范影像梯度宽度检验；

图6绘示另一曲线图以示范影像梯度检验；及

图7绘示部分接触显示屏时指向物体红外图像的例子。

具体实施方式

在下述描述中，相同数字指示相同元件。

在本发明各种实施例的下述例子中，作为一种例子，LCD屏幕用作图像层。该LCD屏幕可包括一形成可视图像的薄膜、与可选择的其它元件，例如背景照明、红外照明、在LCD薄膜另一侧的红外亮度探测，与/或用于输出声音的一个或多个扬声器。可意识到的是，本发明也可同理使用其它类型的图像层或更简单显示的屏幕。通常图像层是任何用于产生用户可视图像的装置，例如电子显示、显示投射图像的屏幕、或承载印刷着色图像或机织图像的物体。然而，如将在下文中更详细解释的，图像层应充分透明或半透明以便于探测指向物体的红外光穿过图像层。

图1绘示本发明一实施例的系统100的结构图。图1还绘示用户113以便于不同元件依特定次序描述。该系统100适于用作交互式用户界面装置，例如作为餐馆里的嵌入式动态菜单、作为售票处显示屏幕，或者通常无论哪里都需要交互式显示屏与光学指示识别。

该系统100包括作为最外面元件或作为面对用户113的触摸层101，例如钢化玻璃板，LCD薄膜102与在LCD薄膜后面的扩散层103。优选地，触摸层、LCD薄膜102及扩散层103一起紧密堆叠，从而为了机视图性能原因，其将在下文作更详细的描述，从触摸层到扩散层的距离尽可能小。

扩散层103的用途是传播来自背景光源(描述于下文)的光，从而显示于LCD薄膜的图像恰好从许多方向出现，该传播能到达扩散薄膜或全息后投射薄膜。通过放置扩散层103于LCD薄膜102的后面，相较于放置扩散层103于LCD薄膜的前面或省略扩散层103，可具有显著的优势，也就是，扩散层103降低来自LCD薄膜102典型平滑后侧的反射，该反射可与指向物体的识别干涉。在用户观看时，放置扩散层103于LCD薄膜102后面也具有优势，因为否则将提供一个额外的反射表面于LCD薄膜102与观看者之间，这样将特别削弱图像质量或反差。

为了支撑前述光学元件，提供一壳体104，该壳体104包括一安装于侧壁106上的后壁105。侧壁的一端安装于后壁105，且相对端安装于触摸层101、LCD薄膜102与扩散层103。一背景光源108可设于壳体104内以用于LCD薄膜102的背景照明。例如，该背景光源108可包括LED灯、光导管、荧光灯、及发光灯中的一个或多个。

作为一种可选择实施例，省略扩散层103，这可特别适合在提供于LCD薄膜102上完全提供均匀照明区域的发光灯作为均匀发光背景光的场合。

该侧壁106可从其内侧涂上一些反射材料以传递最大数量的光到LCD薄膜上，且最终到系统的用户。依靠反射侧壁，可避免或至少减少对由LCD薄膜102后面的照相机捕捉的红外图像里的背景光可产生的影像。该反射侧壁也可帮助以通过LCD薄膜将光传递到用户且不让用户看到系统内的详细资料的方式传递背景光到LCD薄膜上，同时帮助改善系统的视角。除了反射侧壁(或反射壳体)之外，扩散层103可帮助实现这种效果，更具体而言，例如，侧壁可为镜壁，在这种情况下，可实现图像层的图像有特别好的一致性。

配置一红外照相机透过扩散层103、LCD薄膜102与触摸层101来看靠近或在触摸层101放置的任何物体，在此特别情况下，在壳体内设有一图像捕捉单元107。进一步在图1里，红外照相机的红外光接收空间107’如画点的区域所示。该照相机设置来探测在可见光波长外的信号。例如，在照相机透镜前面可设有一滤光器以提供这种效果。例如，该照相机可基于CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)技术。而且，图像捕捉单元107可包括一个以上的照相机，例如为了更好的解析度，为了在屏幕与照相机之间更小的距离，或为了适用更大的LCD屏幕102。

