TWI834066B - 用於檢測隱藏在表面後面的對象的多模式被遮擋對象檢測系統、隱藏對象檢測器及檢測被遮擋對象之方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露了一種用於檢測通常在牆壁或其他類似表面後面的被遮擋對象之設備及方法。該設備的使用方法可以是在牆壁的表面上拖動該設備，以掃描、檢測和顯示該牆壁後面的對象。被隱藏對象和被隱藏對象的製作材料的類型各不相同，並且可能包括建築結構中使用的木製或金屬立柱、AC或DC電線和導管、金屬鋼筋等。每種類型材料可能需要不同類型感測器來檢測。在一些示例中，該設備可以包括記憶體以便以持久方式記錄檢測到的對象並將該等對象顯示在螢幕上。該等對象可以經由與檢測到的真實對象類似的圖形來顯示。實際上，該設備可以顯示隱藏在牆壁後面的對象之圖片。

Description

用於檢測隱藏在表面後面的對象的多模式被遮擋對象檢測 系統、隱藏對象檢測器及檢測被遮擋對象之方法

本發明整體上關於測量和檢測設備。更具體地，本發明關於一種用於檢測如牆壁等表面後面的對象的多模式隱藏對象檢測器。

建築承包商、施工人員和私人自己動手(DIY)個人通常必須先查明牆壁或建築物表面後面可能有哪些對象，才能使用釘子或螺釘對比如鏡子等重物進行鑽孔、鋸切、安裝。現有的隱藏對象檢測器(通常稱為立柱探測器)通常很有幫助但是也有缺點。大多數立柱探測器只能檢測一種對象類型，通常是木質梁或立柱。而且，該等探測器不會有效地示出比如梁等對象的邊界，這實際上係因為顯示器通常包括隨著立柱探測器在牆壁上被拖動而接通和關斷的一系列發光二極體(LED)。這樣，使用者難以精確地標記對象的邊界和中心。因此，使用者可能必須將檢測過程重複幾次以確保正確地檢測對象的位置。有時，使用者可能必須物理地驗證對象的位置，例如藉由鑽出小孔查看其是否接觸到隱藏對象。

這可能是耗時且不準確的過程。因此，需要一種提供牆壁後面的隱藏對象的高解析度、可靠且完整的圖片的隱藏對象檢測設備以減少項目時間、提高項目準確性、降低成本並提高整體效率和品質。

本發明之目的即針對上述問題，提供一種用於檢測隱藏在表面後面的對象的多模式被遮擋對象檢測(MMOOD)系統，該系統包括：具有數位螢幕之電子設備；多個感測器和多個感測器電路，該等感測器和該等感測器電路用於檢測不同類型的對象和材料；掃描致動器，該掃描致動器用於啟動對後面有隱藏對象的目標表面的掃描，並生成與該等隱藏對象相對應的影像資料；以及控制器單元，該控制器單元用於接收所生成的影像資料並在該數位螢幕上呈現該等隱藏對象的影像，包括隱藏對象輪廓。

如上所述的系統，進一步包括記憶體模組，該記憶體模組用於儲存所生成的影像資料。

如上所述的系統，進一步包括一種類型的感測器的二維(2D)陣列。

如上所述的系統，其中，該等感測器包括電容式感測器、AC電線感測器和金屬感測器。

如上所述的系統，其中，該電容式感測器與訊號產生器耦接，該訊號產生器還與參考電容器耦接。

如上所述的系統，其中，該電容式感測器用於檢測介電材料。

如上所述的系統，其中，該類型的感測器的2D陣列包括能夠用於檢測對象的邊界或形狀的電容式感測器的2D陣列。

如上所述的系統，其中，該AC電線感測器使用該電容式感測器來檢測可變電流，並且其中，該金屬感測器包括與感測振盪器耦接的單個線圈。

本發明之目的即針對上述問題，並提供一種隱藏對象檢測器，包括：數位螢幕；多個感測器，該等感測器包括電容式感測器陣列、以及AC電線感測器和金屬檢測器中的至少一者；掃描致動器，該掃描致動器能夠用於掃描後面有隱藏對象的目標表面，以藉由收集掃描資料來檢測該等隱藏對象；以及控制器單元，該控制器單元用於接收該掃描資料並將該掃描資料轉換為影像資料以顯示在該數位螢幕上。

如上所述的隱藏對象檢測器，進一步包括儲存裝置單元，該儲存裝置單元用於儲存該影像資料。

如上所述的隱藏對象檢測器，進一步包括多個訊號處理電路，每個訊號處理電路與該等感測器中的不同類型相關聯。

如上所述的隱藏對象檢測器，其中，該等訊號處理電路中的第一訊號處理電路用於處理由該等電容式感測器生成的訊號，該等訊號處理電路中的該第一訊號處理電路包括電流電壓轉換器和差分放大器。

如上所述的隱藏對象檢測器，其中，該等訊號處理電路中的第二訊號處理電路用於處理由該AC電線感測器生成的訊號，該等訊號處理電路中的該第二訊號處理電路包括訊號放大器和類比數位轉換器。

如上所述的隱藏對象檢測器，其中，該等訊號處理電路中的第三訊號處理電路用於處理由該等金屬感測器生成的訊號，該等訊號處理電路中的該第三訊號處理電路包括單個線圈、感測振盪器和比較器。

本發明之目的即針對上述問題，並提供一種檢測被遮擋對象之方法，該方法包括：起動多模式被遮擋對象檢測器(MMOOD)上的掃描功能以啟動對目標表面的掃描來探測隱藏對象；掃描該目標表面以使用多個感測器類型收集掃描資料；使用多個電路調節該掃描資料，每個電路與特定感測器類型相關聯；將調節後的掃描資料傳輸到控制器單元；由該控制器單元處理該調節後的掃描資料以將其轉換為影像資料；以及由該控制器單元在數位螢幕上顯示該影像資料。

