RU2108617C1 - Method and device for remote input of information into controlled entity - Google Patents
Method and device for remote input of information into controlled entity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108617C1 RU2108617C1 RU95120497A RU95120497A RU2108617C1 RU 2108617 C1 RU2108617 C1 RU 2108617C1 RU 95120497 A RU95120497 A RU 95120497A RU 95120497 A RU95120497 A RU 95120497A RU 2108617 C1 RU2108617 C1 RU 2108617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- mouse
- optical radiation
- radiation sources
- scanning system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматике, компьютерной техники, телевидению и может использоваться в робототехнике, телемеханике, объемных и стереоскопических телевизорах, интерактивных компьютерных играх для дистанционного ввода двухмерной или трехмерной информации в компьютер, робот, манипулятор, телевизор или иной управляемый объект. The invention relates to automation, computer technology, television and can be used in robotics, telemechanics, surround and stereoscopic televisions, interactive computer games for remote input of two-dimensional or three-dimensional information into a computer, robot, manipulator, television or other controlled object.
Известен способ ввода информации в компьютер с помощью механической трехмерной "мыши", основанный на взаимно-однозначном соответствии вводимой информации как с двумерными координатами "мыши" (ее положением на плоскости), так и с положением особой кнопки, перемещаемой вертикально [1]. Однако наличие кабеля затрудняет работу оператора при вводе информации в управляемый объект. Кроме того, перемещение кнопки в вертикальном направлении ограничено высотой "мыши", что в свою очередь ограничивает точность ввода информации, определяемой вертикальной координатой. There is a method of entering information into a computer using a mechanical three-dimensional "mouse", based on a one-to-one correspondence between the entered information and the two-dimensional coordinates of the "mouse" (its position on the plane), and with the position of a special button that moves vertically [1]. However, the presence of a cable makes it difficult for the operator to enter information into the managed object. In addition, moving the button in the vertical direction is limited by the height of the mouse, which in turn limits the accuracy of inputting information determined by the vertical coordinate.
Известно устройство ввода информации в компьютер, в котором связь между "мышью" и компьютером устанавливается с помощью инфракрасного излучения [2]. Данное устройство не использует проводные соединения, однако ввод информации, в том числе и перемещение курсора осуществляется исключительно нажатием кнопок, число которых должно быть достаточно большим. При этом перемещение курсора возможно не в произвольном направлении, а лишь по горизонтали и вертикали. Это усложняет работу с "мышью" и ограничивает возможности ее применения. A device for inputting information into a computer is known in which a connection between a “mouse” and a computer is established using infrared radiation [2]. This device does not use wired connections, however, information is entered, including moving the cursor only by pressing buttons, the number of which should be quite large. In this case, moving the cursor is possible not in an arbitrary direction, but only horizontally and vertically. This complicates the work with the “mouse” and limits the possibilities of its use.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту являются принимаемые нами за прототип способ ввода информации в объект управления и устройство для его реализации, основанные на вводе текущих значений пространственных координат свободно перемещаемой в пространстве "мыши", содержащей точечный источник акустического или оптического излучения, который возбуждает электрический сигнал в размещенных на компьютере и разнесенных в пространстве по крайней мере трех приемниках излучения [3]. При этом текущие значения пространственных координат "мыши" вычисляются на основе параллакса. Этот способ ввода информации не требует проводной связи и пульта управления с большим числом кнопок, однако, он уменьшает достоверность обнаружения сигнала от единичного излучателя на дальностях, близких к предельным, и достаточно сложен в реализации, поскольку требует трех разнесенных в пространстве приемников акустического или оптического излучения. При использовании акустического излучения дальность действия "мыши" мала, а при использовании оптического излучения приемники должны быть выполнены в виде многоэлементных линеек. Кроме того, для получения приемлемой точности определения координат "мыши" приемники излучения (акустического или оптического) должны быть максимально разнесены в пространстве (реально - на расстояния, сравнимые с размером монитора компьютера), что делает устройство достаточно громоздким. И, наконец, способ принципиально не допускает введения дополнительной (кроме значений трех координат) информации, что сужает функциональные возможности. The closest in technical essence and the achieved effect are the methods of inputting information into the control object and the device for its implementation, which are accepted by us as a prototype, based on inputting the current values of the spatial coordinates of the "mouse" freely moving in space, containing a point source of acoustic or optical radiation, which excites an electric signal in at least three radiation receivers placed on a computer and spaced in space [3]. In this case, the current values of the spatial coordinates of the mouse are calculated based on parallax. This method of entering information does not require a wired connection and a control panel with a large number of buttons, however, it reduces the reliability of detecting a signal from a single emitter at ranges close to the limit, and is quite difficult to implement, since it requires three receivers of acoustic or optical radiation spaced apart in space . When using acoustic radiation, the range of the mouse is small, and when using optical radiation, the receivers should be made in the form of multi-element rulers. In addition, to obtain acceptable accuracy in determining the coordinates of the mouse, the radiation receivers (acoustic or optical) should be spaced as much as possible in space (actually, at distances comparable to the size of a computer monitor), which makes the device cumbersome enough. And finally, the method fundamentally does not allow the introduction of additional (except for the values of three coordinates) information, which narrows the functionality.