在背景光源108与扩散层103之间的距离大致取决于照相机设置所需的空间。该距离可因更紧凑规格的系统而被缩短，例如，通过向前移动照相机与/或转动照相机(以指向远离屏幕的方向)及在照相机前面使用镜子或棱镜以捕捉屏幕上的活动。

可选择地，图像捕捉单元107可由平面感应结构形成，其具有许多感应器散布在平面上以识别输入光穿过LCD薄膜102的每一像素或像素块的亮度。为了背景照亮LCD屏幕与/或照亮在弱周围红外照明下的LCD屏幕前面的物体，这样一种结构也可以兼作为在LCD薄膜102后面的可见光与/或红外照明。假设一平面感应结构作为图像捕捉单元107工作，没有图1所画的红外光接收空间107’，但改为只是一个在LCD薄膜与图像捕捉单元之间的小平行空间。而且图像捕捉单元可以直接集成在图像平面里，例如该LCD薄膜。

该照相机107与该红外LED110可不被从系统的外侧看见，如果他们的影像被忽略，例如，由于来自背景光的高度扩散照明与由于系统的反射内侧提供显示表面的进一步均匀照明。

作为红外图像捕捉单元的照相机典型地提供比典型地用于平面照明与感应元件的数个发射器/探测器对更经济的解决方案。首先，一个照相机覆盖的区域典型地需要相对高数量的发射器/探测器对，这样产生相对高数量的元件与电线。其次，使用照相机时，系统的生产可更简单。另一方面，通过在平面图像捕捉单元里使用发射器/探测器对，系统的尺寸可减小，且不需要精确的定位与指引照相机在相对于LCD薄膜102的预定角度内。

系统100可进一步包括红外反射抑制器109，其用于减少从后壁与再从照相机107前面任何元件来的红外光的反射。例如，该红外反射抑制器109可包括设于背景光源108周围或后面的黑板，如烟燻铝板。

可选择地或额外地，例如，红外反射抑制器109可包括定向折射或反射元件，例如一个或多个设来指引红外光沿这样的方向的棱镜，从而到照相机107的红外光反射量极大地减少。

还有，红外反射抑制器109可额外或可选择地包括设于背景光源108与红外光接收空间107’之间的可选择屏幕。

例如，为了简单的安装，一滤掉红外光的屏幕可简单以平面构形设置在平行于后壁105的照相机后面。可选择地，当从用户113的方向看，该屏幕可成圆锥形地设置，部分在照相机107的前侧。当平面构形经济且简单地设置，圆锥形或不同曲线设置可进一步增强红外反射抑制器109的工作，无论是否实施应用过滤器或吸收表面，也就是，总有许多反射，通过适当修整红外反射抑制器109，可能进一步减少从壳体104外侧穿过LCD与壳体104内侧前后到达照相机104的全程红外光的反射。

红外反射抑制器109具备可用于本发明的有利实施，但本文件更格外关注从红外图像判定指向物体112的方式。为此，提供一控制单元11，其设置来控制系统的工作与/或探测指向物体112。

该系统100可额外包括红外光源110以能对红外波长进行输入探测。例如，该红外光源可以是红外LED，其放置于图像捕捉单元视角的外侧。如果照相机用作图像捕捉单元，红外光源110可放置于照相机视野形成的圆锥体外侧。另一方面，如果使用设在LCD屏幕后面或集成于LCD屏幕上的平面图像捕捉单元，LCD屏幕本身可设置来提供穿过其视野的红外照明，或以不用先穿过LCD屏幕即可照亮LCD屏幕上的物体来配置产生红外照明。