如上所述的方法，進一步包括由MMOOD的使用者選擇掃描模式。

如上所述的方法，其中，該等感測器類型包括電容式感測器、AC電線感測器和金屬感測器。

如上所述的方法，其中，對該掃描資料的調節包括對該掃描資料的放大和比較。

如上所述的方法，其中，該處理調節後的掃描資料包括使用類比數位轉換將該掃描資料數位化。

如上所述的方法，其中，顯示該影像資料包括顯示該等隱藏對象的輪廓並指示對象類型。

藉由如上所述之系統、隱藏對象檢測器及方法，可以提供一種提供牆壁後面的隱藏對象的高解析度、可靠且完整的圖片的隱藏對象檢測設備。

100:對象檢測環境

101:多模式被遮擋對象檢測器

102:隱藏電線

102a:電線的影像

103:木質梁或立柱

103a:木質立柱的影像

104:金屬鋼筋

104a:金屬鋼筋的影像

105:螢幕

106:使用者輸入面板

120:對象檢測環境

121:緊湊型MMOOD

122:隱藏電線

122a:電線的影像

123:木質梁或立柱

123a:木質立柱的圖像影像

124:金屬鋼筋

124a:金屬鋼筋的影像

125:螢幕

126:使用者輸入面板

140:特寫顯示器

141:框架或主體

142:電線

143:木質立柱

144:金屬鋼筋

145:螢幕

146~148:標記

149:深度掃描模式

150:金屬檢測模式

151:立柱檢測模式

152:電線檢測模式

153:電池狀態

160:特寫顯示器

161:螢幕

162:木質立柱

163:木質立柱

164:刻度標記

165:數值

170:計算設備

171:中央處理單元

172:記憶體模組

173:作業系統

174~175:軟體模組/部件

176:顯示介面

177:輸入設備

178:輸入/輸出處理器

179:匯流排

180:網路介面卡

181:大型儲存區設備

182:收發器

183:天線

184:電源

185:介面

200:感測器佈局

201:電容式感測器

202:電容式感測器陣列

204:金屬感測器

300:多感測器電路

301:立柱探測器電路

302:AC電線檢測器電路

303:金屬檢測器電路

304:電力控制器

305:電容式感測器

306:電流電壓轉換器

307:第一多工器

308:第一訊號放大器

309:輸出

310:輸入

311:輸入

312:電流電壓轉換器

313:差分放大器

314:輸入

315:輸出

316:正弦波形產生器

317:第一類比數位轉換器

318:液晶顯示器

319a:輸出

319b:輸出

319c:輸出

320a:放大器

320b:放大器

320c:放大器

321a:輸出

321b:輸出

321c:輸出

322:第二多工器

323:第二類比數位轉換器

324:檢測線圈

325:感測振盪器

326:參考振盪器

327:互斥或邏輯閘

328:輸入

329:輸入

330:比較器

331:輸入

332:輸入

333:輸出

334:控制器單元

400:物理佈置

401:電容式感測器

401a:介電層

402:頂板

403:底板

404:輸出

405:輸出

406:電流電壓轉換器op-amp

409:輸出

410:電壓軌

411:電壓軌

412:負反饋網路

413:訊號放大器

416:Vcc輸入

417:Vcc輸入

418:輸出

419:多工器

419a:引腳

420:電流電壓轉換器

421:輸出

422:反饋迴路

423:差分放大器塊

424:反相器

425:輸出

426:求和放大器

427:輸出

428:參考電容器

450:電容式感測器電路

500:AC感測器電路

501:輸出

502:放大器

503:同相輸入

504:反相輸入

505:輸出

506:多工器

506a:輸入選擇線

507:緩衝器

508:輸出

600:金屬檢測器電路

601:線圈電路塊

602:檢測線圈

603:電晶體

604:集電極

605:基極

606:發射極

607:參考振盪器

608:輸入

609:輸入

610:軌電壓

611:軌電壓

612:輸出

613:第一D型觸發器

614:第二D型觸發器

615:訊號輸入

616:電源輸入

617:輸入

619:時脈輸入

620:輸出

621:輸出

622:輸出

623:比較器

624:反相輸入

625:同相輸入

626:電壓軌

627:輸出

628:輸出

630:互斥或邏輯閘

701:感測器板

702:放大器板

703:控制板

704:顯示面板

705:附加電子部件

800:被遮擋對象檢測方法

810~870:方塊

IF:介面

OS:作業系統

NIC:網路介面卡

當結合以下描述考慮時，附圖係為了促進對尋求保護的主題的理解之目的而呈現的。

[圖1A]示出了用於檢測牆壁後面的幾種對象類型之示例多模式被遮擋對象檢測器(multi-mode obscured object detector,MMOOD)；[圖1B]示出了具有較小螢幕的用於檢測牆壁後面的幾種對象類型之另一個示例MMOOD；[圖1C]示出了圖1A的示例MMOOD的使用者介面之特寫視圖；[圖1D]示出了圖1A的示例MMOOD的使用者介面之另一個特寫視圖；[圖1E]示出了可以在圖1A的計算環境中使用之示例計算設備；[圖2]示出了圖1A的MMOOD的多個感測器之示例佈局；[圖3]示出了圖1A的MMOOD之示例多感測器電路圖；[圖4A]示出了電容式感測器之示例物理結構；[圖4B]示出了圖1A的MMOOD之示例電容式感測器電路圖；[圖5]示出了圖1A的MMOOD之示例交流(AC)感測器電路圖；[圖6]示出了圖1A的MMOOD之示例金屬感測器電路圖；[圖7]示出了圖1A的MMOOD之示例印刷電路板(PCB)組件，該PCB組件具有用於感測器、放大器、控制器和顯示器的單獨PCB；以及 [圖8]示出了用於檢測被遮擋對象之方法之示例流程圖。

雖然參考本文描述的幾個說明性實施方式和示例設備描述了本揭露內容，但是應當清楚，本揭露內容不應限於這樣的實施方式。因此，對本文提供的實施方式的描述係對本揭露內容的說明，而不應限制本揭露內容所請求保護之範圍。另外，雖然以下描述提及特定的MMOOD螢幕，但是應當理解，本揭露內容可以與其他類型的MMOOD螢幕和配置一起使用。

簡而言之，揭露了包括用於檢測和/或測量通常在牆壁或其他類似表面後面的被遮擋對象的MMOOD電子設備的系統和方法。MMOOD的使用方法可以是在牆壁的表面上拖動MMOOD以掃描、檢測和顯示牆壁後面的對象。被隱藏對象和被隱藏對象的製作材料的類型各不相同，並且可能包括建築結構中使用的木製或金屬立柱、AC或直流(DC)電線和導管、金屬鋼筋等。該等對象可以在牆壁後面程度地、豎直地、對角地或沿任何隨機方向延伸。每種類型的材料可能需要不同類型的感測器來檢測。例如，木質立柱可以經由電容式感測器來檢測，通電(有電流流動)的電線可以經由使用天線來檢測，並且金屬對象可以使用線圈感測器來檢測，如下面參考附圖進一步描述的。在一些示例中，該MMOOD可以包括記憶體以便以持久(可以是揮發性和非揮發性的)方式登記或記錄檢測到的對象並將該等對象顯示在螢幕上。該等對象可以經由與檢測到的真實對象類似之圖形來顯示。實際上，即使在完成掃描並且將MMOOD從牆壁表面移開後，MMOOD也可以顯示隱藏在牆壁後面的對象之圖片。

在各種實施方式中，揭露了一種用於檢測隱藏在表面後面的對象的多模式被遮擋對象檢測(MMOOD)系統。該系統包括：具有數位螢幕之電子設備；多個感測器和感測器電路，該等感測器和感測器電路用於檢測不同類型的對象和材料；掃描致動器，該掃描致動器用於起動對後面有隱藏對象的目標表面的掃描並且生成與該等隱藏對象相對應的影像資料。控制器單元可以接收所生成的影像資料並在該數位螢幕上呈現該等隱藏對象的影像，包括材料類型和隱藏對象輪廓。

在各種實施方式中，揭露了一種隱藏對象檢測器，該隱藏對象檢測器包括：數位螢幕；多個感測器，該等感測器包括電容式感測器的陣列、AC電線感測器和金屬檢測器；以及掃描致動器，該掃描致動器可用於掃描後面有隱藏對象的目標表面，以藉由收集掃描資料來檢測該等隱藏對象。控制器單元接收掃描資料並將該掃描資料轉換為影像資料以顯示在該數位螢幕上。

在各種實施方式中，一種檢測被遮擋對象之方法包括：起動MMOOD設備上的掃描功能以啟動對目標表面的掃描來探測隱藏對象；掃描該目標表面以使用多個感測器類型收集掃描資料；使用多個電路調節該掃描資料，每個電路都與特定感測器類型相關聯；以及將調節後的掃描資料傳輸到控制器單元。控制器單元可以處理調節後的掃描資料以將其轉換為影像資料並將該影像資料顯示在數位螢幕上。

圖1A示出了用於檢測牆壁後面的幾種對象類型的示例MMOOD。在各種實施方式中，對象檢測環境100可以包括MMOOD 101以檢測隱藏電線102、木質梁或立柱103和金屬鋼筋104，並將它們分別作為電線的影像102a、木質立柱的影像103a和金屬鋼筋的影像104a顯示在MMOOD的螢幕105 上。MMOOD 101可以進一步包括使用者輸入面板106，該使用者輸入面板可以包括用於電源、模式選擇、掃描等的各種硬體按鈕或其他類型的致動器。

在各種實施方式中，隱藏對象的影像102a至影像104a可以與在視覺上類似於對象的高解析度圖形一起顯示。例如，木質立柱103可以被描繪為帶木紋和木色的梁。在具有較低成本的其他實施方式中，影像可以藉由指派給每種類型的對象的象徵性圖案來顯示。例如，木質立柱103可以被顯示為帶斜線圖案的條帶，而金屬鋼筋104可以被顯示為更窄的帶圓點圖案的條帶。

在各種實施方式中，螢幕105可以是觸敏的以允許使用者在沒有比如滑鼠、筆或多個按鈕和旋鈕等輸入設備的情況下進行輸入。在其他實施方式中，螢幕顯示可以由輸入面板106上的硬體按鈕控制。在一些實施方式中，螢幕105係在程式控制下用於顯示包括圖形的數位資料的數位顯示器。熟悉該項技術者理解的是，數位顯示器具有通常可藉由指定二維(2D)網格的列和行而在2D像素網格中單獨定址、並且因此可分別由比如圖形程式或晶片等軟體或數位硬體控制的像素(圖片元素)。