Целью изобретения является увеличение достоверности обнаружения сигнала от единичного излучателя на дальностях, близких к предельным, а также упрощение конструкции и уменьшение габаритов приемо-передающего устройства ввода информации в объект управления. The aim of the invention is to increase the reliability of detection of a signal from a single emitter at ranges close to the limit, as well as simplifying the design and reducing the size of the transceiver device for inputting information into the control object.
Другой целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа ввода информации в объект управления. Another objective of the invention is to expand the functionality of the method of entering information into the control object.
Для осуществления предлагаемого способа дистанционного ввода информации в объект управления:
- изменяют пространственные координаты бесконтактной оптической "мыши" с закрепленными на ней источниками оптического излучения,
- определяют с использованием оптического сканирования пространственные координаты источников оптического излучения,
- вводят значения пространственных координат бесконтактной оптической "мыши" в качестве информации в объект управления.To implement the proposed method for remote input of information into the control object:
- change the spatial coordinates of the contactless optical "mouse" with sources of optical radiation fixed to it,
- determine using optical scanning the spatial coordinates of the sources of optical radiation,
- enter the spatial coordinates of the contactless optical "mouse" as information in the control object.
В отличие от прототипа при осуществлении способа:
- источники оптического излучения закрепляют друг относительно друга на бесконтактной оптической "мыши" так, чтобы излучающая область образовывала плоскую геометрическую фигуру,
- формируют проекцию источников оптического излучения на фокальную плоскость приемной сканирующей системы,
- измеряют параметры полученной проекции,
- определяют по положению геометрического центра проекции плоской геометрической фигуры, образованной источниками оптического излучения, координаты бесконтактной оптической "мыши" в плоскости (X, Y), параллельной фокальной плоскости приемной сканирующей системы, и
- по параметрам проекции геометрической фигуры определяют Z - координату дальности бесконтактной оптической "мыши".In contrast to the prototype in the implementation of the method:
- optical radiation sources are fixed relative to each other on a non-contact optical "mouse" so that the emitting region forms a flat geometric figure,
- form a projection of the optical radiation sources on the focal plane of the receiving scanning system,
- measure the parameters of the obtained projection,
- determine by the position of the geometric center of the projection of the flat geometric figure formed by the optical radiation sources, the coordinates of the contactless optical "mouse" in the plane (X, Y) parallel to the focal plane of the receiving scanning system, and
- according to the parameters of the projection of the geometric figure determine Z - the coordinate of the distance of the contactless optical "mouse".
В отличие от прототипа определение координаты дальности геометрического центра бесконтактной оптической "мыши" производится не на основе вычисления величины параллакса одного источника излучения, а путем измерения параметров проекции плоской геометрической фигуры, образованной источниками излучения, на фокальную плоскость приемной сканирующей системы. В качестве параметров проекции могут быть использованы, например, площадь, периметр, координаты особых точек и т.д. Поскольку образ излучающей плоской геометрической фигуры известен, представляющий возможным на основе анализа изображения упомянутой излучающей плоской геометрической фигуры рассчитать как положение ее центра, так и расстояние между приемной сканирующей системой и бесконтактной оптической "мышью" известными методами [4]. Unlike the prototype, the determination of the distance coordinate of the geometric center of a non-contact optical mouse is not based on calculating the parallax value of one radiation source, but by measuring the projection parameters of a flat geometric figure formed by radiation sources onto the focal plane of the receiving scanning system. As projection parameters, for example, the area, perimeter, coordinates of singular points, etc. can be used. Since the image of a radiating flat geometric figure is known, it is possible to calculate the position of its center and the distance between the receiving scanning system and a non-contact optical mouse using known methods [4] based on image analysis of the said radiating flat geometric figure.