系统100可进一步包括音频扬声器114以提供用户113听得见的信号。例如，该系统可设置提供打击音用来指示在触摸表面101上的预定打击从而加强可操作系统的用户体验，且用来在光学执行指向物体112识别时教导用户不需要对触摸表面施加大力。

图2绘示控制单元111结构的简化方块图。例如，该控制单元111可基于装载有适当软件的通用计算机与/或基于特定适用的计算装置。虽然用纯粹基于硬件的装置可能实现控制单元111，但是通过使用软件可典型地更经济且更快实现。

在图2里，控制单元111绘示包括存储器201，其包括工作存储器202与非易失性存储器203，该非易失性存储器用于储存软件204、描述系统100提供内容与/或在屏幕不同区域指向将被如何处理的介绍信息205、与设置206，例如，该设置206为所需的系统100指南或自动校准。软件204可包括下列项目的任何一种或多种：操作系统、装置驱动、显示介绍应用、超文本标示语言剖析、图像处理软件、及不同外部设备的驱动，该外部设备可连接到系统，例如打印机、另外的显示屏、另外的交互系统100、音频系统、及外部红外照明装置(未图示)。

控制单元111还包括处理器207，其设置用来通过执行储存在工作存储器202内的软件所包含的计算机可执行程序代码根据软件控制该控制单元111的工作。可选择地，控制单元可设置用来适当执行在非易失性存储器内的软件，在这种情况下，工作存储器可不必要。控制单元还包括输入/输出单元(I/O)208，其用于与系统100的其它元件交换信号，也用于随意地与外部设备交换信号。例如，该I/O208可包括USB(通用串行总线)端口、本地局域网端口、工业标准结构总线、外设组件互连高速(PCIExpress)端口、红外端口、蓝牙元件、及并行端口中的任意一个或多个。可选择地，为配置能与外部设备通讯，系统100可提供可转换存储器接收单元209，例如CD-ROM(光盘只读存储器)或DVD-ROM(数字视频光盘只读存储器)驱动器、记忆卡读卡器或记忆棒读卡器，记忆卡读卡器或记忆棒读卡器可替代部分非易失性存储器，例如用来更新显示在LCD屏幕102的信息。

为了控制系统各种元件的工作及取得捕捉图像，在控制单元或尤其是其输入/输出单元208与系统100的其它元件之间建立连接，然而为了附图的清楚没有绘示出来。控制单元大致具有接收来自照相机107的信号，探测触摸层101是否被指与指在哪里，且还典型地以标准方式输出判定结果，例如仿效计算机绘图板、鼠标或其它公知指向设备。

整体上，该控制单元工作可包括如下步骤：

-控制LCD薄膜来展示所要的图像给用户113

-控制红外光110来依需要产生红外光以在指向物体靠近LCD屏幕时显示指向物体112，如用户113的手指

-取得相应于接收到的来自图像捕捉单元107的红外光的信号

-从接收到的信号探测在触摸表面101的指向物体

-执行基于探测输入的预定操作，例如改变显示在LCD薄膜102的图像，或跟随探测到指向物体的区域相关联的超链接

-探测周围红外光的数量，据此控制红外光110

可以预见的是，虽然控制单元可由一独立单元组成，控制单元111可选择地与任何其它元件集成，或包括两个或更多分离的元件，每个分离元件用于前述操作的一种或多种。

图3绘示本发明一实施例的示意流程图以说明从红外图像判定指向物体的过程的第一阶段，该红外图像由红外图像捕捉单元107从在光亮的日光或强相对相干周围红外光下的指向物体的后面进行捕捉。在该过程里，指尖作为在触摸层101上的典型指向物体112的一个例子，被控制单元111搜寻。可意识到的是，当指向物体放在触摸层101上，系统100通过连续重复下述过程进行工作来判定指向物体。然而，为了简单，流程图显示单次校验指向物体是否在触摸层101上与在哪里的过程。还可意识到的是，虽然在下述过程里一个以上的指向物体可被识别，如果这样设计，一旦发现任何一个指向物体，该过程可选择地停止。例如，试图识别所有指向物体的优点是用户放多个手指在触摸层101上，多个不同的接触可识别，根据执行，全部或没有独立区域可探测为指向区域。