在各種實施方式中，MMOOD 101可以包括記憶體單元或模組和/或儲存裝置單元或模組以保存掃描到的牆壁後面的影像，從而在掃描完成之後顯示或回顧。保存在記憶體模組中的資料係揮發性的，並且如果MMOOD 101斷電就會被破壞，而保存在儲存裝置模組中的資料係非揮發性的，並且會一直保存直到被使用者擦除或覆蓋。所保存的影像提供了附加的功能性和優點，即，使用者在識別對象位置的時間方面不受限制。使用者可以在掃描期間即時識別位置，或者留待稍後有更多時間可用時進行識別。還可以更仔細地回顧所保存的影像以確定其有效性和準確性。

在各種實施方式中，MMOOD 101可以基於初始掃描點或參考點與牆壁或角落或某個已知標記的距離來記錄該初始掃描點或參考點。在記錄參考點之後進行的所有掃描皆為相對於參考點進行記錄的，並且被稱為掃描會話。掃描會話可以持續進行，直到記錄下一參考點以開始另一個掃描會話為止。掃描會話通常是從參考點到某個期望的掃描終點的連續掃描。在掃描會話期間記錄的影像保存在記憶體或儲存裝置中，並且可以重播以供回顧。在一些實施方式中，所記錄的影像可以上傳到電腦或外部儲存裝置，比如雲端(遠端聯網)儲存裝置，以用於項目文件編製或用於傳送給其他人。

在各種實施方式中，MMOOD 101可以置於各種掃描模式。在一些實施方式中，使用者可以使用比如硬體按鈕、軟體按鈕或其他類型的致動器等掃描致動器來選擇掃描模式，而在其他實施方式中，可以預設啟用一些掃描模式。在又其他實施方式中，可以藉由接近檢測器來自動起動掃描模式。在又其他實施方式中，可以在MMOOD 101通電後同時起動一組預選的掃描模式。掃描模式可以包括單次掃描，在單次掃描模式下，單個影像被捕獲並保存。另一種掃描模式可以包括持久模式，在持久模式下，影像被保存在記憶體或儲存裝置中。另一種掃描模式可以是連續掃描，在連續掃描模式下，記錄參考點並開始掃描會話。該等掃描模式係基於記憶體和/或儲存裝置對影像的記錄。另一種掃描模式可以是無記憶體掃描模式，在無儲存掃描模式下，MMOOD像現有的立柱探測器一樣工作並且不記錄影像。這樣，每次掃描的回顧都在操作期間進行，並且之後掃描結果將會消失。無記憶體掃描模式可以用於快速掃描或初步掃描。

在其他實施方式中，MMOOD 101可以預設置於所有感測器類型都被啟用並同時對所有類型的對象和材料進行掃描的掃描模式。在這種模式下，對牆壁後面的任何對象進行檢測並顯示，而未被檢測到的對象不會被顯示。

其他掃描模式可以基於使用者感興趣的材料或對象的類型。例如，使用者可能只想找到木質立柱以懸掛圖畫或鏡子而對找到金屬對象不感興趣。在這種情況下，使用者可以將MMOOD置於木製對象掃描模式。在這種模式下，MMOOD 101僅起動並使用電容式感測器來檢測木質對象。類似地，對於AC電線或金屬對象，使用者可以將MMOOD置於AC電線掃描模式或金屬對象掃描模式。在每種這樣的基於材料的掃描模式下，MMOOD可以只起動並使用適當的感測器來檢測對應的對象類型。

又一種掃描模式可以包括移動對象的檢測。在大多數情況下，移動對象可能是活體動物，比如在牆壁後面移動的大鼠或小鼠。這種掃描模式可能對滅鼠者或有害動物控制人員有用。移動對象掃描模式可以使用電容式感測器來檢測移動對象及其背景的差異。

在各種實施方式中，可以使用掃描模式的組合來對比如記憶體、掃描會話和移動對象等各種功能進行組合，以便實現特定掃描的目標。

在一些實施方式中，掃描模式可以被設置為深度掃描。深度掃描模式可以用於考慮牆壁的前蓋板(例如石膏板)的厚度。例如，對於半英吋的石膏板，深度掃描模式可能不是必需的，而對於一英吋的石膏板，可以使用深度掃描模式以將厚石膏板與其後面的任何對象(比如木質立柱)區分開來。

熟悉該項技術者應當理解，在不脫離本揭露內容的精神的情況下可以定義其他操作模式。例如，可以選擇自動掃描模式，在自動掃描模式下，MMOOD設備基於掃描歷史、檢測到的對象類型等自動選擇合適的掃描模式。

在各種實施方式中，使用者輸入面板106可以包括幾個按鈕、旋鈕或其他硬體輸入設備以允許使用者控制MMOOD的操作的一些態樣。例如，一個這樣的按鈕可以是用於接通或關斷MMOOD的電源按鈕。另外一個或多個按鈕可以用於進行掃描模式選擇，該掃描模式選擇可以按順序或以特定組合在各種掃描模式中循環。另一個按鈕或致動器可以用於啟用掃描。在一些實施方式中，接近檢測器或任何對象感測器可以在檢測到對象後或藉由接近被掃描的牆壁來啟用自動掃描。在一些實施方式中，使用者輸入面板106可以由螢幕105上的觸敏軟按鈕補充。使用者可以使用該等軟按鈕進行其他控制。

繼續參考圖1A，在各種實施方式中，可以提供各種命令和/或狀態硬按鈕和軟按鈕。例如，為了對MMOOD設備通電，使用者可以按住電源按鈕。當使用者釋放電源按鈕時，設備將會關斷。

其他按鈕可以用於各種掃描模式。例如，按鈕可以用於將設備置於立柱掃描模式，在立柱掃描模式下，可以使用電容式感測器來找到比如木質立柱等各種隱藏對象以顯示在LCD螢幕105上。在這種模式下，可以同時使用AC感測器以確保安全和向使用者發出AC警告。

另一個模式按鈕可以用於將MMOOD設備置於使用AC感測器的AC電線掃描模式，如稍後關於圖2和圖3所述之。AC感測器可以找到AC電線，但是無法找到其輪廓。與在其他掃描模式中一樣，為了以與照片相似的方式將 AC電線視覺化，可以使用電容式感測器來檢測AC電線的邊界，如下文進一步描述的。

另一個按鈕可以用於將MMOOD設備置於使用金屬檢測感測器的金屬掃描模式，如稍後關於圖2和圖3所述之。在這種模式下，啟用金屬檢測器感測器和電路。金屬檢測器識別存在金屬對象，但不識別金屬類型。與在上述其他掃描模式中一樣，也可以同時使用AC感測器以確保使用者的安全和警告AC電線係通電的。並且對於視覺化，與在其他掃描模式中一樣，可以使用電容式感測器陣列來確定對象的輪廓，而金屬檢測器識別出螢幕上示出的對象係由金屬製成的。因此，金屬檢測器與電容式感測器的組合允許確定金屬對象的形狀和輪廓。

另一種操作模式係不為使用者提供更改掃描模式的選項。在這種模式下，設備接通/關斷，並且在掃描期間所有感測器類型和相關電路都一起工作。感測器的組合允許確定隱藏對象的形狀、材料類型和相對位置以顯示在螢幕上。

在一些實施方式中，可以藉由使用MMOOD上的按鈕或類似的機械或觸敏致動器來起動MMOOD的掃描功能。為了掃描牆壁區段，使用者可以按下或起動掃描致動器，並且在保持掃描致動器工作的同時掃描期望的牆壁區段。使用者可以在掃描完成後釋放掃描致動器。在其他實施方式中，掃描致動器可以是切換開關，該切換開關在被觸摸一次時起動或啟動掃描功能，並且保持工作直到該切換開關被再次觸摸以停止掃描功能為止。在一些實施方式中，掃描功能可以在接近感測器或任何對象感測器(例如，立柱感測器、AC電線感測器或金屬感測器)檢測到牆壁或牆壁後面的對象時被該等感測器啟動。 這樣，使用者只需接通MMOOD並且開始在牆壁上移動它即可自動掃描所有類型的對象。

