CN102375564A - 使用光学指示器的交互方法、光学指示器、展示方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种使用光学指示器与设备进行交互的方法、一种光学指示器、以及使用光学指示器的展示方法和系统，其中进行交互的方法，包括：检测由光学指示器产生的光点；根据检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列；根据光点状态的序列，确定交互事件，以与设备进行交互。根据本发明实施例，利用多于一个的光点，根据预定时间间隔内光点状态的序列，映射到不同的交互事件，从而能够表示数目更多的交互事件。光点的检测比较简单容易，并且检测方法能够提高检测准确性和可靠性。这样能够通过将光点状态序列映射为鼠标事件并产生相应的鼠标信号，来与计算机进行交互。

Description

使用光学指示器的交互方法、光学指示器、展示方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及光学指示交互领域，具体涉及一种光学指示器、使用光学指示器与设备进行交互的方法、以及使用光学指示器的展示方法和系统。

背景技术

例如会议中使用的投影屏等显示器对于工作或生活日常使用的信息显示而言变得日益重要。但是在某些应用中，传统的交互方法并不方便。尤其在大型显示环境中，计算机鼠标、键盘等传统的桌面输入设备不适合直接操作或控制屏上对象。例如，由于需要进行交互，传统的使用键盘、鼠标的计算机会将演讲者局限在该计算机的位置处，这是很不方便的。在这种情况下，需要某种远程交互方法，尤其在需要传输更多控制或其他信息的情况下。

一些类型的交互设备已经被开发了，例如触摸板、光/电笔、激光指示器或其他类型的射频(RF)输入设备、以及语音和手势识别系统。目前，大多数语音和手势识别系统的可靠性较低。大型触摸显示器相对昂贵。对于大型显示屏，交互设备的选择基本上局限于激光(光学)指示器以及其他RF输入设备。但是，研究显示RF输入设备的性能不高，主要用于交互不频繁的情况，例如幻灯片展示或投影仪配置。在一些应用中，使用较简单的激光笔来指示屏上内容并提醒观看者。这种激光笔无法执行操作或控制，因为其与计算机等设备之间没有反馈。一些激光笔通过简单地配备物理按钮和无线通信电子装置来执行操作和交互。这些输入设备通常无法提供光标在屏上的绝对坐标位置，从而操作中存在问题。

激光(光学)指示器是用于密切交互的备选交互设备，尤其对于大型显示器，其通过使用传感器来检测光斑。这种激光(光学)指示器具有闭环反馈，从而能够提供更好的性能。但是，传统的激光指示器存在某些局限性，例如，信息传输通常是受限的。因此，在一些应用中，不得不考虑到激光指示器能够发送的命令或信号的数量。而对于一些应用领域，指示器除了执行指示功能之外，还需要传输更多控制信息或其他信号。如何增加控制信息而无需复杂的附加硬件，这已成为有关激光指示器的亟待解决的重要问题之一。

针对上述问题，一些解决方案已经被提出了。专利文献1公开了一种对具有关联的屏幕的计算机进行遥控的方法，该关联的屏幕用于显示来自计算机的输出，并具有计算机生成的内部光标。该方法包括检测外部光标的至少一个特性。在一个实施例中，专利文献1的发明包括与投影仪连接的计算机，该投影仪将计算机的图像投影到外部屏幕上。使用摄像机来捕获所投影的计算机输出的图像。使用例如激光指示器等光学指示器来生成和发送外部光标，该外部光标具有颜色、形状或亮度等多种特性。使用摄像机所捕获的图像来检测和处理外部光标的至少一个特性，以生成相应的一个或多个命令来控制计算机。由此，可以使用这些命令来模仿通常由鼠标或轨迹球等指示设备提供的对计算机的控制。专利文献1的方法主要包括：(1)检测光学指示器的特性，例如形状、颜色、亮度、运动、或与计算机显示有关的类似特性，以提供命令给计算机；(2)基于光学指示器的特性来控制计算机，光学指示器用于将光标或视觉提示叠加到计算机屏幕的投影图像上；(3)将计算机屏幕上光标的位置和/或运动与光学指示器的位置和/或运动同步。