当照相机工作，典型地LCD薄膜102给用户113演示一些静止或运动的图片，控制单元接收来自照相机或者如果图像捕捉单元107具有模拟输出，来自模拟-数字转换器(可能包含在控制单元里)的数字化红外图像，过程开始301。该数字红外图像典型地包括一组像素，从而对应触摸层101的区域分成X列与Y行的矩阵。在该矩阵里，每一单元代表一个典型为8位长度的值的像素，也就是具有256个不同数值代表图像捕捉单元为那个单元探测到的红外发光度。

接下来，步骤302选定初始像素。例如，初始单元可选择靠近对应触摸层一角落的区域，从而到最近边缘的距离大约是薄指尖厚度的一半。

步骤303，检查选定单元的发光度值是否显著低于它相邻的像素。例如，通过将选定单元的发光度值除以在围绕选定单元一给定距离内的单元里最高发光度值，或通过从围绕选定单元一给定距离内的单元里最高发光度值减去且将该结果与预定临界值比较，实施检验。可选择地，任何其它线性或非线性比较方法可等同使用。

如果步骤303的检查结果是负的，选定单元不可能是代表指尖，过程前进到步骤304，校验是否所有可行的单元已被检验，即是否检验应完成。如果是，在步骤305结束过程，可选择地，过程前进到步骤306，在步骤306选定下一个像素进行检验。该下一个像素可通过沿着图像的片段以窄指尖一半宽度或更少的距离向前移动。可选择地，较粗略的取样可用于降低所要求的计算或较密集的取样可用于更好的精确度。接下来，过程转回到步骤303以再次检查是否选择有希望的起点来校验是否它属于指尖的影像。

在步骤305，一旦选定像素比其相邻的更暗得多，临界发光度值定义在背景发光度与像素发光度之间。为定义该值，可用不同方法估算背景发光度。例如，可搜索附近像素的最高值，然后作为该发光度值。可选择地，可选择附近像素的子集，例如通过投射短光线进入不同方向，且收集沿光线最亮的像素。进一步地，能采用附近像素的柱状图，用从给定位置的柱状图选择出的像素值代替采用最亮的像素。然后为找到临界值Ith用于步骤305，在选定像素亮度Ipi与环境亮度Ien之间计算加权平均值，从而

Ith＝a·Ipi+b·Ien，其中a与b的和为1。

在步骤308，控制单元接着投射不同方向的光线，优选具有均匀角度偏差，例如8种不同方向，检查沿着光线的每一像素的发光度，一个接着一个直到沿着光线找到一个像素的发光度在给定临界值之上，这显示猜测的指尖影像的一边缘区域已经查到。

在步骤309，检验是否给定数量的影像长度超过或达到给定的临界值，这里的数量至少是2个。如果是，选定的像素不可能属于指尖区域，过程转回到步骤304。如果否，相对光线的长度加总形成具有45度偏差的四个不同方向的给定暗度的影像长度(假设八种均匀分布的光线)。通过从相对方向的光线的加总长度选择，也就是沿一直线的长度，通过取消超过预定最大长度临界值的加总长度，然后采用剩下长度中最短的长度，初始估算指尖的宽度310。例如，可意识得到的是，过程步骤的次序是可变化的，从而可以用已经在步骤309的加总长度。如果所有的加总长度超过预定最大长度临界值，在一种实施例里过程可跳到步骤304，且这种结果作为一种指示保存，指示选定像素不靠近指向物体的边缘。