無論是機械的、光學的、電氣的還是具有任何其他測量基礎的測量設備，大多數測量設備都需要至少校準一次，但更通常的是需要定期校準。校準係向設備的測量刻度上的每個標記賦予預定值的過程。替代性地，校準可以是定義與預定值相對應的新標記的過程。例如，為了校準彈簧秤，可以(例如，使用鉤子)將已知的重量(預定值)懸掛在彈簧上並查看彈簧的拉伸長度。然後，以該重量的值標記該重量下的拉伸極限。因此，如果重量為一磅(1 lb.)，則拉伸極限被標記為「1 lb.」。接下來，可以懸掛2-lb.重量並重複該過程直到達到彈簧的承受力為止。在此過程之後，認為彈簧秤已經過校準，這意味著現在每個標記都表示準確的重量測量值。

可以對MMOOD設備中的感測器執行相同的校準過程以將由隱藏對象和一般背景(如空氣或石膏板)產生的感測器訊號區分開來。例如，由於空氣引起的感測器訊號程度將與由感測器附近的木質立柱產生的訊號具有不同的值。在各種實施方式中，MMOOD感測器可以自動校準。該過程包括將MMOOD設備置於自動校準模式的第一階段，然後將該設備放置在已知後面沒有隱藏對象的牆壁區段上。接著使用該設備掃描目標區段。此時保存感測器的訊號程度，並且認為該等訊號程度係由沒有隱藏對象的牆壁區段產生的而且針對該牆壁區段進行了校準。之後可以將自動校準模式設置為第二階段，並且可以將MMOOD放置在已知後面有隱藏對象的另一牆壁區段上。將MMOOD設備用於掃描後面有對象的該另一牆壁區段。現在保存感測器的訊號程度，並且認為該等訊號程度是由隱藏對象產生的而且針對該等隱藏對象進行了校準。此過 程概述是為了更容易且更清晰地描述而簡化的版本。在實際校準過程中，可以使用類似的過程單獨校準每種類型的感測器和每種類型的對象以獲得更好的準確性。可以使用面積為幾平方英尺的校準牆壁模型區段(假牆壁)來實現校準目的，這樣使用者能準確地知道牆後面是什麼以及在哪裡。

在各種實施方式中，檢測過程可以包括兩個階段：在第一階段中，掃描設備(MMOOD)檢測到牆壁後面存在某個對象。在第二階段中，掃描設備識別材料的類型。

圖1B示出了具有較小螢幕的用於檢測牆壁後面的幾種對象類型的另一個示例MMOOD。在各種實施方式中，對象檢測環境120可以包括緊湊型MMOOD 121(相比於MMOOD 101)以檢測隱藏電線122、木質梁或立柱123和金屬鋼筋124，並將它們分別作為電線的影像122a、木質立柱的影像123a和金屬鋼筋的影像124a顯示在緊湊型MMOOD 121的螢幕125上。緊湊型MMOOD 121還可以包括使用者輸入面板126，該使用者輸入面板可以包括用於電源、模式選擇等的各種硬體按鈕。

在各種實施方式中，緊湊型MMOOD 121的其他方面可以與MMOOD 101基本上類似或相同。例如，各種功能、掃描模式、記憶體、儲存裝置、掃描啟動等可以與上面關於圖1A描述的相同。

在其他實施方式中，為了降低成本和複雜性並減小尺寸，緊湊型MMOOD 121可能缺少MMOOD 101的一些功能性。

圖1C示出了圖1A的示例MMOOD的使用者介面之特寫視圖。在各種實施方式中，特寫顯示器140包括MMOOD設備的框架或主體141、顯示在螢幕145上的電線142的影像、木質立柱143的影像以及金屬鋼筋144的影像。在各種實施方式中，附加的符號或標記146、標記147和標記148可以分別提供關於影像142 至影像144的附加資訊，比如影像的邊界和中心。在一些實施方式中，螢幕145的某一指定區域中的狀態行提供與MMOOD的操作相關的附加資訊和/或命令軟按鈕。該等附加資訊和/或命令軟按鈕可以呈現出或設置(作為命令)深度掃描模式149、金屬檢測模式150、立柱檢測模式151、電線檢測模式152和電池狀態153的觸敏圖示或欄位的形式。

在各種實施方式中，螢幕145顯示關於掃描結果、MMOOD配置和模式、各種功能的狀態等的資訊。具有資訊圖示或欄位149至153的狀態行可以是上下文敏感的，並且欄位149~153可以取決於由使用者設置或在工廠預設的MMOOD的掃描模式或其他操作模式而改變並顯示不同的資訊。欄位的改變可以是欄位的顏色、文本的尺寸或字體、閃爍以引起使用者注意等。取決於MMOOD的上下文或設置，欄位149~153的數量也可以增加或減少以分別示出更少或更多資訊。在一些實施方式中，螢幕145上的視覺資訊可以由來自MMOOD的聲音訊號(比如蜂鳴聲序列)補充。聲音訊號可以允許使用者不看螢幕就知道MMOOD設備的狀態，因此，給予了使用者更大的獨立性以及更多操作設備的選項。

在一些實施方式中，標記146~148標記隱藏對象的邊界以使使用者更快且更容易地找到對象的範圍和邊界而不用進行估計。熟悉該項技術者應當理解，可以使用不同類型的標記來提供關於對象位置、定位、邊界等的附加資訊。在一些實施方式中，標記146~148可以用不同顏色顯示以使其易於被使用者檢測和區分。例如，中心標記148可以是綠色的，而角落標記146和角落標記147可以是紅色的。

圖1D示出了圖1A的示例MMOOD的使用者介面的另一個特寫視圖。在各種實施方式中，特寫顯示器160包括螢幕161、木質立柱162和163的影像、刻度標記164和數值165。

在各種實施方式中，由特寫顯示器160提供的資訊可以是對上述關於圖1C描述的資訊的補充。刻度標記164和數值165提供關於隱藏對象的尺寸的附加資訊，以允許使用者準確地確認各種隱藏對象相對於彼此的大小和位置。

說明性計算設備配置

圖1E示出了可以在圖1A的計算環境中使用的示例計算設備。圖1E示出了可以表示任何類型的行動電腦、桌上型電腦、伺服器電腦或嵌入式微控制器的說明性計算設備170。取決於所需的功能性，由計算設備170表示的計算設備可以包括比圖1E中所示的所有部件更少或更多的部件。例如，行動計算設備可以包括收發器182和天線183，而伺服器計算設備可以不包括該等部件。熟悉該項技術者應當理解，計算設備170的部件的集成範圍可以與所示的不同。因此，圖1E中所示的計算設備170的一些部件可以集成在一起作為一個單元。例如，網路介面卡(NIC)180和收發器182可以被實施為集成單元。另外，單個部件的不同功能可以分開並替代地跨幾個部件實施。例如，I/O處理器178的不同功能可以劃分到兩個或更多個處理單元中。

繼續參考圖1E，計算設備170包括大型儲存區設備181、中央處理單元(CPU)171、記憶體模組172、顯示介面176、輸入設備177、輸入/輸出(I/O)處理器178、匯流排179、各種其他介面185、NIC 180、電源184、收發器182和天線183，它們全部經由資料和/或控制和/或位址匯流排179互連以進行電子通訊。記憶體模組172可以包括比如作業系統(OS)173等軟體、以及各種軟體應用程式和/或軟體模組/部件174~175。該等軟體模組和部件可以是獨立的應用程式軟體，或者可以是比如較大應用程式軟體的動態連結程式庫(DLL)等部件。計算設備170還可以包括圖1E中未示出的其他部件。例如，計算設備170還可以包括照明器(例如，燈)、圖形介面、和比如USB驅動器等可攜式儲存媒介。計算設 備170還可以包括其他處理單元，比如數學輔助處理器、圖形處理器/加速器和數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)。