但是，上述技术方案还存在如下问题：

(1)需要生成光学指示器的一些特性，例如形状、颜色、亮度等，但是这些特性的生成比较困难；

(2)需要检测光学指示器的这些特性，但是，这种检测的实现比较困难，尤其在屏幕上存在图像的情况下。此外，一些特性，例如形状，可能随着光学指示器位置的改变而发生变化，这增加了检测的难度；

(3)检测速度和可靠性较低；

(4)能够表示的交互事件的数目有限。

专利文献1：US20010045940“Computer Presentation System andMethod with Optical Tracking of Wireless Pointer”

发明内容

本发明提出了一种使用光学指示器与设备进行交互的方法、一种光学指示器、以及使用光学指示器的展示方法和系统。

根据本发明一方面，一种使用光学指示器与设备进行交互的方法，包括以下步骤：

检测由光学指示器产生的光点；

根据检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列；

根据光点状态的序列，确定交互事件，以与设备进行交互。

根据本发明另一方面，一种光学指示器，能够与设备进行交互，包括：

光发射单元，发出光并产生光点；

检测单元，检测所产生的光点；

确定单元，根据检测单元的检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列，并根据光点状态的序列，确定交互事件，以与设备进行交互。

根据本发明另一方面，一种在展示系统中进行交互的方法，所述展示系统包括计算机、与计算机关联的显示单元、以及与计算机连接的光学指示器，在所述显示单元上显示计算机的输出，所述方法包括以下步骤：

从光学指示器发出光，以在所述显示单元的显示上叠加光点；

检测所叠加的光点；

根据检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列，并确定光点的当前位置；

将与计算机关联的光标移动到光点的当前位置，并根据光点状态的序列，确定交互事件；

根据确定的光点的当前位置以及交互事件，通过计算机执行交互操作，以对所述显示单元上的显示进行操作。

根据本发明另一方面，一种展示系统，包括：

计算机；

与计算机关联的显示单元，在所述显示单元上显示计算机的输出；

光学指示器，与计算机连接，用于展示系统中的交互操作；

其中，所述光学指示器包括：

光发射单元，发出光，以在所述显示单元的显示上叠加光点；

检测单元，检测所叠加的光点；以及

确定单元，确定预定时间间隔内光点状态的序列、以及光点的当前位置，并根据光点状态的序列，确定交互事件；

其中，计算机根据确定单元确定的光点的当前位置和交互事件，将与计算机关联的光标移动到光点的当前位置，并执行交互操作，以对所述显示单元上的显示进行操作。

传统方法使用具有多种特性的单个光点来表示相应的交互事件，其能够表示的交互事件的数目不多。根据本发明实施例，利用多于一个的光点，根据预定时间间隔内光点状态的序列，映射到不同的交互事件，从而能够表示数目更多的交互事件。

此外，传统方法中检测具有不同特性的光点很困难，尤其在场景、画面较复杂的屏幕上。根据本发明实施例，光点的检测比较简单、容易，并且检测方法能够提高检测准确性和可靠性。

根据本发明实施例，能够通过光点状态序列模仿鼠标事件并产生相应的鼠标信号，来与计算机进行交互。

根据本发明实施例，可以改变光学指示器的操作元件的功能，以适合习惯使用左手或右手的人，而不会影响光点的检测。

根据本发明实施例，光学指示器可以具有与标准鼠标相同的接口，支持即插即用，方便使用。

根据本发明实施例的光学指示器简单、高效，使用方便，可以与光点实时位置检测、定位光标相结合，能够用于范围更加广泛的应用，例如投影仪、大型显示LCD等。

附图说明

通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明实施例的使用光学指示器进行交互的展示系统；

图2是根据本发明实施例的展示系统中进行交互的流程图；

图3示出了根据本发明实施例的光学指示器的示意框图；

图4示出了根据本发明实施例的使用光学指示器与设备进行交互的流程图；

图5示出了根据本发明实施例的光学指示器的光发射单元的示例配置；

图6示出了本发明实施例的光发射单元的外观和操作元件的示例；

图7示出了根据本发明实施例的光发射单元发出的光形成的光点的状态序列的示例；

图8示出了根据本发明实施例的检测单元的示例操作流程；

图9示出了基于直方图的图像分割示意图；

图10示出了根据本发明实施例的确定单元的示例配置；

图11示出了根据本发明实施例的确定单元的示例操作流程；

图12示出了光点状态序列与鼠标事件的映射示例；

图13示出了本发明实施例的应用示例；

图14示出了本发明实施例的另一应用实例。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的示例实施例进行详细描述，本发明实施例不限于下述示例实施例。为了清楚描述本发明的基本思想，附图中仅示出了与本发明实施例的技术方案密切相关的部件、功能或步骤，并且以下描述中省略了对已知技术、功能、部件或步骤的具体描述。

