CN1643489A - 低成本交互式程序控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种交互式控制系统(10)和相关装置使用可随意处理的低成本的控制物体(18)诸如卡、传单或三维视觉形状来控制和导航电子设备的电子“菜单”程序。系统(10)包括公知类型和功能的视觉检测设备(12)，其能够识别具有特定形状和颜色的控制物体(18)的颜色并定位其空间取向。当把控制物体(18)显示给视觉检测设备(12)的视觉传感器(16)时，一个相关联的微处理器(14)将控制物体(18)的形状、颜色和空间取向转换为电子信号，以便以公知方式指引和控制外部电子程序。因为控制物体(18)是无源的和非电子的，因此它们可以以很低成本制作，并可以被视为可随意处理。另外，可以在它们被暴露的面上包括印刷内容以提供广告和指令性材料。该视觉检测设备(12)被编程为对形状、位置、取向、颜色和任何这些参数的变化做出响应，所述变化就好像是计算机“鼠标”设备的运动或“点击”一样。出于不同目的，相同设备可以与不同形状和/或颜色的多个控制物体(18)一起使用。不同的形状可以与不同的程序相关联，不同的颜色范围可以在一个特定的程序中产生多个信号响应。

Description

低成本交互式程序控制系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及遥控设备及相关联的系统和装置，它们能够在不需在控制设备和电子设备之间的直接的物理或者电气连接的情况下，实现在用户和各种电子设备之间的交互。更具体说，本发明涉及一种依赖于对低成本、可随意处理的(disposable)控制物体-诸如卡、传单(leaflet)、三维物体-的视觉检测来控制与一个或者多个电子程序之间交互的系统。该可随意处理的控制物体还可以带有涉及用户感兴趣的和可能也对其他人有益的信息的硬打印的拷贝。

背景技术

当今许多系统可用于启动和停止演示程序和其他操作各种消费电子设备的程序，这些消费电子设备例如有电视、卡带录象机等。然而，这些现有的系统一般具有有限的能力甚或全然没有能力来允许用户与正被演示的系统或者设备相交互。也就是说，当今可以设定电子设备在“无休止的循环”的基础上运行连续的演示。另外可选择的方案是，这种程序的运行可以仅由电子开关或者按钮的手工操作启动，或者演示程序的运行可以由检测物体-诸如人体-的存在并通过触发启动电子运行循环而响应的接近设备启动，但是这些现有系统不提供由观看者/用户对于演示或者程序的控制或操纵。特别在销售演示的场合，从增强消费者兴趣和建立购买欲望的观点来看，总希望观众参与控制和操作过程。

使用当今的知识，使用现有的遥控设备可以使用户参与演示循环的控制和操作。这一方法的严重缺点在于遥控器的成本和复杂度以及遥控器的丢失、损坏和盗用的频繁程度。类似地，可以想见，与无线电频率识别标签(RFID标签)关联的技术可以被应用到电子装置演示的控制上，但是这种技术的使用往往需要比本发明更复杂的装置和涉及多得多的费用。

发明内容

所公开的电子控制系统的装置包括计算机化的视觉检测单元，该视觉检测单元具有很容易买到和公知类型的处理器和视觉传感器，和一个充当遥控器的简单的手持式控制物体(object)。该视觉检测单元具有识别和定位(locate)特征的能力，所述特征诸如有控制物体的形状和/或颜色和空间取向(orientation)。亦即，当把控制物体保持在视觉传感器-诸如摄像机的镜头-前面的特定的空间取向时，识别该物体的形状和/或对齐以实现一种诸如程序选择的功能，并且该物体的位置被变换为网格(grid)坐标，以在相应于该网格坐标的位置处定位一个实际或者虚拟光标。如果单独依赖于控制物体的形状来实现该视觉检测单元的第一功能的话，则控制物体的形状的物理取向-例如一个指向左的“箭头”也可以被识别，从而使视觉检测设备产生不同的特定的信号，以用于进一步控制程序和/或放置“光标”。