大型儲存區設備181可以包括磁碟、磁帶、用於使用比如壓縮光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)等光學媒介的光學驅動器。大型儲存區設備181可以提供大的資料和軟體儲存作為良好的用於儲存資訊以便存檔和/或分發的廉價方式。在各種實施方式中，大型儲存區設備181可以是硬碟，該硬碟具有一個或多個磁碟的鐵磁堆疊，從而形成嵌入或耦接到計算設備170的磁碟機。硬碟可以被實施為固態設備，該固態設備被配置成表現為磁碟機，比如基於快閃記憶體的硬碟驅動器。大型儲存區設備181可以是可藉由網路介面180或另一個介面185存取但充當區域硬碟驅動器的遠端儲存裝置。熟悉該項技術者應當理解，在不脫離本揭露內容的精神的情況下，可以使用其他技術和配置來向計算設備170呈現硬碟驅動器介面和功能性。在一些實施方式中，大型儲存區設備可以包括可以由相變記憶體(PCM)陣列實施的通用序列匯流排(USB)驅動器、包括NOR和NAND快閃記憶體的閃速記憶體、可插拔硬碟驅動器等。

中央處理單元(CPU)171可以是用於計算設備170中的軟體程式執行的主處理器。CPU 171可以表示一個或多個處理單元，該一個或多個處理單元從記憶體模組172獲得軟體指令並執行該等指令以在比如大型儲存區設備181、I/O處理器178、顯示介面176、輸入設備177等各種資料來源和資料目的地之間執行計算和/或傳遞資料。

記憶體模組172可以包括映射到一個可定址記憶體空間的隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)和其他儲存裝置。記憶體模組172展示了用於儲存比如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料等資訊的許多類型的電腦儲存媒介中的一種。記憶體模組172可以儲存用於控制計算設備170的低級操作的基本輸入/輸出系統(BIOS)。記憶體模組172還可以儲存用於控制計 算設備170的一般操作的OS 173。OS 173可以包括比如某個版本的UNIX或LINUX^TM等通用作業系統、或比如Windows Mobile^TM、Android®、或Symbian®作業系統等專用使用者端和/或行動通訊作業系統。

記憶體模組106還可以包括一個或多個不同的區域(按位址空間和/或其他方式)，計算設備170可以利用該等區域來儲存應用程式和/或其他資料等。例如，可以預留記憶體模組172的一個區域並用於儲存描述計算設備170的各種能力的資訊、設備識別符等。然後，這種標識資訊可以基於多種事件中的任一種而被提供給另一個設備，包括在通訊期間作為報頭的一部分發送、根據請求發送等。一種常見的軟體應用程式係瀏覽器程式，該瀏覽器程式通常用於向/從網路伺服器發送/接收資訊。在一個實施方式中，啟用瀏覽器應用程式以採用手持設備標記語言(HDML)、無線標記語言(WML)、WMLScript、JavaScript、標準通用標記語言(SMGL)、超文字標記語言(HTML)、可延伸標記語言(XML)等來顯示和發送訊息。然而，也可以採用多種其他基於網路的語言中的任何一種。

顯示介面176可以與顯示單元(未示出)耦接，該顯示單元比如為液晶顯示器(LCD)、氣體電漿、發光二極體(LED)、或可以與計算設備100一起使用的任何其他類型的顯示單元。與顯示介面176耦接的顯示單元還可以包括觸敏螢幕，該觸敏螢幕被佈置成從比如觸控筆或人手的手指等物體接收輸入。顯示介面176還可以包括用於比如發光二極體(LED)、燈陣列等其他視覺狀態指示器的介面。顯示介面176可以包括硬體部件和軟體部件。例如，顯示介面176可以包括用於在顯示單元上呈現圖形密集輸出的圖形加速器。在一個實施方式中，顯示介面176可以包括與CPU 171結合工作以在顯示單元上顯示圖形輸出的軟體和/或韌體部件。

輸入設備177可以包括被佈置成從使用者接收輸入的各種設備類型，比如鍵盤、小鍵盤、滑鼠、觸控板、觸控式螢幕(關於顯示介面176描述的)、多點觸控式螢幕、用於進行語音命令輸入的麥克風(與音訊介面一起使用)等。

I/O處理器178通常用於處理與比如大型儲存區設備、網路、輸入設備、顯示器等週邊設備的事務和通訊，這將計算設備170與外部環境耦接在一起。在小型低功率計算設備(比如一些行動設備)中，I/O處理器178的功能可以與CPU 171集成以降低硬體成本和複雜性。在一個實施方式中，I/O處理器178可以是與比如大型儲存區設備181、其他介面185、顯示介面176和輸入設備177等所有其他設備和/或硬體進行介面連接的主要軟體。

計算設備170內部的電氣匯流排179可以用於將比如CPU 171、記憶體模組172、I/O處理器178等各種其他硬體部件彼此耦接，以便在內部指定記憶體和暫存器位址以將資料、指令、狀態和其他類似資訊傳遞到指定位址。

各種其他介面185可以包括用於連接到各種硬體週邊設備和網路的其他電氣介面和/或光學介面，比如用於音訊介面的揚聲器和麥克風、全球定位系統(GPS)、IEEE 1394(也稱為火線)、通用序列匯流排(USB)、小型電腦序列介面(SCSI)、平行埠印表機介面、通用同步非同步收發機(USART)、視訊圖形陣列(VGA)、超級VGA(SVGA)等。

NIC 180可以包括用於將計算設備100耦接到一個或多個網路的電路系統，並且通常被建構為與一種或多種通訊協定和技術一起使用，該一種或多種通訊協定和技術包括但不限於全球行動通訊系統(GSM)、分碼多重進接(CDMA)、分時多重進接(TDMA)、使用者資料包協定(UDP)、傳輸控制協定/互聯網協定(TCP/IP)、SMS、通用無線分組業務(GPRS)、WAP、超寬頻(UWB)、IEEE 802.16全球互通微波存取(WiMax)、SIP/RTP、藍牙、Wi- Fi、Zigbee、UMTS、HSDPA、WCDMA、WEDGE或各種其他有線和/或無線通訊協定中的任何一種。

電源184向計算設備170供電。可以使用可再充電或不可再充電電池來供電。也可以由外部電源來供電，該外部電源比如為對電池進行補充和/或再充電的AC適配器或加電對接托架(powered docking cradle)。

收發器182通常表示用於電子資料的有線和/或無線發射和接收的發射器/接收器電路。收發器182可以是獨立模組或與其他模組集成，該等其他模組比如為NIC 180、可以是計算設備一部分的GPS硬體。收發器182可以與一個或多個天線耦接以進行資訊的無線傳輸。

天線183通常例如結合計算設備的收發器182、NIC 180和GPS單元以進行資訊的無線傳輸。天線183可以表示一個或多個不同的天線，該等天線可以與不同的設備耦接並調諧到不同的載波頻率，該等載波頻率被配置為使用對應的協定和/或網路進行通訊。天線183可以是各種類型的天線，比如全向天線、偶極天線、縫隙天線、螺旋天線等。

圖2示出了圖1A的MMOOD的多個感測器之示例佈局。在各種實施方式中，感測器佈局200包括佈置在網格或陣列202中的電容式感測器201、以及金屬檢測器或感測器204。

在各種實施方式中，各種感測器類型的放置如圖2所示。電容式感測器陣列202可以包含多個列和行，例如四列和八行，如圖2所示的示例中所描繪的。每個單元或電容式感測器201可以具有各自幾毫米數量級的尺寸，例如20mm×20mm。

在一些實施方式中，二維的電容式感測器陣列202可以用於在兩個維度上或沿兩條軸線掃描牆壁。掃描結果係找到牆壁後面的對象並將它們的 位置和輪廓視覺化。木製對象或任何非金屬立柱將被視覺化在螢幕上。被感測對象的輪廓和尺寸的準確性取決於每個感測器的物理尺寸。電容式感測器陣列202允許感測相對於牆壁平面具有一定的角度取向的對象。檢測深度可以是幾英吋，比如1.50英吋或更多。

在一些實施方式中，MMOOD設備還可以包括AC電線感測器和金屬檢測器204。在一些實施方式中，可以使用來自電容式感測器陣列202的資訊來檢測AC活動的AC電線感測器可以在掃描期間一直工作以在檢測到牆壁後面的AC電線時發出警報。金屬檢測器204可以放置在感測器佈局200的中間、電容式感測器陣列202的不同側(例如，在圖2中的頂部和底部)上。這種佈局允許在掃描期間感測器相對於隱藏對象及其位置更好且更可預測地放置。