以下以计算机辅助的展示系统为例对本发明实施例进行说明，但本领域的技术人员可知，本发明还可用于其他多种例如投影系统、大型显示LCD等需要进行展示和远程交互的系统或应用。

图1示出了根据本发明实施例的展示系统1，在该展示系统1中，使用光学指示器来控制计算机执行交互操作，以对显示单元上的显示进行操作，实现展示。展示系统1包括计算机16、显示单元17以及光学指示器10。显示单元17与计算机16关联，在显示单元17上显示计算机16的输出。例如，显示单元17可以包括投影仪和屏幕，将计算机16的视频或图像输出投影到屏幕上。光学指示器10与计算机16连接，用于展示系统1中的交互操作。这里的“连接”可以是无线、有线或接口连接等任意适合的连接。例如，光学指示器10可以具有与标准鼠标相同的接口，支持即插即用，可以直接插入计算机，实现与计算机的连接，并且可以模仿鼠标操作。

结合图2，示出了本发明实施例的展示系统1中进行交互的过程。在步骤20，从光学指示器10发出光，以在显示单元17的显示上叠加光点15。在步骤22，检测所叠加的光点15。在步骤24，根据检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列，并确定光点15的当前位置。在步骤26，将与计算机16关联的光标移动到光点15的当前位置，并根据光点状态的序列，确定交互事件。在步骤28，根据确定的光点的当前位置和交互事件，通过计算机16执行交互操作，以对显示单元17上的显示进行操作。

根据本发明实施例，对光学指示器10的不同操作分别与不同的光点状态序列相关联，在步骤20，当执行对光学指示器10的某一操作时，光学指示器10按照与该操作相关联的光点状态序列，来产生光点。

以下，对根据本发明实施例的光学指示器10进行进一步描述。

图3示出了根据本发明实施例的光学指示器10的示意框图。根据本发明实施例，光学指示器10包括：光发射单元12，发出光并产生光点；检测单元14，检测所产生的光点；确定单元13，根据检测单元的检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列，并根据光点状态的序列，确定交互事件。根据确定的交互事件，可以通过计算机16执行交互操作。根据本发明实施例，确定单元13通过根据光点状态序列与设备的交互事件之间的预定映射关系，将光点状态序列映射到相应的交互事件，来确定交互事件。根据本发明实施例，确定单元13还根据检测单元的检测结果，确定光点的当前位置。根据本发明实施例，光学指示器10还可以包括接口单元(未示出)，用于与计算机16进行接口连接，以向计算机16通知所确定的交互事件。但是，光学指示器10也可以不通过接口连接与计算机16通信，而是通过确定单元13与计算机16通信。

根据本发明实施例，光学指示器10的各个单元可以彼此分离。结合图1可以看出，左下角手持的物体代表光发射单元12，与计算机16连接的类似摄像机的物体代表检测单元14，与计算机16连接的方框为确定单元13。根据本发明实施例，确定单元13可以结合在计算机16内部，也可以通过接口与计算机16连接，或者实现为在其他主机上运行的软件模块。根据本发明实施例，确定单元13可以实现为信号处理器。根据本发明实施例，光发射单元12可以实现为激光发射器。根据本发明实施例，检测单元14可以实现为摄像机、光电传感器或其他适合的光电转换装置。