该控制物体具有独特的并且优选地可取向的形状(箭头和飞机只是这种形状的两个例子)，并具有与该控制物体的不同侧面相关联的不同的独特的颜色。在这一方面，应该注意，控制物体既可以是二维的也可以是三维的，这取决于应用本发明的系统的需要。例如，二维物体-诸如卡或者传单-可以用于在其中生成简单的平面控制物体被证明是合理的应用。在需要更复杂的控制操作的应用中，可以使用折叠的传单，以致充分地利用在多页传单或“小册子”中可以得到的更多数量的“侧面”的优势。

控制物体也可以被制作成三维形状，例如具有三侧面或四侧面的手柄部分和位于一端的“王冠”形状的廉价的模制塑料“权杖(scepter)”代表一个能在手柄部分的四侧面上提供不同颜色的容易被取向和被识别的控制物体。本技术领域具有一般技能的人员理解，在本公开内容的范围和意义内，控制物体的一般形式和总体形状可以采取许多许多不同的配置。

在视觉检测单元的视觉扫描区域内保持控制物体就可允许用户/观看者导航通过演示程序，这是通过把控制物体“指向”特定的方向以改变光标的位置来进行的，然后显示该物体的另一侧面的不同颜色以非常类似于“点击”一个计算机控制的“鼠标”方式触发一个反应(reaction)。

虽然仅以说明的方式提到具有二到四侧面的卡、传单和“权杖”作为可能的控制物体，但是对于本技术领域具有一般技能的人员来说显然的是，如果希望扩展“点击”和用户可用的控制选项的数目的话，可以使用包括具有在不同侧面上可用的不同颜色的多个侧面的具有多种形状和空间配置的平面和/或三维物体。

根据本发明，卡、传单或充当遥控物体的其他物体不包括任何有源电子部件。因此，本发明的遥控设备的成本不需要比可随意处理的传单或商务卡的普通低成本更高。不管什么样的商业可用的视觉检测设备的成本对于一个特定的应用是固定的，并且只发生一次，因为这种设备可以相当安全和/或被隐藏以防止损坏和丢失。可以结合单套视觉检测设备使用任何数目不同的或相同的控制物体以操作演示单元，而不会以任何方式降低每一用户的控制的质量或者有效性。

本发明的系统和装置提供方便而廉价的方法来交互式控制编程的电子系统，同时消除对于复杂和昂贵的遥控设备的需要，这些遥控设备过于频繁地被丢失、损坏或者盗用。另外，本发明提供包括这种成本如此之低以至于被认为是可随意处理的控制物体的遥控装置的优点。本发明的控制物体还具有可以容易地以可随意处理的“传单”或者“宣传品”被使用的优点，这些“传单”或者“宣传品”具有印刷的“硬拷贝”，可以用作广告和/或购买或者订购有关商品或服务的印刷表格。

将诸如卡或传单或三维形体之类的独特成形和着色的控制物体以特定的空间取向暴露于视觉检测单元，并且露出两个或多个特定着色的侧面中的一个，会使检测单元以特别方式作出反应，即产生希望的、特定的电子信号，例如选择一个特定的程序和例如控制视频屏幕上光标的移动。当把控制物体的一个不同着色的侧面暴露给视觉检测器时，颜色的变化被视为“选择”与在颜色变化时的光标位置相关联的项目。

如果希望的话，可以设定视觉检测设备以识别与不同颜色或颜色范围相关联的各种功能。例如，一组颜色可以与选择和控制一个特定的程序相关联，而另一范围可以与选择和控制一个不同的程序相关联。或者，具有一个不同形状范围的控制物体可以被与代表不同程序的每一形状和在每一程序中实现相同或者不同的控制功能的不同颜色一起使用。

可以使视觉检测设备对控制物体的空间取向的响应依赖于控制物体的对齐(alignment)和位置这两者。在这一方面，对齐指的是物体的轴相对于一对假设的相交坐标轴的角度对齐，而物体的位置指的是物体位置相对于被约束至相同或不同对假设坐标轴的坐标网格的网格坐标。为方便检测控制物体的空间取向，优选地给该物体提供例如具有至少两个可清楚区分的端部的独特的形状。