Проще всего изобретение реализуется в том случае, когда источники оптического излучения закреплены на бесконтактной оптической "мыши" в виде плоской геометрической фигуры, имеющей круглую форму, например, в виде окружности, кольца или круга. В этом случае значения координаты дальности бесконтактной оптической "мыши" определяют по длине большей полуоси эллипса, образованного проекцией окружности, кольца или круга, на фокальную плоскость приемной сканирующей системы. Независимо от того, как ориентирована в пространстве бесконтактная оптическая "мышь", упомянутая большая полуось эллипса равна радиусу проекции образованного источниками излучения круга, кольца или окружности, при расположении этих плоских геометрических фигур параллельно фокальной плоскости приемной оптической системы. Тогда, зная фокусное расстояние объектива приемной оптической системы и радиус плоской геометрической фигуры, по величине проекции этого радиуса можно рассчитать расстояние между приемной сканирующей системой и бесконтактной оптической "мышью". The invention is most easily realized when the optical radiation sources are mounted on a non-contact optical “mouse” in the form of a flat geometric figure having a circular shape, for example, in the form of a circle, ring or circle. In this case, the distance coordinate value of the contactless optical “mouse” is determined by the length of the major axis of the ellipse formed by the projection of a circle, ring or circle onto the focal plane of the receiving scanning system. Regardless of how the non-contact optical “mouse” is oriented in space, the aforementioned semi-major axis of the ellipse is equal to the radius of the projection of the circle, ring or circle formed by the radiation sources when these flat geometric figures are parallel to the focal plane of the receiving optical system. Then, knowing the focal length of the lens of the receiving optical system and the radius of the flat geometric figure, from the magnitude of the projection of this radius, you can calculate the distance between the receiving scanning system and the contactless optical "mouse".
Длина большой полуоси эллипса может быть вычислена как максимальное расстояние между центром эллипса и точкой, лежащей на контуре эллипса. The length of the semimajor axis of the ellipse can be calculated as the maximum distance between the center of the ellipse and the point lying on the contour of the ellipse.
При реализации способа ввода информации в объект управления для расширения функциональных возможностей устройства дистанционного ввода информации по величине малой полуоси эллипса определяют абсолютную величину угла поворота бесконтактной оптической "мыши" относительно плоскости (X, Y), проходящей через геометрический центр плоской геометрической фигуры круглой формы параллельно фокальной плоскости приемной сканирующей системы, и используют его значение для ввода дополнительной информации в компьютер. When implementing the method of entering information into the control object to expand the functionality of the remote information input device, the absolute value of the angle of rotation of the contactless optical "mouse" relative to the plane (X, Y) passing through the geometric center of a circular circular geometric figure parallel to the focal length is determined by the size of the ellipse minor axis plane of the receiving scanning system, and use its value to enter additional information into the computer.
Длина малой полуоси эллипса может быть вычислена как минимальное расстояние между центром эллипса и точкой, лежащей на контуре эллипса. The length of the minor axis of the ellipse can be calculated as the minimum distance between the center of the ellipse and the point lying on the contour of the ellipse.
Способ реализуется с помощью устройства дистанционного ввода информации в объект управления, включающего стационарный приемопередающий блок и бесконтактную оптическую "мышь". Стационарный приемопередающий блок содержит стационарный источник оптического излучения, приемную сканирующую систему с объективом, микропроцессор, интерфейс, связи микропроцессора с объектом управления. Бесконтактная оптическая "мышь", содержит закрепленные на ней источники оптического излучения. Источники оптического излучения "мыши" и приемная сканирующая система имеют между собой оптическую связь. The method is implemented using a device for remote input of information into a control object, including a stationary transceiver unit and a non-contact optical mouse. The stationary transceiver unit contains a stationary source of optical radiation, a receiving scanning system with a lens, a microprocessor, an interface, communication between the microprocessor and the control object. Non-contact optical "mouse" contains sources of optical radiation mounted on it. The optical sources of the mouse and the receiving scanning system have an optical connection between them.