根据本发明实施例，可以根据应用需求，对光学指示器10的各个单元进行任何的适配、集成或分离。

结合图4，示出了根据本发明实施例的使用光学指示器10进行交互的流程图。在步骤40，检测单元14检测由光发射单元12发出的光所形成的光点。在步骤42，根据检测结果，确定单元13确定预定时间间隔内光点状态的序列；在步骤44，确定单元13根据光点状态的序列，确定交互事件，以与例如计算机等设备进行交互。根据本发明实施例，在步骤44，确定单元13根据光点状态序列与多个交互事件之间的预定映射关系，将光点状态序列映射到相应的交互事件。根据本发明实施例，确定单元13还在步骤42中，根据检测结果，确定光点的当前位置，从而能够跟踪光点的移动，以便将指示所述设备的交互事件的指示符移动到光点的当前位置。根据本发明实施例，确定单元13可以计算光点从先前位置到当前位置的位移，将所计算的光点位移映射到指示符的位移。这样，可以通过设备将指示符移动到光点的当前位置。

以下，根据本发明实施例的光学指示器10的各个单元进行详细描述。

图5示出了根据本发明实施例的光学指示器10的光发射单元12的示例配置。对于现有技术中已知的元件或单元，为避免影响本发明的清楚描述，在此省略对这些已知元件或单元及其功能的具体描述。

光发射单元12可以包括一个或多个发光器以及一个或多个操作元件，其中发光器用于发射光束，以形成光点，例如发光器可以是激光发射器，发射红色激光。操作元件可以是按键、按钮、滚轮等多种操作元件。根据本发明实施例，操作元件的功能可以模仿鼠标的功能。根据本发明实施例，操作元件的功能能够改变，以适合用右手或左手进行操作。

如图5所示，作为示例，光发射单元12包括两个发光器52和53，以及作为操作元件的按钮511-513。

根据本发明实施例，图5还示出了光发射单元12包括处理器56、对应于发光器52和53的两个光驱动器54和55、发光二极管LED 510、电源59、开关58和电池57。电池57例如可以是电解电池，为光发射机单元12供能。开关58可以对光发射机单元12进行加电或断电。电源59为不同的模块提供不同的功率，将来自电池57的电压转换成用于不同模块的不同电压。左按钮511和右按钮512的功能与鼠标上左右按钮的功能分别相同，例如可以执行左按钮的单击和双击，右按钮的单击和双击，以产生与操作鼠标时产生的交互事件相同的交互事件。上滚按钮513和下滚按钮514可以模仿鼠标上滚轮的功能。LED 510指示光发射机单元12的状态。处理器56接收来自按钮的信号，并产生至发光器52和53的控制信号。光驱动器54和55可以分别驱动发光器52和53根据来自处理器56的控制信号来发射光束。在该实施例中，光发射机单元12上示出了两个发光器。注意，如果光发射机单元12具有更多发光器，则可以提供更多的信息。光发射机单元12可以具有更多或其他按钮，以提供更多或不同的功能和命令。根据本发明实施例，光发射单元12还可以包括反转按钮515，当按下反转按钮515时，处理器56可以根据来自按钮功能反转按钮515的信号，对光发射机单元12上左按钮511和右按钮512的功能进行反转。这一功能使得该光指示器系统对于习惯右手或左手操作的不同人而言可以非常方便地使用。图6示出了本发明实施例的光发射单元12的外观和按钮设置的示例，这种配置的光反射单元12简单易用，其上的按钮可以完美地模仿鼠标的按钮操作。

根据本发明实施例，根据光点状态序列与多个交互事件之间的预定映射关系，将光点状态序列映射到相应的交互事件。为此，将光发射单元12上的一个或多个操作元件分别与不同的光点状态序列相关联，当操作某一操作元件时，光发射单元12按照与该操作元件相关联的光点状态序列，来发出光并产生光点，从而指示相应的交互事件。如下对此进行说明。

根据本发明实施例，光发射机单元12发出光束，光束在显示单元17上形成光点。光发射机单元12可以产生多于一个的光点。根据这些光点在某一时刻的存在和不存在(或者，出现和消失)，存在至少三种光点状态，即，无光点、一个光点、两个光点或更多光点。假设光发射机单元12上有n个发光器，则可以得到(n+1)个光点状态，n是大于1的自然数。根据本发明实施例，将预定的时间间隔T内一个或多个时刻处这(n+1)个光点状态的序列映射到相应的交互事件。根据本发明实施例，将状态序列中状态的数目看作序列的长度。例如，如果光点状态序列包括所述预定时间间隔内m个时刻处的光点状态，则定义光点状态序列的长度为m，m是大于或等于1的自然数。如果序列的长度为m，则可表示的交互事件的数目是((n+1)^m))，即(n+1)的m次方。根据本发明实施例，可以使用预定数值表示光点状态，以构成光点状态序列。例如，预定数值是某一时刻存在的光点的个数。