圖3示出了圖1A的MMOOD的示例多感測器電路圖。在各種實施方式中，多感測器電路300包括木質的立柱探測器電路301，該木質立柱探測器電路包括一個或多個電容式感測器305，每個電容式感測器與電流電壓轉換器306耦接，該電流電壓轉換器進而與第一多工器307耦接。電流電壓轉換器306的輸出319a、輸出319b、和輸出319c還分別與AC電線檢測器電路302的放大器320a、放大器320b、和放大器320c的輸入耦接。第一多工器307與差分放大器313的輸入耦接，並且輸出315與控制器單元334中的第一類比數位轉換器(ADC)317耦接，該控制器單元與液晶顯示器(LCD)318耦接。比如正弦波形產生器316等訊號產生器經由第一訊號放大器的輸入310與第一訊號放大器308耦接，該第一訊號放大器的輸出309與電容式感測器305耦接。第一訊號放大器308的輸出309進一步與電流電壓轉換器312的輸入311耦接，該電流電壓轉換器進而與差分放大器313的另一個輸入耦接。

多感測器電路300還可以包括AC電線檢測器電路302，該AC電線檢測器電路在放大器320a~320c的輸入處接收來自電容式感測器305的輸入319a~319c，該等放大器具有與第二多工器322耦接的輸出321a、輸出321b、和輸出321c，該第二多工器進而與控制器單元334上的第二ADC 323耦接。

多感測器電路300還可以包括金屬檢測器電路303，該金屬檢測器電路包括與互斥或邏輯閘(XOR閘)327的一個輸入329耦接的檢測線圈324，該XOR閘的另一輸入328與部署在控制器單元334上的參考振盪器326耦接。XOR閘327的輸出耦接到比較器330的一個輸入331。比較器330的另一輸入332經由電阻器網路耦接到電接地。比較器330的輸出333與控制器單元334耦接。

在各種實施方式中，在操作中，當MMOOD設備的掃描模式被使用者設置或從工廠預設為掃描由比如木材等非導電材料或介電材料製成的對象時，一旦使用者起動掃描，正弦波形產生器316就會開始生成正弦訊號，該正弦訊號被傳輸到第一訊號放大器308以提高訊號的強度和振幅。然後放大後的訊號被傳輸到電容式感測器305。由於該時變訊號(正弦波或其他可變訊號)，感測器附近建立起電場。當比如隱藏木製對象等另一個介電對象接近電容式感測器超過一定的距離閾值時，電場會受到擾動並且發生變化，該距離閾值取決於電容式感測器的尺寸、訊號電流的大小和其他因素。電場的這種變化被解釋為由接近的隱藏介電對象引起的。並且因此，檢測到木質立柱或另一介電對象。每個電容式感測器305的輸出經由電流電壓轉換器306轉換為電壓，該電壓然後被傳輸到差分放大器313。第一多工器307用於選擇性地將電容式感測器陣列202(見圖2)中的特定電容式感測器305的輸出引導到差分放大器313。

在一些實施方式中，電容式感測器(也稱為電容式接近度感測器)可以感測比如金屬對象等其他類型的材料的存在，而不能識別材料的類型。在這種情況下，電容式感測器可用於檢測對象的邊界，而無論對象的製作材料是導電的還是非導電的。電容式感測器的這種特性可用於與其他類型的感測器結合以檢測對象的形狀或邊界以及對象的製作材料。例如，電容式感測器可以檢測鋼筋的存在和形狀，而金屬檢測器(感測器)識別出其為金屬對象。

繼續參考圖3，差分放大器313具有進行比較的兩個輸入。一個輸入來源於正弦波形產生器316，經由第一放大器308到達類似於電容式感測器305的參考電容器、經由電流電壓轉換器312轉換為電壓後得到。另一個輸入314來源於電容式感測器305的輸出，在透過電流電壓轉換器306之後得到。因此，差分放大器313的兩個輸入具有同等的類型，並且當電容式感測器305的電場沒有被擾動時將呈現類似的訊號。然而，當電容式感測器305的電場由於介電材料的接近被干擾時，呈現給輸入314的訊號將與由參考電容器經由電流電壓轉換器312呈現的訊號不同。差分放大器313將其兩個輸入之間的這種差異放大並將輸出訊號315呈現給控制器單元334上的第一ADC 317以在LCD 318上示出結果。差分放大器313的輸出指示其輸入中的哪一個相對較大。在該應用中，差分放大器313通常工作在線性工作區域。在該區域中，如果反相輸入較大，則輸出315將示出負值。如果同相輸入較大，則輸出315將示出正值。

在各種實施方式中，在操作中，當MMOOD設備的掃描模式被使用者設置或從工廠預設為掃描AC電線時，而在其他實施方式中，使用者可以選擇掃描模式。在工作時，AC電線檢測器電路302將對可能在距電容式感測器305一定距離閾值內的導體(例如，AC電線)中生成的任何時變訊號做出反 應，該電容式感測器的輸出由電流電壓轉換器306轉換為電壓，然後分別經由電阻器-電容器(RC)濾波器網路傳遞到放大器320a~320c，該RC濾波器網路被調諧以檢測AC頻率，比如在45赫茲(Hz)至65Hz的範圍或其他合適的範圍內的頻率。

例如，牆壁後面承載AC電流的電線可以根據AC電流的頻率而擾動電容式感測器305周圍的電磁場。如此生成的訊號通過RC濾波器，該RC濾波器僅允許預定範圍的頻率通過並到達放大器320a~320c的輸入。第二放大器320a~320c進而放大如此檢測到的AC訊號並將其傳遞到第二多工器322。控制器單元334可以選擇第二多工器322的輸入，以使放大器320a~320c輸出的幾個訊號之一透過第二多工器322的輸出到達控制器單元334上的第二ADC 323，以便於在LCD 318上顯示結果。因此，AC電線檢測器或感測器係立柱探測器電路301的部分與AC電線檢測器電路302的組合。

放大器320a~320c的選定輸出分別對應於電容式感測器305以及牆壁上被電容式感測器305掃描到的點。因此，藉由選擇第二多工器322的輸入，控制器可以顯示被掃描的牆壁後面的AC電線的輪廓。AC電線的每一部分可以與電容式感測器陣列202中的電容式感測器305中的一個或多個相鄰。因此，藉由按順序選擇與陣列中的每個電容式感測器相對應的輸出並顯示結果，控制器單元334實際上可以跟蹤在牆壁後面跨多個點延伸的AC電線的輪廓。這是因為檢測到AC電線的一部分的每個電容式感測器最終將示出在LCD 318上，並且這種檢測點或工作點的集合導致在LCD 318上產生AC電線的位置影像。

在一些實施方式中，MMOOD設備可以具有AC感測器，該AC感測器可以使用電容式感測器305來檢測AC電線的存在，如上文所述並且稍後關 於圖5進一步描述的。為了將AC電線輪廓視覺化，陣列中的電容式感測器與AC感測器平行工作。電容式感測器會將AC電線檢測為比如立柱等對象(非AC電線)，並且是藉由在牆壁表面上移動MMOOD設備來進行檢測。當AC電線感測器檢測到隱藏的AC電線時，AC電線會被識別為AC電線。在檢測到AC電線後，由於電容式感測器檢測到對象而示出的影像將被更改為示出AC電線的影像。AC電線的圖形表示如圖1A至1C所示。檢測深度可以是幾英吋，比如1.5英吋或更多。

繼續參考圖3，在各種實施方式中，在操作中，當MMOOD設備的掃描模式被使用者設置或從工廠預設為掃描比如鋼筋等金屬對象時，一旦使用者起動掃描，就可以使用檢測線圈324來感測其周圍的金屬對象的接近度。檢測線圈324是電感器，該電感器在承載可變電流時將在其電感器磁芯周圍生成磁場。感測振盪器325為檢測線圈324生成可變電流。參考振盪器326與感測振盪器325生成相同的可變電流。如果金屬對象接近檢測線圈324，則線圈周圍的磁場會受到擾動並改變，並且通過它的電流也會改變。當感測振盪器和參考振盪器的輸出分別經由輸入329和輸入328輸入到XOR閘327時，只有當這兩個輸入不同時，XOR閘327的輸出才會有效(或導通)。XOR閘327的輸出與比較器330的輸入331耦接。比較器330的另一個輸入332連接到電阻分壓器或另一固定電壓參考。當輸入331與輸入332不同時，比較器330的輸出333表示該差異並將該差異呈現給控制器334以在LCD 318上顯示。