В отличие от прототипа используется не один, а совокупность оптического излучения бесконтактной оптической "мыши", которые закреплены на ее основании, образуя плоскую геометрическую фигуру. In contrast to the prototype, not one is used, but a combination of optical radiation from a non-contact optical “mouse”, which are fixed on its base, forming a flat geometric figure.
Источники оптического излучения бесконтактной оптической "мыши" могут быть закреплены на плоском основании, образуя окружность, кольцо или круг. The optical radiation sources of a non-contact optical “mouse” can be mounted on a flat base, forming a circle, ring or circle.
Источники оптического излучения могут быть как источниками собственного излучения, так и источниками отраженного излучения. Sources of optical radiation can be either sources of intrinsic radiation or sources of reflected radiation.
Плоская геометрическая фигура, образованная источниками излучения может быть выполнена в виде:
- катафота (набор контррефлекторов, например, уголковых отражателей),
- в виде матрицы светоизлучающих фотодиодов,
- в виде матрицы полупроводниковых лазеров.A flat geometric figure formed by radiation sources can be made in the form of:
- reflector (a set of counterreflectors, for example, corner reflectors),
- in the form of a matrix of light emitting photodiodes,
- in the form of a matrix of semiconductor lasers.
Приемная сканирующая система может быть выполнена в виде оптико-механической сканирующей системы с приемником излучения. The receiving scanning system can be made in the form of an optical-mechanical scanning system with a radiation receiver.
Для уменьшения габаритов приемо-передающего блока приемная сканирующая система может быть выполнена:
- на основе передающей телевизионной трубки, чувствительной в инфракрасном диапазоне длин волн,
- в виде матрицы полупроводниковых приемников излучения,
- в виде матрицы полупроводниковых приемников излучения на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).To reduce the size of the transceiver unit, the receiving scanning system can be performed:
- based on a transmitting television tube sensitive in the infrared wavelength range,
- in the form of a matrix of semiconductor radiation detectors,
- in the form of a matrix of semiconductor radiation receivers based on charge-coupled devices (CCD).
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ дистанционного ввода информации в объект управления (компьютер); на фиг. 2 - варианты расположения источников оптического излучения на бесконтактной оптической "мыши"; на фиг. 3 - блок-схема бесконтактной оптической "мыши" с активными источниками оптического излучения; на фиг. 4 - формирование проекции плоской геометрической фигуры, образуемой источниками оптического излучения "мыши", на фокальную плоскость приемной сканирующей системы. In FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements a method for remote input of information into a control object (computer); in FIG. 2 - options for the location of optical radiation sources on a non-contact optical "mouse"; in FIG. 3 is a block diagram of a non-contact optical mouse with active sources of optical radiation; in FIG. 4 - the formation of the projection of a flat geometric figure formed by the optical radiation sources of the "mouse" on the focal plane of the receiving scanning system.
Способ дистанционного ввода информации в объект управления может быть реализован с помощью устройства, блок схема которого представлена на фиг.1. The method of remote input of information into the control object can be implemented using a device, a block diagram of which is presented in figure 1.
Устройство дистанционного ввода информации в объект управления, например, в компьютер 1 состоит из стационарного приемопередающего блока 2 и бесконтактной оптической "мыши" 3. A device for remote input of information into a control object, for example, into a computer 1, consists of a stationary transceiver unit 2 and a non-contact optical “mouse” 3.
Стационарный приемопередающий блок 2 содержит стационарный источник оптического излучения 4, приемную сканирующую систему 5, микропроцессор 6 и интерфейс 7 связи с компьютером 1. The stationary transceiver unit 2 contains a stationary source of optical radiation 4, a receiving
Приемная сканирующая система 5 содержит объектив 8 и стационарный приемник оптического излучения (с системой сканирования) 9. The receiving
Бесконтактная оптическая "мышь" 3 (фиг.2), содержит корпус 10, на плоской панели 11 которого закреплены источники оптического излучения 12. источники оптического излучения 12 образуют плоскую излучающую область, которая может иметь вид, например, окружности (фиг.2,а), кольца (фиг.2,б) или круга (фиг.2,в). The non-contact optical "mouse" 3 (Fig. 2) contains a
Источники оптического излучения 12 (фиг.3) могут быть источниками отраженного излучения и выполнены в виде контррефлекторов (пассивная "мышь") или источниками собственного излучения, выполненными в виде светоизлучающих диодов или полупроводниковых лазеров (активная "мышь"). Sources of optical radiation 12 (Fig.3) can be sources of reflected radiation and made in the form of counterreflectors (passive "mouse") or sources of own radiation made in the form of light emitting diodes or semiconductor lasers (active "mouse").