下面给出两个发光器52和53情况下的示例。在该示例中，使用时间间隔T内的光点的存在和不存在(或者，出现和消失)来表示相应的交互状态。这里，因为使用两个发光器，与单个发光器不同，可以提供更多的状态序列，来表示更多的交互事件，例如可以模仿更多的鼠标操作或其他控制信号。在该示例中，根据某一时刻两个光点的出现和消失，存在三种光点状态，即，无光点(可以表示为0)、一个光点(可以表示为1)、两个光点(可以表示为2)。这里，可以将一些状态序列看作相同的，例如发光器52的0状态(不存在)与发光器53的1状态(存在)的组合在效果上等同于发光器52的1状态(存在)与发光器53的0状态(不存在)的组合，因为两种组合得到的光点状态都表示为1，指示了该时刻存在一个光点。

图7示出了根据本发明实施例的光发射单元12发出的光形成的光点的状态序列的示例。例如，在时间间隔T＝0.5秒内，所检测到的连续状态的序列是(1 0 2)，这意味着，在时间间隔T＝0.5秒内的3个时刻处，首先存在一个光点，然后无光点，最后存在两个光点，序列的长度为3。序列的长度可以是考虑到检测的可靠性、检测单元14的检测速率、确定单元13的处理速率、以及发光器的发光转换速率等因素，来预先确定的。序列的长度越长，所映射的交互事件的数目越多。例如，如果序列长度为3，则能够表示的交互事件的数目可以是27。这样，几乎可以表示所有常用的鼠标事件。例如，序列(2 0 1)可以表示按下鼠标左按钮，序列(1 0 2)可以表示单击左按钮。由于光发射单元12上的一个或多个按钮分别与不同的光点状态序列相关联，当操作某个按钮时，处理器56接收来自该按钮的信号，并产生至发光器52和53的控制信号，以使发光器52和53根据来自该控制信号来发射光束。例如，当按下左按钮511一次时，处理器56接收来自左按钮511的信号，产生至发光器52和53的控制信号，以使在时间间隔T内，首先只有发光器52和53之一发出光束，形成一个光点，然后发光器52和53均不发光，造成无光点，最后发光器52和53都发光，形成两个光点。由此，形成了光点状态序列(1 0 2)，以表示单击左按钮的交互事件。

以上配置和操作都是示例性的，本发明实施例不限于此。可以根据实际应用需求等因素，设计任何适合的配置和操作。

图8示出了根据本发明实施例的光学指示器10的检测单元14的示例操作流程。根据本发明实施例，检测单元14可以是摄像机、光电传感器或其他适合的光电转换装置。如果检测单元14是摄像机等本身不能够直接检测光点坐标的装置，则可以利用确定单元13或其他信号处理装置来进行光点位置检测的处理；如果检测单元14是光电传感器等能够直接检测光点坐标的装置，如果可以直接输出光点坐标。检测单元14的功能的一部分或全部可以由确定单元13来实现。

图8示出了检测光点的处理过程，该处理对于摄像机等装置尤其适用。在步骤80，通过摄像机捕获预定时间间隔内的多个图像；在步骤82，依次对捕获的图像进行滤波，以去除噪声；在步骤83，构建直方图；在步骤84，对直方图进行平滑；在步骤85，进行自适应分割，以提取小区域；在步骤86，根据提取的小区域，检测到光点。

在步骤82中，可以使用二维高斯函数卷积对图像进行滤波，以模糊输入图像，去除噪声。这里使用的高斯函数可以如下：

$g(x,y,\mathrm{\σ})=\frac{1}{2\mathrm{\π}{\mathrm{\σ}}^2}\exp (-\frac{(x^2+y^2)}{2{\mathrm{\σ}}^2})$