通过参考下面对优选实施例的详细说明，结合附图考虑，本发明的这些和其他的特征和优点对于熟悉本技术领域的人来说将变得十分显然。

附图说明

图1是本发明的控制系统的简化的总框图。

图2是一个流程图，表示图1中所公开系统的一个实施例的操作中的说明性顺序步骤。

具体实施方式

在下面的说明中，为解释而非限制的目的阐述了所公开的实施例的某些具体的细节，以便对本发明提供清楚而彻底的理解。然而，熟悉本技术领域的人很容易理解，在不明显背离本公开内容的精神和范围的前提下，本发明可以以不精确遵照本文所述细节的其他实施例实现。另外，在本文中，并且为简洁和清楚起见，省略公知的装置、电路和方法的详细说明，以避免不必要的细节和可能的混淆。

现在参考图1，可以看到本发明的电子程序控制系统10包括一个并入了微处理器14和视觉扫描器16的视觉检测单元12，以及一个未连接的无源控制物体18，控制物体18可放置在扫描器16的扫描区域20内。在本实施例中，视觉扫描器16包括一个摄像机，它具有镜头24，用于“观看”扫描区域20。

视觉检测设备(诸如视觉检测单元12)的技术和操作对于相关技术领域的熟练人员是公知的，这里不详细说明。应该理解，控制物体18在扫描器16的扫描区域20内的位置将通过微处理器14的编程被“识别”为在区域20的坐标1、2、3、4等内具有给定位置“A”。另外应该理解，区域20虽然在图1的纸面上表示为直线，然而在实际上它至少是2维的，其重要的第二维在基本垂直于图面的方向上延伸。因此，点“A”的坐标将由相应于在图面内延伸的一个轴的第一数字和相应于在基本垂直于图面的方向上延伸的第二轴的第二数字表示。

当系统10运行且控制物体18位于区域20的坐标内的一个希望的位置时，如上所述，微处理器14“识别”该坐标位置，并移动常规视频显示器的光标(未示出)到显示器上一个相应位置。系统的用户将能够观察控制物体所选择的位置是否移动光标到显示器屏幕上希望的位置。如果光标的定位不可接受，则用户然后可以选择调整控制物体的位置以实现光标在屏幕上相应的重定位。

一旦光标位于屏幕上希望的位置，根据本发明，用户就通过使用控制物体18作为“启动器开关”或者“按钮”来启动被操作的程序中的下一步骤。为使用控制物体作为启动器开关，用户改变该物体的取向，以便向视觉传感器16的区域20暴露该物体的以不同主导(dominant)色为特征的不同侧面。编程微处理器14以“识别”新颜色作为一个启动被控制的程序中的下一步骤的信号，而不管是什么新颜色。在这一方面，如本文先前在所说明，新颜色具有和在常规计算机控制“鼠标”设备上“点击”鼠标按钮同样的效果。颜色变化的检测和“点击”效果这两种技术众所周知，并且这两种技术都很容易适用于这里说明的功能。

在本说明书的别的地方提到，控制物体18在本发明的精神和范围内可以采用多种形式和形状中的任何一种，诸如双面平面卡、多面小册子和简单的三维物体。对于本发明，控制物体18的主要目的是用作视觉检测设备12的“触发器”启动器。相应地，希望编程微处理器14来响应为一个具体应用所必须和希望的尽可能多的不同的“触发器”信号。例如，只是作为举例，物体18的总体形状就可以是一个触发器，而将处理器14设定为在该处理器的运行限制内识别任何数目的不同形状。举例来说，如果识别出一个电视机样式的形式的物体的话，可以将处理器14设定为启动电视接收机的演示程序；而若识别出卡带式录像机形式的物体，则可以使处理器14启动这种录像机的相应的演示。

除了物体18的总形状之外，可以使用颜色或者颜色的范围作为另一种“触发器”。例如，一个具有比如说颜色各不相同的6个不相同页的多页传单可以使用4种颜色来触发4个不同程序的任何一个的开始，而两种剩余的颜色可以被预留来触发每一程序中的相似或者相同的功能；对于不同程序的相同功能可以包括例如[a]“暂停”(以允许观看者详看该显示)，和[b]“重放”(以允许观看者重放整个节目直到该点)。

