ES2386225A1

ES2386225A1 - Dispositivo de multiple tacto por proyeccion de imagenes y datos sobre superficies

Info

Publication number: ES2386225A1
Application number: ES201000204A
Authority: ES
Inventors: Vicente Abarca Fernandez; Javier Alcala Esterlich; Mariano Luis Alcañiz Raya; Manuel Roberto Contero Gonzalez; Jose Miguel Martinez Saez; Mario Ortega Perez; Emilio Soto Candela
Original assignee: Universidad Politecnica de Valencia
Current assignee: Universidad Politecnica de Valencia
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2012-08-13
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: ES2386225B1

Abstract

Dispositivo de múltiple tacto por proyección de imágenes y datos sobre superficies.Basado en la proyección de imágenes y datos sobre una superficie (10) cualquiera, sin limitación de dimensiones, ubicación de destino o características físicas de la misma, de modo que un usuario puede interactuar de manera táctil con dicha superficie (10), favoreciendo el uso y manipulación de los objetos proyectados (objetos virtuales), así como de objetos reales situados sobre la superficie (10), haciendo posible la ejecución de todo tipo de aplicaciones (acceso a Internet, visualización de vídeos, fotos, reproducción de música, etc).

Description

DISPOSITIVO DE MÚLTIPLE TACTO POR PROYECCIÓN DE IMÁGENES Y DATOS SOBRE SUPERFICIES

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OBJETO DE LA INVENCIÓN

1 o: La presente invención pertenece al campo de la inteligencia artificial, y más concretamente a aplicaciones de múltiple tacto (multi-touch) para el tratamiento de datos e imágenes por el tacto humano.

15: El objeto principal de la presente invención es un dispositivo del tipo múltiple tacto o "multi-touch" que emplea la proyección de imágenes y datos sobre superficies planas, de modo que el usuario puede interactuar con dicha superficie.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

20: Actualmente, las técnicas de interactuación hombre-máquina están evolucionando básicamente en dos grupos:

2 5: Un primer grupo relativo a dispositivos electrónicos de pantalla táctil o "touchscreen", (p.ej. computadoras de mano como un PDA o Asistente Digital Personal, las tabletas digitalizadoras multi-touch, teléfonos móviles), los cuales interactúan con lápices o con los dedos de la mano del usuario.

3o: Y un segundo grupo, referente a las técnicas de visión por ordenadores o "computer vision", en el que a través de una cámara de color o infrarroja es posible el reconocimiento de diversos objetos proyectados

sobre una superficie; haciendo uso de la denominada "Realidad Aumentada" (AR) para, por medio del seguimiento de los dedos, inspeccionar y modificar la posición y orientación de los objetos virtuales, y con ello poder mostrar, examinar y manipular la información. En todos estos desarrollos, se permite al usuario interactuar con la superficie de forma espontánea y sin accesorios artificiales.

A nivel científico, destacan los trabajos de ANDREW D.WILSON, expuesto en UIST'05: "Proceedings of the 18th anual ACM symposium on user interface software and techno/ogy", páginas.83-92. Editado por ACM. Nueva York (2005), donde a través de la utilización de una cámara infrarroja se consigue discernir si el usuario está tocando o no físicamente la superficie proyectada, lo que supone la base de la interactuación por proyección.

El problema técnico que se plantea es que los dispositivos multi-touch existentes actualmente en el mercado están limitados a las dimensiones y características propias de los medios donde se incorporan, lo cual limita su funcionalidad y portabilidad. Por ejemplo, una mesa o "table-top" con sistema multi-touch presenta un tamaño condicionado al diseño y destino de la misma, como igual sucede con las pantallas táctiles de ordenadores. Además, el hecho de que la interactuación se produzca sobre una superficie física que sirve a la vez de medio de trabajo y de medio funcional, hace mucho mayor el riesgo de roturas o averías por desgaste.

Dichos dispositivos únicamente son capaces de reconocer objetos básicos, tales como hojas de papel, marcas o figuras geométricas, etc. Además, presentan una falta de descripción en la manera de resolver posibles errores generados por sombras o por indefinición de los elementos que interactúan.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Mediante la presente invención se resuelven los inconvenientes anteriormente citados proporcionando un dispositivo de múltiple tacto basado en la proyección de imágenes y datos sobre una superficie, sin limitación de extensión, longitud, ubicación de destino o características físicas de la misma, de modo que un usuario puede interactuar de manera táctil con dicha superficie, favoreciendo el uso y manipulación de los objetos proyectados (objetos virtuales), así como de objetos reales situados sobre la superficie, mediante un tratamiento de computación de tales datos e imágenes que permite ejecutar todo tipo de aplicaciones (acceso a Internet, visualización de vídeos, fotos, reproducción de música, etc.).