也可以应用其他任何适合的高斯函数。

当完成步骤82的处理时，在步骤83，构建光点颜色的亮度级直方图。亮度级的数目是256。构建了直方图之后，在步骤84，采用均值平滑等平滑方法对直方图进行平滑，从而可以得到连续平滑的直方图。然后，在步骤85，基于平滑后的直方图进行二值化和图像分割。例如，在直方图中从右向左搜索第一峰值。然后，搜索第一峰值左侧的第一谷底的局部最小值，如图9所示。如果存在局部最小值，则将该局部最小值确定为用于二值化和分割的阈值Tb。如果图像中像素的亮度值低于或等于该阈值Tb，则将该像素的亮度值设定为0。反之，则将其亮度值设定为255。由此，在图像中得到了二值化的小区域。将得到的每个连通区域用唯一的符号标记，从而用不同的符号标记不同区域。由此，检测并分割了小区域，得到光点。

以上配置和操作都是示例性的，本发明实施例不限于此。可以根据实际应用需求等因素，设计任何适合的配置和操作。

图10示出了根据本发明实施例的光学指示器10的确定单元14的示例配置。如上所述，确定单元13可以实现为信号处理器，可以位于计算机16的外部或内部，并向计算机14指示所确定的交互事件。根据本申请实施例，检测单元14的功能的一部分或全部可以合并到确定单元13中，例如可以使用确定单元13来实现图8所示处理的一部分。

如图10所示，确定单元13可以包括处理器102、以及信号输入接口103。来自检测单元14的信号经由输入接口103输入到处理器102。对于摄像机输入，为了降低计算复杂度，输入的信号只包含光点颜色的信息，过滤和去除其他颜色。这可以通过向CCD摄像机添加相应的滤光透镜、或者通过经由接口103只输入来自CMOS图像传感器的R通道信号而实现。处理器102对信号进行处理，提取光点的状态和/或坐标信息。根据本发明实施例，确定单元13还可以包括电源模块104、按钮105、LCD或LED显示模块106、接口107、存储器RAM 108和ROM 109、其他信号输出接口1010、以及COM等其他接口1011。其中，按钮105执行对确定单元13的一些用户操作。显示模块106指示确定单元13的状态。其他信号输出接口1010可以输出来自处理器102的信号，用户可以观看一些处理结果。COM等其他接口1011可以用于与处理器102进行通信。接口107可以是标准的鼠标接口，以便确定单元13与计算机的连接和通信。

图11(a)示出了根据本发明实施例的确定单元13的示例操作流程。在步骤1102，接收来自检测单元14的检测到光点。步骤110之后跟随步骤1103和步骤1104，在步骤1103，根据时间间隔T内光点的出现和消失，确定光点状态序列，并确定交互事件。在步骤1104，计算光点从先前位置到当前位置的位移。在步骤1106，通过使用匹配方法来检测与计算机16关联的光标，并提供光标的当前位置。在步骤1107，通过将光标的当前位置与光点的先前位置相比较，来自适应地校正针对步骤1105的映射参数。在步骤1105，将光点的位移映射到光标的位移。在步骤1108，根据确定的交互事件，产生相应的消息，并提供给接口107，以便将交互事件通知给计算机16。

图11(b)示出了步骤1103和步骤1104中确定光点的状态和位置的处理过程。在步骤1109，对于当前图像帧，在由步骤1114处的预测处理所估计的预测位置的附近搜索光点，在步骤1114，存储有针对先前几个连续图像帧的光点的位置，以用于预测光点的位置。根据本发明实施例，在步骤1109，如果附近一个连通区域的面积接近于在先前几帧上检测到的光点的平均面积，则将该连通区域看作一个光点。如果在附近没有搜索到这种区域，则确定该图像帧上没有光点。如果检测到一个光点，在步骤1111继续搜索是否还存在另一光点。搜索区域以检测到的光点的中心为中心。另一光点的确定与上述过程相同。在步骤1113，计算在先前步骤检测到的两个光点或一个光点的位置(在本实施例中，使用两个发光器。如果使用更多发光器，则可以检测到更多光点，检测方法相同)。对于只有一个光点存在的情况，在步骤1113，直接输出该光点中心位置的坐标；否则，输出两个光点中心位置的平均坐标。接着，为了减少搜索时间，在步骤1114，利用包括当前帧在内的几个图像帧，为下一图像帧预测光点的位置。