通过进一步参考颜色在本发明的系统的操作中作为“触发器”的使用，应该注意，本文先前曾经提到在物体上的“主导”色的使用。在本文中，主导意在标识一个由一种支配色(比如说红色)表征的面，即使有其他颜色出现在同一面上也是如此，比如说在红底上的黑色文字。因此，主导色是传感器16和处理器14被编程以识别为在物体18的所显示面上的“主要”颜色的任何颜色。

物体18在传感器16的区域20的感知“网格”内的物理位置也是在本发明的范围之内可被用的另一个“触发器”。也就是说，控制物体18在一个给定的预定坐标网格位置的显示，可被用作一个指定的程序功能的触发器，特别是当该显示与一个给定的显示序列相关联-例如，在程序周期的第一阶段在显示物体18的“红色”面后紧接着把物体18移动到传感器区域20的最左下侧-之时尤其如此，可以被设置为启动用于一组设备中的一个特定设备的演示程序，其中处理器14将该组设备与红色相关联。

物体18的几何空间取向表示可根据本发明应用的“触发器”的再一个形式。在这种情况下几何空间取向是指控制物体18的独特形状相对于区域20的感知“网格”的对齐。在图1中，控制物体18以具有手柄部分17和在该手柄的一端的“王冠”部分19的小“权杖”的形式表示。处理器14可以很容易以任何合适的常规方式被编程来识别控制物体18的几何空间取向，这是通过检测手柄部分17相对于王冠部分19在区域20的感知网格内的位置来进行的；例如王冠19沿着区域20的一个或另一个轴与手柄17成直线吗？以及沿着所检测到的轴来看王冠19在手柄17的左面还是右面？类似地，如上所述，与解释对于颜色变化的使用或者在一序列的所检测的条件下对颜色的使用一样，可以编程处理器14以识别物体18的几何空间取向变化作为“触发器”动作。例如关于在端部19和对端21之间横向延伸的横轴将图1的物体18旋转90度或180度可以被检测为“触发器”信号。

现在参考图2，可以看到，在图1的控制系统的一个优选实施例的操作中的说明性顺序步骤首先包括步骤100，扫描区域20以确定控制物体18的所显示的形状。在识别形状后，产生一个信号(步骤101A)，同时处理器14选择一个要运行的相应于所显示的形状的程序，而后系统前进到步骤102。步骤102检测在步骤100A中首先检测到的形状是否有任何变化。在步骤102A，如果检测到形状的变化，则产生一个信号以选择在步骤100A选择的程序的一个子程序，而后系统前进到步骤104。在步骤104，扫描在步骤102检测到的形状，以确定它的几何空间取向，并且步骤104A产生一个相应于所检测到的取向的信号，以便为在步骤100A和102A中选择的程序和子程序的音频部分选择语言；例如，垂直取向对应英语，“王冠在左”对应第一备选语言，“王冠在右”对应第二备选语言，而后系统前进到步骤106。如果步骤106检测到形状的取向有变化，则产生相应的变化信号以选择相应的不同语言，而当未再检测到形状取向进一步的变化时，系统前进到步骤108，在这里扫描控制物体以发现该物体所显示的颜色。步骤108导致产生一个信号(步骤108A)，以便如果一种颜色被检测到并且被允许继续显示一段有穷时期(例如2秒)，则以所选择的语言启动运行所选择的程序和子程序，或者，如果检测到另一种颜色的话，“取消”并返回到步骤100以启动一个新的选择周期。一旦选择的程序被启动，则可以使用形状、颜色、取向和/或位置的后续变化来根据“屏幕上”的指令或者替换地是“音频”指令控制所选择的程序的运行。应该理解，对于本发明的使用，视频显示器屏幕不完全是必须的(虽然它们是优选的)，在不背离本发明及本公开内容的精神和范围的情况下，通过例如在物体18自身的面上提供打印的指令至少部分地是这样，本发明可以很容易地被适配为与只依赖音频的程序一起使用。