在步骤309之后，当计算指尖(影像)的估算宽度，保存该估算宽度，该选定像素标示为潜在指尖像素，然后过程从图4中的步骤401继续进行。

图4说明本发明一实施例以说明从红外图像判定指向物体的过程的第二阶段，该红外图像由红外图像捕捉单元107从在光亮的日光或强相对相干周围红外光下的指向物体的后面进行捕捉。接着步骤311，过程从步骤401继续，在步骤401，潜在指尖像素通过使用任何公知洪水填充(floodfill)技术合并成组，例如，递归填充、右手填充或扫描线填充。洪水填充产生一组像素，其代表触摸层101上任意形状的估算区域。

接着，在具有45度梯级的四个相邻方向计算估算区域的宽度402，计算出该四个宽度的平均值作为指尖影像的精确宽度估算。这种计算可通过平均该组中的每个像素的长度来实现。

在步骤402之后，或在步骤401与402之间，通过比较由洪水填充获得的估算区域内的像素数量与给定的最大区域，检验合并区域403，如果估算区域太小(或在一种实施例里如果区域太大)，选定像素不考虑作为代表指尖的可能像素，过程转回图3的步骤304。否则，估算区域大小检验通过，过程继续。

可意识到的是，许多不同方法可用来从红外图像中探测指尖，例如，可用二维滤波器组来探测指尖(可用快速傅立叶变换来优化的过程)。同样地，也可用探测机构，例如贝氏估计量。为了处理的目的，图像可以以许多方式呈现。该方法可以采用原始像素数据(如图3的运算法则)或例如用图像的低通(与/或高通)滤波器版本，或对图像做全球或本地优化或标准化。也可用任何其它公知图像处理方法。

在步骤404，基于精确宽度估算计算最大允许发光度Imax。例如，通过用一些数字常数，如0，3，来划分相邻像素(明显是外部的组)的最大发光度值，可取得最大允许发光度。进一步地，限制Imax，从而使Imax从不低于在整个追踪区域的照相机图像的最大发光度值的一定百分比。有效地，这步骤动态调整临界值以判定指尖投射的影像是否足够黑。自然地，为此目的，可用其它策略，例如，可计算附近像素值的柱状图，且该柱状图可用作数字分析工具的输入，例如计算Imax值的贝氏估计量或人工神经网络。其它线性或非线性方法也可以用来计算Imax值。

步骤405，识别中心像素或合并组像素中的预定数量的中心像素的平均值，从前述一个或多个中心像素取得中心发光度值。

在步骤406，中心发光度与最大允许发光度比较，如果中心发光度不超过最大允许发光度Imax，过程前移到步骤407，其中合并组接收为指尖影像，且过程可预先到步骤304以检查捕捉的红外图像是否完整扫描或检查是否应从图像中寻找更进一步的指尖。

然而，如果在步骤406中心发光度超过最大允许发光度Imax，合并组的像素不视为指尖影像，且操作继续到步骤304。

可意识到的是，该方法暗示地考虑影像的清晰度。该清晰度信息可以如下方式用于步骤308与309：如果影像不清晰，步骤308测量的长度将相对长，因步骤308测量的长光线，在步骤309取消非指尖。

也有可选择的方式来检查手指接触产生的影像是否足够清晰：例如，增加影像梯度宽度检验。影像梯度宽度检验可校验：影像足够清晰从而在扩散周围照明下影像不是由远方物体产生的。实施这种检验的一种方法是从指尖的估算中心投射不同方向的光线，如以前，光线可投射成八个方向。然后对于每一种光线可计算出两个发光度临界值：基于手指中心发光度与手指中心外侧发光度的用于梯度开始的起始值Gb与用于梯度末端的终点值Ge。图5与图6绘示发光度如何沿光线变化的例子。当光线远离指尖行进时，假设发光度将先超过在距指尖中心的距离d1处的初始值Gb，发光度超过在距指尖中心的距离d2处的终点值Ge。在图5，影像梯度宽度即在初始值Gb与终点值Ge之间的距离跨度是短的，因此影像是清晰的(围绕影像中心的薄梯度)，然而，在图6，分别在距离d1’与d2’处的各自Gb与Ge距离跨度实质更长，因此，影像梯度沿光线方向是弱的。应该注意的是，例如如果手指与屏幕不垂直，梯度可以对多个光线是弱的，但对其它方向是强的。当具有所有光线的梯度宽度，可以检验是否大多数光线具有强梯度，在这种情况下，指尖没有触摸表面，而是进一步离开。