根据本发明实施例，如果检测单元14是例如光电传感器等，可以跳过对光点坐标进行确定的步骤，因为例如光点传感器等传感器能够直接检测到光点的坐标。

以上配置和操作都是示例性的，本发明实施例不限于此。可以根据实际应用需求等因素，设计任何适合的配置和操作。

下面参照图12-14，描述上述本发明实施例的应用示例。本发明实施例的具体实现不限于这里所示的示例，本领域技术人员可以根据本发明的教导，进行任何可能的设计。

图12示出了光点状态序列与鼠标事件的映射示例。在该示例中，使用光学指示器发送命令，以在计算机上执行相应的操作。在该示例中，光学指示器上有两个激光发射器。对应于命令的状态序列的长度是2。对于计算机鼠标的操作，将预定时间间隔规定为两个图像帧所占据的时间间隔。可以定义(1 1)表示鼠标的正常移动状态，如图12(a)所示，即，屏幕上只有一个激光光点；序列(2 0)表示对鼠标右按钮的单击，如图12(b)所示，即，屏幕上首先有两个光点，随之均消失；序列(0 2)表示对鼠标左按钮的单击，如图12(c)所示，即，屏幕上首先不存在激光光点，随后出现两个光点。

图13示出了本发明实施例的应用示例，其中，光学指示器的光发射单元实现为激光笔，用于发射例如红色激光。在计算机辅助的投影展示系统中使用激光笔，来模仿计算机鼠标的操作，以进行远程的交互。光学指示器的检测单元和确定单元分别由连接至计算机的摄像机和信号处理器来实现。使用摄像机捕获投影屏幕上的图像的序列，并将图像序列输入信号处理器。信号处理器跟踪激光光点来定位计算机光标，可以实现类似计算机鼠标的光学指示器。在该示例中，如图13(a)所示，在时间间隔T内只出现一个红色激光光点(光点状态序列例如可以表示为(1 1))来表示鼠标正在移动状态。如图13(b)所示，当在时间间隔T内出现另一光点(光点状态序列例如可以表示为(1 2))，表示鼠标右按钮的单击。如图13(c)所示，如果在时间间隔T内出现两个光点(光点状态序列例如可以表示为(2 2))，则表示按下鼠标左按钮并保持按下状态。这模仿了移动到某个文档并选中某个文档。此外，如果在时间间隔T内只有一个光点出现并消失一次(光点状态序列例如可以表示为(1 0))，则表示双击左按钮。这模仿了例如打开某个文档。

图14示出了本发明实施例的另一应用示例与图13所示示例的区别在于，使用能够直接输出光点的x-y坐标的光电传感器作为检测单元。由此，可以直接将光点的x-y坐标提供给确定单元，确定单元可以省略确定光点位置的处理。图14(a)示出了移动光点，并且光电传感器检测光点当前位置x-y坐标的示意图，其中，时间间隔T内只出现一个红色激光光点，这模仿了鼠标正在移动的状态。图14(b)示出了打开文档的操作，如图所示，在时间间隔T内，后三个时刻光点的状态是：一个光点、无光点、两个光点，这可以模仿鼠标的左按钮双击，用于打开某个文档。

以上描述了根据本发明优选实施例的装置和方法。在以上的描述中，仅以示例的方式，示出了本发明的优选实施例，但并不意味着本发明局限于上述步骤和单元结构。在可能的情形下，可以根据需要对步骤和单元进行调整、取舍和组合。此外，某些步骤和单元并非实施本发明的总体发明思想所必需的元素。因此，本发明所必需的技术特征仅受限于能够实现本发明的总体发明思想的最低要求，而不受以上具体实例的限制。

至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (22)

1.一种使用光学指示器与设备进行交互的方法，包括以下步骤：

检测由光学指示器产生的光点；

根据检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列；

根据光点状态的序列，确定交互事件，以与设备进行交互。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，光点状态包括各个光点的存在和不存在，

光点状态的序列包括所述预定时间间隔内一个或多个时刻处的光点状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定交互事件的步骤包括：