На фиг. 3 представлена блок-схема активной бесконтактной оптической "мыши" 3, которая содержит источники оптического излучения 12, выполненные в виде матрицы светоизлучающих диодов, например, типа АЛ107Г, приемник типа ФД320 оптического (например, инфракрасного) излучения 13, блок питания 14, выполненный в виде стандартного миниатюрного аккумулятора или батарейки, и генератор импульсов 15. Выход приемника оптического излучения 13 электрически соединен с входом генератора импульсов 15, выход которого, в свою очередь, электрически соединен с входом источников оптического излучения 12. Генератор импульсов 15 и источники оптического излучения 12 подключены к источнику питания 14. In FIG. 3 is a block diagram of an active non-contact optical “mouse” 3, which contains
Источники оптического излучения 12 и вход приемной сканирующей системы 5 9фиг. 1) имеют собой оптическую связь, выход приемной сканирующей системы 5 электрически соединен с входом микропроцессора 6, выход микропроцессора 6 электрически соединен с входом интерфейса 7, а выход интерфейса 7 электрически соединен с входом компьютера 1. Sources of
Стационарный приемопередающий блок 2 подключен к внешнему источнику питания (не показан). Стационарный источник оптического излучения 4 может быть выполнен на основе светоизлучающего диода, например, светодиода АЛ107Г, излучающего в инфракрасной области спектра. The stationary transceiver unit 2 is connected to an external power source (not shown). A stationary source of optical radiation 4 can be made on the basis of a light emitting diode, for example, an AL107G LED, emitting in the infrared region of the spectrum.
Приемная сканирующая система 5 с объективом 8 и стационарным приемником оптического излучения 9 могут быть выполнены в виде единого блока на основе матрицы приемников излучения на ПЗС, например, марки А-1157 с числом элементов по горизонтали и вертикали соответственно 500 и 582 и размерами элемента 17 x 11 мкм. The receiving
При реализации способа ввода информации в объект управления, например, в компьютер:
- источники оптического излучения 12 закрепляют на бесконтактной оптической "мыши" 3 в виде окружности (фиг.2,а), кольца (фиг.2,б) или круга (фиг.2,в),
- изменяют пространственные координаты бесконтактной оптической "мыши" 3 с закрепленными на ней источниками оптического излучения 12,
- определяют с использованием оптического сканирования пространственные координаты источников оптического излучения 12 и геометрического центра O1(X01, Y01) излучающей области бесконтактной оптической "мыши" 3 (фиг.4).When implementing a method of entering information into a control object, for example, into a computer:
-
- change the spatial coordinates of the contactless optical "mouse" 3 with mounted on it
- determine using optical scanning the spatial coordinates of the sources of
В момент определения пространственных координат источников оптического излучения 12 пассивной бесконтактной "мыши" 3 (определение координат может производиться как непрерывно, так и в заданные моменты времени) стационарный источник оптического излучения 4 (фиг.1) излучает инфракрасное излучение в направлении бесконтактной оптической "мыши" 3. Излучение отражается от выполненных в виде контррефлекторов пассивных источников оптического излучения 12 в сторону приемной сканирующей системы 5, и сформированное объективом 8 изображение источников оптического излучения 12 проецируется на выполненный в виде чувствительной к инфракрасному излучению матрицы ПЗС стационарный приемник оптического излучения 9 (фиг.1). At the time of determining the spatial coordinates of the