应该意识到的是，本描述中的各种临界值用于将不同参数值分类，临界值是否设置成要求超过或达到一些临界值或更小或不大于一临界值，那只是实施的问题。可以进一步理解的是，在数字化计算里，是否用更高值来指示给定像素的更高发光度或相反，没有什么区别，但是在本描述里，例子假设像素的更低红外亮度导致更低的发光度值。

进一步地，可以意识到的是，用基于抽象数据结构工作的方法能实施发光度比较，例如，通过计算从潜在指尖像素中心开始的径向柱状图，用统计工具分析该柱状图。这种方法也可以设计成展现潜在指尖中心的暗度与其它相交参数，从而计算可识别哪个影像是由与显示屏接触的物体引起的，以及哪个是由进一步离开表面的物体引起的。

控制单元也可以设置成自动探测LCD屏幕的边缘，及校准管理从照相机坐标到屏幕坐标转换的参数。另外，软件可设置成从输入处理中自动消除不属于主动式LCD薄膜(例如LCD边缘与任何支撑结构)的部分图像。

在控制单元已经完成结合图3与图4所描述的过程之后，控制单元优选提供指向物体区域的识别给控制显示在LCD屏幕102上的内容的应用，或更常见的给设置来使用指向物体位置作为用户输入的应用。

图7绘示部分接触显示屏时指向物体红外图像的例子。在此指向物体112是一只手，五个手指与外部表面接触，即触摸层或图像层，取决于实施。该图片以近红外范围光或放射线通过扩散屏幕得到。

应意识到的是，在本文件，单词包括(comprise)、包括(include)与包含(contain)每次都用作开放式表达，没有意图排他。而且，这里的术语光(light)与放射线(radiation)可以互换。虽然红外光在多个场合使用，该叫法只是便于解释，术语光没有意图暗示合适人眼感知。

以不限定具体实施例子与本发明实施例的方式，前面描述已经提供发明人当前预期实施本发明的最佳模式的全面与资料丰富的描述。然而，很清楚的是，对于熟悉本技术领域的人来说，本发明并不局限于上述实施例的具体内容，而是可使用没有脱离本发明的技术特征的等同方案以其它方式实施。

而且，本发明上述揭露的一些特征可以在未相应使用其它特征的情况进行使用产生有益技术效果。同样地，前面描述应视为只是本发明的原理说明，而不仅限于此。因此，本发明的范围只是由所附的专利权利要求书来限制。

Claims (15)

1.一种交互式显示屏(100)包括：

一图像层(102)，被设置为向用户提供可感知的可视图像及被设置为穿过红外光；

一图像捕捉单元(107)，被设置为捕捉穿过图像层(102)的红外图像；

一识别单元(111)，被设置为从红外图像探测接触区域，在所述接触区域指向物体(112)位于图像层(102)上且投射一相应影像于红外图像中，所述影像包括对应于指向物体(112)形状的周边区域与被周边区域包围的中心区域；

其中

识别单元(111)被设置为根据红外图像中的指向物体(112)的影像中存在的影像暗度和下列特征中的至少一个特征，在日光下或者在相应强且相干的周围红外照明下探测接触区域：

边缘区域的影像暗度梯度；

边缘区域的清晰度；以及

影像尺寸。

2.根据权利要求1所述的交互式显示屏(100)，进一步包括一扩散层(103)，其与图像层(102)相邻且在图像层(102)与图像捕捉单元(107)之间。

3.根据权利要求1所述的交互式显示屏(100)，进一步包括在交互式显示屏内的一红外光反射抑制器(109)，其被设置为抑制从交互式显示屏内部到图像捕捉单元(107)的红外光反射。