根据光点状态序列与设备的交互事件之间的预定映射关系，将光点状态序列映射到相应的交互事件。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，光点状态序列的长度是指光点状态序列中包括的状态的数目。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，如果光点的数目为n，光点状态序列的长度为m，则能够确定的交互事件的数目为((n+1)^m)，n是大于1的自然数，m是大于或等于1的自然数。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，确定光点状态序列的步骤包括：

根据预定的光点状态序列长度m，确定所述预定时间间隔内m个时刻处的光点状态，并使用m个预定数值表示m个时刻处的光点状态，以构成光点状态序列。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，预定数值是某一时刻存在的光点的个数。

8.根据权利要求1所述的方法，在检测光点的步骤之后，还包括：

根据检测结果，确定光点的当前位置；

将指示所述设备的交互事件的指示符移动到光点的当前位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，

确定光点的当前位置包括：计算光点从先前位置到当前位置的位移；

将所计算的光点位移映射到指示符的位移，以将指示符移动到光点的当前位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，对光学指示器的不同操作分别与不同的光点状态序列相关联，

当执行对光学指示器的某一操作时，光学指示器按照与该操作相关联的光点状态序列，来产生光点。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设备是计算机，所述交互事件是鼠标事件。

12.一种光学指示器，能够与设备进行交互，包括：

光发射单元，发出光并产生光点；

检测单元，检测所产生的光点；

确定单元，根据检测单元的检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列，并根据光点状态的序列，确定交互事件，以与设备进行交互。

13.根据权利要求12所述的光学指示器，其中，所述确定单元通过根据光点状态序列与设备的交互事件之间的预定映射关系，将光点状态序列映射到相应的交互事件，来确定交互事件。

14.根据权利要求12所述的光学指示器，其中，所述确定单元还根据检测单元的检测结果，确定光点的当前位置。

15.根据权利要求12所述的光学指示器，其中，所述光发射单元具有一个或多个操作元件，

所述一个或多个操作元件分别与不同的光点状态序列相关联，当操作某一操作元件时，光发射单元按照与该操作元件相关联的光点状态序列，来发出光并产生光点。

16.根据权利要求15所述的光学指示器，其中所述设备是计算机，所述交互事件是鼠标事件，

所述一个或多个操作元件的功能模仿鼠标的功能。

17.根据权利要求15所述的光学指示器，其中所述一个或多个操作元件的功能能够改变，以适合用右手或左手进行操作。

18.一种在展示系统中进行交互的方法，所述展示系统包括计算机、与计算机关联的显示单元、以及与计算机连接的光学指示器，在所述显示单元上显示计算机的输出，所述方法包括以下步骤：

从光学指示器发出光，以在所述显示单元的显示上叠加光点；

检测所叠加的光点；

根据检测结果，确定预定时间间隔内光点状态的序列，并确定光点的当前位置；

将与计算机关联的光标移动到光点的当前位置，并根据光点状态的序列，确定交互事件；

根据确定的光点的当前位置和交互事件，通过计算机执行交互操作，以对所述显示单元上的显示进行操作。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，

所述交互事件是鼠标事件，

光点状态序列映射到不同的鼠标事件，以使对光学指示器的操作模仿对鼠标的操作。

20.一种展示系统，包括：

计算机；

与计算机关联的显示单元，在所述显示单元上显示计算机的输出；

光学指示器，与计算机连接，用于展示系统中的交互操作；

其中，所述光学指示器包括：

光发射单元，发出光，以在所述显示单元的显示上叠加光点；

检测单元，检测所叠加的光点；以及

确定单元，确定预定时间间隔内光点状态的序列、以及光点的当前位置，并根据光点状态的序列，确定交互事件；

其中，计算机根据确定单元确定的光点的当前位置和交互事件，将与计算机关联的光标移动到光点的当前位置，并执行交互操作，以对所述显示单元上的显示进行操作。

21.根据权利要求20所述的展示系统，其中，

所述光发射单元具有一个或多个操作元件，

所述一个或多个操作元件分别与不同的光点状态序列相关联，当操作某一操作元件时，光发射单元按照与该操作元件相关联的光点状态序列，来发出光并产生光点。

22.根据权利要求21所述的展示系统，其中，

所述交互事件是鼠标事件，

所述一个或多个操作元件的功能模仿鼠标的功能。

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