При определении пространственных координат источников оптического излучения 12 активной бесконтактной оптической "мыши" 3 стационарный источник оптического излучения 4 испускает инфракрасное излучение в направлении бесконтактной оптической "мыши" 3. Это излучение принимается приемником оптического излучения 13 (фиг.3), сигнал которого через генератор импульсов 15 включает активные источники оптического излучения 12 "мыши" 3. Излучение от источников оптического излучения 12 "мыши" 3, сфокусированное объективом 8 приемной сканирующей системы 5, проецируется на матрицу ПЗС (фиг. 4), и далее работа устройства осуществляется аналогично работе устройства с пассивными источниками оптического излучения 12. When determining the spatial coordinates of the
В стационарном приемнике оптического излучения 9 (на матрице ПЗС) формируется проекция плоской геометрической фигуры, образованной источниками оптического излучения 12, например, катафота, на фокальную плоскость приемной сканирующей системы 5 (фиг. 4). In a stationary optical radiation receiver 9 (on a CCD), a projection of a flat geometric figure formed by
Сигналы со стационарного приемника оптического излучения 9 (матрицы ПЗС) подаются на микропроцессор 6, выполненный, например, на основе микросхемы "Motorolla DSP56002, который измеряет параметры полученной проекции, а именно:
- по координатам первого (X1, Y1) и последнего (XN, YN) из освещенных элементов ПЗС-матрицы (номерам их строк и столбцов) рассчитывает координаты геометрического центра изображения катафота O(Xo, Yo) на основе формул Xo = (X1 + XN)/2, Yo = (Y1 + YN)/2;
- определяет в каждой i-й строке ПЗС-матрицы координаты (Xi, Yi) первого освещенного элемента и рассчитывает квадрат расстояния R
- определяет максимальное R
- используя найденную таким образом длину большой полуоси a, известные значения фокусного расстояния объектива F и радиуса катафота R по формуле
L = (F • R)/a
рассчитывает расстояние от приемной сканирующей системы до бесконтактной оптической "мыши" L;
- по величине малой полуоси эллипса b определяет абсолютную величину угла поворота бесконтактной оптической "мыши" 3 относительно плоскости (X, Y), проходящей через геометрический центр O1 геометрической фигуры круглой формы, параллельно фокальной плоскости приемной сканирующей системы 5.The signals from the stationary optical radiation receiver 9 (CCD matrices) are fed to a
- based on the coordinates of the first (X 1 , Y 1 ) and last (X N , Y N ) from the illuminated elements of the CCD matrix (their row and column numbers) calculates the coordinates of the geometric center of the reflective image O (X o , Y o ) based on the formulas X o = (X 1 + X N ) / 2, Y o = (Y 1 + Y N ) / 2;
- determines in each i-th row of the CCD matrix the coordinates (X i , Y i ) of the first illuminated element and calculates the square of the distance R
- determines the maximum R
- using the thus obtained length of the major axis a, the known values of the focal length of the lens F and the radius of the reflector R according to the formula
L = (F • R) / a
calculates the distance from the receiving scanning system to the contactless optical "mouse"L;
- the magnitude of the minor axis of the ellipse b determines the absolute value of the angle of rotation of the contactless optical "mouse" 3 relative to the plane (X, Y) passing through the geometric center O 1 of the circular geometric shape parallel to the focal plane of the receiving
- через интерфейс 7 вводит значения пространственного положения бесконтактной оптической "мыши" 3 в качестве информации в компьютер 1, при этом в зависимости от величины малой полуоси b или изменения этой величины осуществляется дополнительное воздействие на управляемый объект (например, осуществляется поворот выделенного фрагмента изображения вокруг заданной оси на угол, пропорциональный b). - through the interface 7 enters the spatial position of the contactless optical "mouse" 3 as information into the computer 1, while depending on the size of the minor axis b or the change in this value, an additional effect is applied to the controlled object (for example, the selected image fragment is rotated around a given axis by an angle proportional to b).