El dispositivo de múltiple tacto, objeto de la presente invención, destaca fundamentalmente por presentar una clara diferenciación entre "medio de trabajo" y "medios funcionales", lo cual permite dotar al dispositivo de una gran funcionalidad y aplicabilidad, favoreciendo una mayor portabilidad, manejo y transporte del mismo con respecto a los dispositivos existentes anteriormente.

El medio de trabajo comprende una superficie, preferentemente plana y rígida, sin limitación de dimensiones, tipo o composición de la misma, sobre la cual son proyectadas imágenes o datos con los cuales un usuario interactúa de manera táctil. Dicha superficie puede ser de cualquier material, ya sea madera, plástico, metal, mármol, etc.

Por su parte, los medios funcionales comprenden principalmente un proyector adaptado para la proyección de datos e imágenes sobre la superficie arriba citada, y al menos una cámara que capta la interacción del usuario con dicha superficie.

Además, dicha cámara es capaz de detectar también la presencia de

objetos físicos reales situados sobre la superficie de trabajo.

De acuerdo con una realización preferente de la invención el dispositivo de múltiple tacto objeto de invención comprende adicionalmente unos medios de iluminación, adaptados para proporcionar nitidez y claridad sobre la superficie de trabajo, de manera que la cámara reconozca claramente si el usuario está interactuando con dicha superficie o no.

Preferentemente se dispone de dos cámaras, las cuales actúan de forma sincronizada en la captura de información procedente de la interactuación entre usuario y superficie de trabajo. Estas cámaras son las encargadas de recibir e interpretar correctamente los movimientos y gestos realizados por el usuario sobre las imágenes y datos proyectados en la superficie de trabajo.

Para ello, dichas cámaras realizan un tratamiento computacional de tales datos e imágenes, el cual consta de las siguientes fases:

-: fase de segmentación del color de piel, en la cual las cámaras son capaces de identificar el contorno de la mano del usuario, localizar la punta de sus dedos y detectar la existencia o no de contacto entre usuario y superficie de trabajo,

-: fase de detección de marcas matriciales, mediante la cual las cámaras realizan una calibración y enfoque adecuados para una correcta captación de la información procedente de la interactuación usuariosuperficie, y

-fase de detección de folios, en la cual las cámaras detectan todo tipo de imágenes rectangulares planas proyectadas en la superficie de trabajo.

Finalmente, toda esta información recogida por las cámaras es enviada y transmitida mediante protocolo UDP (User Datagram Protocol), a una unidad central de procesamiento, CPU, vinculada al proyector, la cual está adaptada para supervisar y ejecutar las nuevas órdenes de trabajo dadas por el usuario, las cuales pueden ser visualizadas en la propia superficie de trabajo, así como en un monitor o pantalla externos.

Asimismo se ha previsto la disposición de una CPU externa conectada al dispositivo de múltiple tacto objeto de invención, ya sea por cable o de forma inalámbrica.

Es importante señalar que al encontrarse separados tanto el medio de trabajo (superficie sobre la que se interactúa), como los medios funcionales (proyección-captación de información) se minimiza el desgaste y/o posibles defectos o averías de la superficie de trabajo, evitando el uso de protectores de pantallas o elementos de seguridad varios, los cuales resultan muy costosos.

Finalmente, cabe mencionar que mediante el dispositivo de la presente invención se alcanzan unos niveles de precisión muy altos, reduciendo considerablemente los errores en la interactuación sobre la orden dada por el usuario, (por ejemplo, en un dispositivo táctil donde están solidarizados el medio de trabajo y el medio funcional, puede suceder que accionando en un punto determinado de la superficie se produzca una orden

o evento incorrecto, ya sea por presión excesiva, estado de la pantalla indebida etc.