虽然图示和说明了本发明的一个优选的实施例，但是熟悉本技术领域的人将看出，在不显著背离在本文公开的和在所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围的情况下可以很容易想像到多种其他的形式和实施例。

Claims (12)

1.一种用于导航通过电子设备的程序菜单的交互式控制系统10，所述系统包括：

电子视觉检测设备12，用于观察和识别特定着色的控制物体18的颜色和位置；

至少一个控制物体18，具有给定的形状和至少两个侧面；

所述控制物体18的所述至少两个侧面的每一面上具有不同的主导色；

所述电子视觉检测设备12被编程来识别所述控制物体在坐标网格图案中的位置并发送预定的电子位置信号以控制一个相应于所述物体的所述被识别位置的外部程序；

所述电子视觉检测设备被进一步编程来识别所述控制物体的所显示的面的颜色并发送预定的电子颜色信号以控制相应于所述被识别的颜色的所述视听程序。

2.如权利要求1所述的交互式控制系统10，其中，

所述电子视觉检测设备12再进一步被编程来检测所述控制物体18的所显示的面的颜色变化并发送预定的颜色变化信号以控制相应于所述颜色变化的所述外部程序。

3.如权利要求1所述的交互式控制系统10，其中，

所述电子视觉检测设备12再进一步被编程来检测所述控制物体18的所述给定形状并发送预定的电子形状信号以控制相应于所述被识别的形状的所述外部程序。

4.如权利要求1所述的交互式控制系统10，其中，

所述电子视觉检测设备12再进一步被编程来检测所述控制物体18的几何空间取向并发送预定的电子取向信号以控制相应于所述被识别的几何空间取向的所述外部程序。

5.如权利要求1所述的交互式控制系统10，其中，

所述控制物体18的所述形状关于其轴基本对称。

6.如权利要求1所述的交互式控制系统10，其中，

所述控制物体18是一个基本平的平面卡。

7.如权利要求6所述的交互式控制系统10，其中，

所述控制物体18进一步在其至少一个表面上具有打印的内容。

8.如权利要求1所述的交互式控制系统10，其中，

所述控制物体18是一个基本平的、多页传单，该传单在至少三个不同的页上具有不同主导颜色。

9.如权利要求8所述的交互式控制系统10，其中，

所述控制物体18进一步在其至少一页上具有打印的内容。

10.如权利要求1所述的交互式控制系统10，其中，

所述控制物体18是具有至少三个侧面的三维图形。

11.一种用于导航通过电子设备的程序菜单的改进的方法，所述方法包括以下步骤：

编辑可由电子视觉检测设备识别的形状的第一电子列表；

编辑用于控制外部电子设备的电子控制信号的第二电子列表，所述第二列表上的每一信号相应于所述第一列表上的一个所述形状；

向电子视觉检测设备暴露一个具有在形状的所述第一电子列表上被标识的一个所述给定形状的物体，以便由所述电子视觉检测设备识别；和

响应于由所述电子视觉检测设备对向其暴露的所述一个所述给定形状的识别，为控制所述电子视觉检测设备而向其发送来自信号的所述第二列表中的一个信号，该信号相应于暴露给所述视觉检测设备的所述一个所述给定形状。

12.如权利要求11所述的改进的方法，还包括以下步骤：

编辑可由电子视觉检测设备识别的颜色的第三电子列表；

编辑用于控制外部电子设备的电子控制信号的第四电子列表，所述第四列表上的每一信号相应于所述第三列表上的一个所述颜色；

向电子视觉检测设备暴露一个具有在颜色的所述第三电子列表上被标识的一种所述给定颜色的物体，以便由所述电子视觉检测设备识别；和

响应于由所述电子视觉检测设备对向其暴露的所述一种所述给定颜色的识别，为控制所述电子视觉检测设备而向其发送来自颜色的所述第三列表中的一个信号，该信号相应于暴露给所述视觉检测设备的所述一个所述给定颜色。