Возможен и иной подход к определению длин большой a и малой b полуосей эллипса. В этом случае микропроцессор 6 выполняет следующие операции:
- подсчитывает число элементов матрицы ПЗС, освещенность которых (a значит и снимаемый с них электрический сигнал) выше заданной пороговой величины и таким образом по известной площади элемента матрицы находит площадь S изображения круга;
- дифференцирует сигнал и подсчитывает число элементов матрицы ПЗС, для которых величина модуля приращения сигнала превышает заданную пороговую величину, т.е. число элементов, находящихся на границе освещенной и неосвещенной областей, и таким образом по известному характерному размеру элемента матрицы вычисляет периметр C изображения круга 11;
- по известным величинам S, C и известным формулам вычисляет длины большой a и малой b полуосей эллипса.A different approach is also possible to determine the lengths of the major a and small b semiaxes of the ellipse. In this case, the
- counts the number of CCD matrix elements whose illumination (which means the electric signal taken from them) is higher than a given threshold value and thus, based on the known area of the matrix element, finds the area S of the circle image;
- differentiates the signal and counts the number of CCD matrix elements for which the magnitude of the signal increment modulus exceeds a predetermined threshold value, i.e. the number of elements located at the border of the illuminated and unlit regions, and thus, the perimeter C of the image of
- using the known values of S, C and known formulas, calculates the lengths of the large a and small b semi-axes of the ellipse.
Поскольку периметр эллипса выражается через эллиптический интеграл E(ε) , где ε = (a2-b2)/a2 - эксцентриситет, его расчет требует значительных затрат машинного времени. Поэтому целесообразно использовать интерполяцию зависимости E(ε). .Since the perimeter of an ellipse is expressed through the elliptic integral E (ε), where ε = (a 2 -b 2 ) / a 2 is the eccentricity, its calculation requires a significant expenditure of computer time. Therefore, it is advisable to use the interpolation of the dependence E (ε). .
Ошибку определения горизонтальной X-координаты Δx можно оценить следующим образом. При горизонтальном угле зрения φ = 70o горизонтальное поле зрения на расстоянии L = 3000 мм составляет A = 2•L•tg(φ/2) = 4200 мм. . Это поле зрения проецируется на матрицу приемников ПЗС, полностью перекрывая ее. Поскольку матрица имеет 582 элемента по горизонтали, горизонтальное поле зрения делится также на 582 дискретные области, в пределах каждой из которых положение элемента излучающей панели неразличимо. Горизонтальный размер каждой из таких областей Δx = 4200 мм/582 ≅ 7 мм , что и определяет ошибку определения горизонтальной X-координаты. Ошибка определения вертикальной Y-координаты будет того же порядка.The error in determining the horizontal X coordinate Δx can be estimated as follows. With a horizontal angle of view of φ = 70 o, the horizontal field of view at a distance of L = 3000 mm is A = 2 • L • tg (φ / 2) = 4200 mm. . This field of view is projected onto the array of CCD receivers, completely overlapping it. Since the matrix has 582 horizontal elements, the horizontal field of view is also divided into 582 discrete areas, within each of which the position of the element of the radiating panel is indistinguishable. The horizontal size of each of these regions is Δx = 4200 mm / 582 ≅ 7 mm, which determines the error in determining the horizontal X-coordinate. The error in determining the vertical Y-coordinate will be of the same order.
Ошибку определения расстояния L от приемной сканирующей системы 5 до бесконтактной оптической "мыши" 3 при вводе информации в управляемый объект можно оценить по формуле (1), дифференцируя которую, получаем:
ΔL = (L2/RF)•Δa (2)
где
ΔL - ошибка определения расстояния L, а Δa - ошибка измерения длины большой полуоси эллипса, равная размеру элемента матрицы ПЗС. При R = 50 мм и тех же значениях Δa , F и L имеем ΔL ≅ 55 мм , что хотя и больше, чем Δx , но составляет вполне приемлемую величину для большинства практических применений.The error in determining the distance L from the receiving
ΔL = (L 2 / RF) • Δa (2)
Where
ΔL is the error in determining the distance L, and Δa is the error in measuring the length of the semi-major axis of the ellipse, equal to the size of the element of the CCD matrix. For R = 50 mm and the same values of Δa, F, and L, we have ΔL ≅ 55 mm, which, although larger than Δx, is quite acceptable for most practical applications.
Таким образом, из вышесказанного следует, что данное изобретение позволит увеличить достоверность обнаружения сигнала от единичного излучателя на дальностях, близких к предельным, а также уменьшить габариты, упростить конструкцию устройства дистанционного ввода информации в объект управления путем использования одного приемного сканирующего устройства и расширить его функциональные возможности за счет использования дополнительных каналов ввода информации. Thus, from the foregoing, it follows that this invention will increase the reliability of detection of a signal from a single emitter at ranges close to the limiting, as well as reduce the size, simplify the design of the device for remote input of information into the control object by using one receiving scanning device and expand its functionality through the use of additional input channels of information.