在各種實施方式中，MMOOD設備可以具有呈檢測線圈324的形式的單個金屬感測器，該金屬感測器可以位於一側，例如電容式感測器陣列202的底側(見圖2)。金屬檢測器可以識別金屬對象的存在，但不能識別金屬 的類型，比如鋼或銅。與電容式感測器進行掃描時一樣，在掃描金屬對象時，通常會打開AC感測器以提醒使用者存在通電AC電線。由於金屬檢測器也可以檢測由金屬製成的佈線，因此AC感測器可以與金屬檢測器結合使用以將AC電線與比如鋼筋等其他金屬對象區分開來。與AC電線檢測類似，金屬檢測器可以識別金屬對象的存在，但是不能檢測對象的輪廓。因此，電容式感測器可以用於檢測對象的輪廓。金屬檢測可以與上述AC電線檢測相同的方式進行。當MMOOD設備將電容式感測器掃描的結果顯示為對象的輪廓時，隨著使用者在比如牆壁等目標表面上移動設備，隱藏對象可能會接近金屬檢測器。此時，在顯示螢幕上示出的影像可能會更改為示出金屬對象。感測到的金屬的圖形表示在圖1A至圖1C示出。用於檢測的掃描深度通常為幾英吋，比如1.5英吋或更多。

在各種實施方式中，控制器單元334從包括電容式感測器、AC電線感測器和金屬檢測器的感測器接收掃描資料。掃描資料是經由感測器以電訊號的形式收集的資訊，該等電訊號可以由針對每種感測器類型的相應電路進行放大、濾波、數位化或以其他方式處理或調節。通常，每個感測器生成某種形式的電訊號，該電訊號隨後由針對該感測器的相應電路處理。控制器單元334可以包括類似於圖1E的CPU 171的數位處理器或微控制器(圖3中未示出)、以及保持用於MMOOD的作業系統和應用程式軟體的程式記憶體。替代性地，控制器單元334可以具有對掃描資料執行非可程式設計固定操作以進行顯示的硬體電路。控制器單元334轉換其從感測器電路接收到的經調節和數位化的掃描資料、並且處理該資料以生成影像資料從而在LCD螢幕318上顯示。

在各種實施方式中，可以採用電力控制器304來提供比如運算放大器(op-amp)、控制器、振盪器、波產生器等各種部件所需的電力。

圖4A示出了電容式感測器的示例物理結構。在各種實施方式中，電容式感測器電路的物理佈置400包括分的電容式感測器401、具有反相輸入和同相輸入的電流電壓轉換器op-amp 406、電壓軌(向op-amp供應電壓，+/- Vcc)410和電壓軌411、以及輸出409。包括電阻器-電容器(RC)電路的負反饋網路412將輸出409連接到電流電壓轉換器op-amp 406的反相輸入。電流電壓op-amp 406的輸出409與具有多個輸入和輸入選擇線或引腳419a的多工器419的輸入耦接。多工器419的輸出與訊號放大器(緩衝器)413的同相輸入耦接，該訊號放大器具有Vcc輸入416和Vcc輸入417以及輸出418。訊號放大器413的輸出418與差分放大器塊423耦接，該差分放大器塊包括反相器424和求和放大器426。訊號放大器413的輸出418耦接到差分放大器423的求和放大器426的反相輸入。求和放大器426的同相輸入電接地。來自訊號放大器308的輸出404還與參考電容器428耦接，該參考電容器進而與電流電壓轉換器420的反相輸入耦接，該電流電壓轉換器具有與差分放大器塊423和反饋迴路422耦接的輸出421。輸出421與反相器424的反相輸入耦接，以在反相器424的輸出425處產生反相的訊號。輸出425與求和放大器426的反相輸入耦接。求和放大器426的輸出427進而與第一ADC 317耦接。

該電路的操作類似於上面關於圖3所述之操作。更詳細地，訊號產生器316生成正弦波訊號，該正弦波訊號通過訊號放大器308並且同時傳遞到電容式感測器401和參考電容器428兩者。正弦波訊號導致在每一個電容器周圍形成磁場。當電容式感測器401的電場由於比如木質立柱等介電對象在掃描期 間的接近而受到擾動時，電容式感測器401生成與基於未受擾動的電場(該電場由正弦波訊號單獨生成)的訊號不同的訊號。

在這種佈置中，存在兩條平行的訊號路徑，一條源自電容式感測器401而另一條源自參考電容器428。這兩個平行訊號最終與差分放大器塊423耦接以進行比較。對於電容式感測器陣列202中的每一個電容式感測器401，第一訊號路徑通過電流電壓轉換器406，然後透過多工器419的一個輸入，如果控制器單元334使用輸入選擇線419a選擇了該輸入，則該輸入傳遞到訊號放大器413，然後傳遞到求和放大器426的反相輸入。第二訊號路徑開始於參考電容器428並且由電容式感測器陣列202中的所有電容式感測器共用，並且該路徑通過電流電壓轉換器420，然後到達反相器424以進行反相並與求和放大器426的反相輸入耦接。如果從輸出418和輸出425到達求和放大器426的兩個輸入訊號相同──這發生在電容式感測器401的磁場沒有受到牆壁後面的接近對象(例如，木質立柱)擾動的情況下，則因為由輸出425承載的訊號與由輸出418承載的訊號反相，所以這兩個訊號的總和大約為零或非常接近於零。在這種情況下，求和放大器426的輸出427也將接近於零或被認為是無效的，從而指示電容式感測器401尚未檢測到對象。然而，如果這兩個輸入訊號不同，則它們的總和也將是非零的，並且求和放大器426的輸出也將是非零的或被認為是有效的，從而指示電容式感測器401已檢測到對象。求和放大器426的輸出訊號耦接到第二ADC323，隨後耦接到控制器單元334(見圖3)。

圖5示出了圖1A的MMOOD之示例交流(AC)感測器電路圖。在各種實施方式中，AC感測器電路500示出了關於上文關於圖3描述的AC電線檢測器電路302的更多細節，並且包括來自電流電壓轉換器319a~319c(見圖 3)的輸出501，該輸出與放大器502的同相輸入503耦接，該放大器具有輸出505。放大器502的反相輸入504經由RC反饋迴路耦接到輸出505。放大器502的輸出505與多工器506(類似於圖3的多工器322)耦接，該多工器具有輸入選擇線506a和與緩衝器507(op-amp)耦接的輸出，該緩衝器的輸出與圖3的控制器單元334上的第二ADC 323耦接。

該電路的操作類似於上面關於圖3所述之操作。更詳細地並且參考圖3和圖4B，當藉由感測器陣列202中的電容式感測器401掃描牆壁後面的AC電線時，如果AC電線中有以比如60Hz等特定頻率變化的電流通過，則該變化的電流將擾動由輸出404中的正弦波訊號所引起的在電容式感測器401周圍產生的磁場。該擾動透過輸出319a~319c傳遞到輸出501與輸入503之間的RC濾波器。該濾波器允許時變擾動訊號透過串聯電容器(C1)傳遞到放大器502，同時阻斷恆定訊號。這樣，工作AC電線中的可變訊號產生可變擾動訊號，該可變擾動訊號被傳遞到多工器506的輸入，並且如果控制器單元334使用輸入選擇線506a選擇了該輸入，則可變擾動訊號經由輸出508被傳輸到控制器單元334並被解釋為檢測到AC電線。