4.根据权利要求1所述的交互式显示屏(100)，其中识别单元(111)被设置为通过执行一过程来检验红外图像的特定像素是否属于指向物体的影像，所述过程包括：探测(303)像素发光度是否低于一给定第一临界发光度。

5.根据权利要求1所述的交互式显示屏(100)，其中识别单元(111)被设置为通过执行一过程来检验红外图像的特定像素是否属于指向物体的影像，所述过程包括：基于特定像素的发光度与围绕所述特定像素的红外图像的背景发光度，判定(305)第二临界发光度。

6.根据权利要求1所述的交互式显示屏(100)，其中识别单元(111)被设置为通过执行一过程来检验(308)红外图像的特定像素是否属于指向物体(112)的影像，所述过程包括：通过计算穿过特定像素的不同方向的影像长度来相对于给定第二临界发光度而检验围绕红外图像中的选定像素的光线(308)，及校验(309)至少两个所述计算长度是否在指向物体(112)的影像的可接受候选的给定临界长度内。

7.根据前述权利要求中任一项所述的交互式显示屏(100)，其中识别单元(111)被设置为通过执行一过程来检验(308)红外图像的特定像素是否属于指向物体(112)的影像，所述过程包括：计算围绕特定像素的影像的尺寸(310)，合并(401)围绕所述特定像素的潜在指尖像素，及检验(402、403)合并区域是否具有不超过临界区域大小的大小。

8.根据权利要求7所述的交互式显示屏(100)，其中识别单元(111)被设置为通过执行一过程来检验(308)红外图像的特定像素是否属于指向物体(112)的影像，所述过程包括：基于合并区域的大小判定最大允许发光度(404)，判定合并区域的中心发光度(405)，以及检查(406)中心发光度是否在判定的最大允许发光度内，如果中心发光度在判定的最大允许发光度内，则判定(407)特定像素属于指向物体。

9.根据前述权利要求1－6中任一项所述的交互式显示屏(100)，其中所述指向物体(112)是指尖。

10.一种用于交互式显示屏的方法，包括：

在被设置为穿过红外光的图像层上向用户提供可感知的可视图像；

捕捉穿过图像层的红外图像；

从红外图像探测接触区域，在所述接触区域指向物体位于图像层上且投射一相应影像于红外图像中，所述影像包括对应于指向物体形状的周边区域与被周边区域包围的中心区域；

其中

根据红外图像中的指向影像中存在的影像暗度和下列特征中的至少一个特征，在日光下或者在相应强且相干的周围红外照明下进行接触区域的探测：

边缘区域的影像暗度梯度；

边缘区域的清晰度；以及

影像尺寸。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：通过执行一过程来检验红外图像的特定像素是否属于指向物体的影像，所述过程包括：探测(303)像素发光度是否低于一给定第一临界发光度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述过程进一步包括：基于特定像素的发光度与围绕所述特定像素的红外图像的背景发光度，判定(305)第二临界发光度。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述过程进一步包括：通过计算穿过特定像素的不同方向的影像长度来相对于给定第二临界发光度而检验围绕红外图像中的选定像素的光线(308)，及校验(309)至少两个所述计算长度是否在指向物体(112)的影像的可接受候选的给定临界长度内。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述过程进一步包括：计算围绕特定像素的影像的尺寸(310)，合并(401)围绕所述特定像素的潜在指尖像素，及检验合并区域是否具有不超过临界区域大小的大小。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述过程进一步包括：基于合并区域的大小判定最大允许发光度(404)，判定合并区域的中心发光度(405)，以及检查(406)中心发光度是否在判定的最大允许发光度内，如果中心发光度在判定的最大允许发光度内，则判定(407)特定像素属于指向物体。