Por tanto, mediante el dispositivo de múltiple tacto aquí descrito se permite la interactuación usuario-máquina mediante la generación de datos e imágenes transmitidos por un proyector sobre una superficie de trabajo cualquiera, sin limitación de dimensiones, materiales o ubicación, en la cual se proyectan las imágenes y datos de dicho proyector, favoreciendo así el uso y manipulación de los objetos proyectados (objetos virtuales) así como de objetos reales situados sobre la superficie para el tratamiento y gestión de dicha información.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.-Muestra una vista general del dispositivo de múltiple tacto objeto de invención donde se aprecia a un usuario interactuando y visualizando imágenes proyectadas sobre una superficie.

Figura 2.-Muestra una vista en perspectiva del interior del dispositivo de múltiple tacto objeto de invención, donde se aprecian sus distintos elementos componentes.

Figura 3.-Muestra una vista explotada del dispositivo de múltiple tacto por proyección de imágenes y datos sobre superficies, objeto de invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con una realización preferente de la invención, mostrada

en las figuras 1 a 3, el dispositivo de múltiple tacto comprende: un proyector (1), adaptado para proyectar imágenes y datos sobre una superficie (1 O) plana dispuesta interiormente, sobre la cual un usuario interactúa de manera táctil, dos cámaras (2) dispuestas bajo el proyector (1) y separadas entre sí una cierta distancia, las cuales se encuentran orientadas en un ángulo determinado, estando adaptadas para la captación de los movimientos y gestos del usuario sobre las imágenes proyectadas sobre la superficie (1 0), un obturador (3) situado a continuación del foco del proyector (1 ), que controla la claridad y nitidez con que se van a ver las imágenes y datos proyectados sobre la superficie (1 0), una caja (4) en cuyo interior se encuentran el proyector (1), las cámaras (2) y el obturador (3), proporcionando soporte y protección, y un bastidor (5), destinado a fijarse a una pared o similar, que sujeta y mantiene la caja (4), y que presenta unas guías verticales

(6) para el desplazamiento y regulación en altura de dicha caja (4), así como unas guías horizontales (7) para el desplazamiento de las cámaras (2) permitiendo su alejamiento o acercamiento entre sí.

Tal y como se puede observar en las figuras 1 y 2, el dispositivo de múltiple tacto objeto de invención comprende adicionalmente unos ventiladores (8) y orificios vinculados a la caja (4), los cuales están adaptados para una óptima refrigeración del proyector (1), evitando así el calentamiento del mismo.

Por último, se ha previsto que el dispositivo de múltiple tacto aquí descrito disponga adicionalmente de unos medios de iluminación (9), representados en las figuras 1 y 3, adaptados para evitar cualquier tipo de

5 sombra o variaciones de luz que se puedan originar durante la interactuación del usuario con las imágenes proyectadas en la superficie (1 0), eliminando así posibles errores producidos en la captación de información por parte de las cámaras (2). Esto conlleva además un menor coste de desarrollo de software, el cual se simplifica considerablemente.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Dispositivo de múltiple tacto por proyección de imágenes y datos sobre

superficies caracterizado porque comprende: un proyector (1), adaptado para proyectar imágenes y datos sobre una superficie (1 O) plana dispuesta interiormente, sobre la cual un usuario interactúa de manera táctil, al menos una cámara (2), que capta de los movimientos y gestos del usuario sobre las imágenes proyectadas sobre la superficie (10), un obturador (3) situado a continuación del foco del proyector (1 ), que controla la claridad y nitidez con que se van a ver las imágenes y datos proyectados sobre la superficie (1 0), una caja (4) en cuyo interior se encuentran el proyector (1 ), las cámaras (2) y el obturador (3), adaptada para proporcionar soporte y protección, y un bastidor (5), destinado a fijarse a una pared o similar, que sujetar la caja (4).
2.-Dispositivo de múltiple tacto por proyección de imágenes y datos sobre superficies de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente unos ventiladores (8) y orificios vinculados a la caja (4), los cuales están adaptados para una óptima refrigeración del proyector (1).
3.-Dispositivo de múltiple tacto por proyección de imágenes y datos sobre superficies de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado porque comprende unos medios de iluminación (9), adaptados para evitar cualquier sombra o variación de luz que se pueda originar durante la interactuación del usuario con las imágenes proyectadas.
4.-Dispositivo de múltiple tacto por proyección de imágenes y datos sobre

superficies de acuerdo con reivindicación 1, caracterizado porque el bastidor

presenta unas guías verticales (6) para el desplazamiento y regulación en

5 altura de la caja (4), así como unas guías horizontales (7) para el desplazamiento de las cámaras (2) permitiendo su alejamiento o acercamiento entre sí.