Следует иметь в виде, что форма выполнения изобретения, описанная выше и показанная на чертежах, представляет собой только возможный предпочтительный вариант его осуществления. Могут быть использованы различные вариации выполнения изобретения в отношении исполнения отдельных его узлов и последовательности проведения
Источники информации
1. ЕП N 0403782, кл. G 06 K 11/18, G 06 F 3/033, G 06 K 11/06, опублик. 27.12.90.It should be understood that the embodiment of the invention described above and shown in the drawings is only a possible preferred embodiment. Various variations of the invention may be used with respect to the execution of its individual components and the sequence
Sources of information
1. EP N 0403782, class G 06
2. Заявка PCT N WO 89/05496, кл. G 06 K 11/06, F 06 F 3/033, G 06 F 3/02, опублик. 15.06.1989. 2. Application PCT N WO 89/05496, cl. G 06
3. ЕП N 526015 кл. G 06 K 11/18, опублик. 03.02.93. 3. EP N 526015 cl. G 06
4. Катыс Г.П. Восприятие и анализ оптической информации автоматической системой. - М.: Машиностроение, 1986. 4. Katys G.P. Perception and analysis of optical information by an automatic system. - M.: Mechanical Engineering, 1986.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95120497A RU2108617C1 (en) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | Method and device for remote input of information into controlled entity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95120497A RU2108617C1 (en) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | Method and device for remote input of information into controlled entity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95120497A RU95120497A (en) | 1998-02-20 |
RU2108617C1 true RU2108617C1 (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=20174378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95120497A RU2108617C1 (en) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | Method and device for remote input of information into controlled entity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108617C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009091288A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Dmitriy Aleksandrovich Gertner | Method for inputting information with the aid of a remote indicator, a remote indicator system for carrying out said method and a method for identifying a user with the aid thereof |
RU2472206C2 (en) * | 2007-03-30 | 2013-01-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Space mouse-communication device |
-
1995
- 1995-12-06 RU RU95120497A patent/RU2108617C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. ЕР, патент, 0403782, кл. G 06 K 11/18, G 06 F 3/033, 1990. 2. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472206C2 (en) * | 2007-03-30 | 2013-01-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Space mouse-communication device |
WO2009091288A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Dmitriy Aleksandrovich Gertner | Method for inputting information with the aid of a remote indicator, a remote indicator system for carrying out said method and a method for identifying a user with the aid thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11693115B2 (en) | Determining positional information of an object in space | |
CN111722241B (en) | Multi-line scanning distance measuring system, method and electronic equipment | |
KR101762525B1 (en) | Apparatus and method for depth scanning with multiple emitters | |
JP5806764B2 (en) | Photoelectric sensor and object detection method | |
JPS63275906A (en) | Optical positioning device | |
KR20010014970A (en) | Optical unit for detecting object and coordinate input apparatus using the same | |
WO2002082016A1 (en) | Surface profile measurement | |
CN102253392A (en) | Time of flight camera unit and optical surveillance system | |
KR102324449B1 (en) | Multi-detector with interleaved photodetector arrays and analog readout circuits for lidar receiver | |
JP2002506976A (en) | Optical sensor system for detecting the position of an object | |
CN110082771A (en) | Photoelectric sensor and method for test object | |
CN113780349A (en) | Method for acquiring training sample set, model training method and related device | |
KR20160147766A (en) | 3d laser scanner | |
RU2108617C1 (en) | Method and device for remote input of information into controlled entity | |
CN111965659B (en) | Distance measurement system, method and computer readable storage medium | |
US4346988A (en) | Distance measuring device | |
CN115702363A (en) | Stereoscopic image capturing system | |
US20220082672A1 (en) | Tof optical sensing module with stray-light guide-away structure | |
RU2099774C1 (en) | Device for information input into controlled object | |
JP2614446B2 (en) | Distance measuring device | |
CN108828559B (en) | Laser radar device and laser radar system | |
CN219302660U (en) | Scanning laser radar | |
CN213934208U (en) | Laser rangefinder and cleaning equipment | |
CN218213452U (en) | Depth camera and mobile robot | |
RU2103723C1 (en) | Method for information input into controlled object and device which implements said method |