圖6示出了圖1A的MMOOD的示例金屬感測器電路圖。在各種實施方式中，金屬檢測器電路600示出了關於上文關於圖3描述的塊303的更多細節，並且包括線圈電路塊601，該線圈電路塊包括電晶體603，該電晶體具有集電極604、發射極606和基極605。檢測線圈602與電晶體603耦接，該晶體管作為檢測線圈602的感測振盪器。參考振盪器607包括輸入608和輸入609以及軌電壓610和軌電壓611以及輸出612。線圈電路塊601進而與第一D型觸發器613的時脈(CLK)輸入耦接，該第一D型觸發器具有訊號輸入615、電源輸入616和輸 出620。第二D型觸發器614的時脈(CLK)輸入619耦接到線圈電路塊601的輸出。觸發器614的另一輸入617與觸發器614的反相時脈引腳耦接。觸發器614的輸出621與互斥或(XOR)邏輯閘630的一個輸入耦接，該XOR邏輯閘的另一輸入耦接到觸發器613的輸出620。XOR邏輯閘630的輸出622與比較器623的反相輸入624耦接，該比較器具有同相輸入625、電壓軌626和電壓軌627、以及輸出628。

該電路的操作類似於上面關於圖3所述之操作。簡而言之，感測振盪器透過檢測線圈602發送變化的電流，該變化的電流與參考振盪器607一起被輸入到XOR閘。XOR邏輯閘630的輸出經由比較器623與參考電壓進行比較，以確定檢測線圈602周圍的磁場是否因接近金屬對象而受到擾動。

圖7示出了圖1A的MMOOD的示例PCB組件，該PCB組件具有用於感測器、放大器、控制器和顯示器的單獨PCB。在各種實施方式中，電子部件可以以不同方式佈置。一種佈置係將感測器、放大器、控制單元和顯示單元分到不同的PCB上。在一個實施方式中，感測器放置在感測器板701上，放大器放置在放大器板702上，控制單元部件放置在控制板703上，並且LCD部件放置在顯示面板704上。每個PCB都可以具有附加電子部件705以用於比如配電、雜訊濾波和資料緩衝等各種功能。

圖8示出了用於檢測被遮擋對象之方法的示例流程圖。在各種實施方式中，被遮擋對象檢測方法800進行到方塊810。

在方塊810處，使用者選擇掃描模式。如上文關於圖1A所述，有幾個操作模式可供選擇，包括基於要檢測的對象類型的掃描模式、記錄影像的 持久掃描模式、深度掃描模式、自動校準模式以及其組合。該過程進行到方塊820。

在方塊820處，可以基於選定的掃描模式來選擇用於掃描的感測器類型。例如，如果在方塊810中選擇了金屬檢測模式，則金屬檢測感測器和電路被起動，而其他感測器類型及其相應的電路可以在該選定的掃描模式的持續時間內保持不工作。該過程進行到方塊830。

在方塊830處，如果選定的掃描模式是持久模式，則可以採用記憶體和/或儲存裝置來記錄掃描到的影像。在一些實施方式中，持久模式用於連續掃描和/或項目文件編制。持久模式也可以用於在掃描後檢查所獲取的掃描影像。該過程進行到方塊840。

在方塊840處，使用者起動MMOOD設備的掃描功能以掃描目標表面(比如牆壁)，以檢測目標表面後面的隱藏對象。在一些實施方式中，可以藉由按下並按住掃描按鈕來起動掃描功能，或者替代性地可以按下切換按鈕以開始掃描並再次按下以停止掃描。該過程進行到方塊850。

在方塊850處，在掃描期間或在掃描後，當處於持久模式時，可以在MMOOD的LCD螢幕上顯示影像。隱藏對象影像通常會顯示在檢測到的位置上。該等影像可以是象徵性的或者是與對象照片相似的。象徵性的影像可以包括每種類型的隱藏對象的標準圖示或示意圖。照片相似的影像可以包括對象的準確輪廓以及該類型的對象的逼真紋理和顏色。例如，木質立柱可以用木材紋理以及淺棕色或米色來描繪。在一些實施方式中，可以在螢幕上示出附加資訊，比如，示出隱藏對象邊界的標記或比如對象寬度等數字測量值。該過程進行到方塊860。

在方塊860處，如果處於持久模式則可以將掃描到的影像上傳到電腦或其他外部儲存裝置以供後續檢查、項目文件編製或傳送給其他人。該過程進行到方塊870。

在方塊870處，該過程終止。

應當理解，上述過程的每個步驟、以及步驟的組合可以藉由電腦程式指令來實施。該等程式指令可以被提供給處理器以生產機器，使得在處理器上執行的指令能夠實施指定動作。電腦程式指令可以由處理器執行，以使處理器執行一系列操作步驟來產生電腦實施的過程，使得在處理器上執行的指令提供用於實施動作的步驟。電腦程式指令還可以使至少一些操作步驟並存執行。而且，一些步驟也可以跨多於一個處理器執行，這種情況比如可能發生在多處理器電腦系統中。另外，在不脫離本揭露內容的範圍或精神的情況下，所描述的一個或多個步驟或步驟的組合也可以與其他步驟或步驟的組合同時執行、或者甚至以與所描述的順序不同地循序執行。

因此，所描述的過程或方法的步驟支持用於執行指定動作的技術組合、用於執行指定動作的步驟與用於執行指定動作的程式指令的組合。還應當理解，所描述的每個步驟、以及步驟的組合可以由執行指定動作或步驟的基於專用硬體的系統、或者專用硬體與電腦指令的組合來實施。

應當進一步理解，除非明確陳述或指定，否則在過程中描述的步驟不是有序的、並且可能不一定按照所描述或描繪地循序執行或發生。例如，在過程中的步驟B之前描述的同一過程中的步驟A實際上可能會在步驟B之後執行。換句話說，除非另外陳述，否則過程中用於實現最終結果的步驟的集合可以按任何順序發生。

還可根據上述的「具體實施方式」對所請求保護的本發明做出修改。雖然以上說明詳細描述了本發明之特定實施方式並描述了預期的最佳模式，但是，無論在本文中顯得多麼詳細，所請求保護的本發明可以藉由許多方式來實踐。系統的細節可能在其實施方式方面相差甚大，但仍被本文所揭露的所請求保護的本發明所涵蓋。

在描述本揭露內容的某些特徵或方面時所使用的特定術語不應意味著該術語在本文被重新定義而限於與該術語相關聯的本揭露內容的任何特定特性、特徵或方面。總之，在請求項中使用的術語不應被解釋為將所請求保護的本發明限制成說明書中所揭露的具體實施方式，除非上述的具體實施方式部分明確定義了這樣的術語。因此，所請求保護的本發明之實際範圍不僅涵蓋了所揭露的實施方式，而且還涵蓋了實踐或實施所請求保護的本發明之所有等效方式。

熟悉該項技術者應當理解，一般而言，本文使用的術語，尤其是在所附請求項中的術語(例如，所附請求項的主體)通常旨在是「開放性的」術語(例如，術語「包括」應當被解釋為「包括但不限於」，術語「具有」應當被解釋為「具有至少」，術語「包括」應當被解釋為「包括但不限於」等等)。熟悉該項技術者另外應當理解，如果意指特定數目的所引入的請求項陳述，那麼將在該請求項中明確陳述這種意圖，並且在無這種陳述存在的情況下，不存在這種意圖。例如，為了幫助理解，所附請求項可能包含使用引入性短語「至少一個」和「一個或多個」來引入請求項陳述。然而，此類短語的使用不應解釋為暗示請求項陳述藉由不定冠詞「一個」或「一種」的引入來限制包含這種引入的請求項陳述的任意特定請求項為僅包含一個這種陳述的發 明，即使當相同的請求項包括該等引入性短語「一個或多個」，或「至少一個」以及諸如「一個」或「一種」等不定冠詞(例如，「一個」和/或「一種」應該解釋為意味著「至少一個」或「一個或多個」)；這對用於引入請求項陳述的定冠詞的使用同樣適用。另外，即使明確地陳述特定數量的所引入的請求項陳述，熟悉該項技術者應當認識到這種陳述也通常應當解釋為意指至少所陳述的數量(例如，沒有其他修飾語的「兩個陳述」的直接陳述通常意指至少兩個陳述、或者兩個或更多個陳述)。此外，在使用類似於「A、B和C等中的至少一者」的約定的那些情況下，一般來講，這種構造的含義是熟悉該項技術者應當理解的慣例(例如，「具有A、B和C中的至少一者的系統」將包括但不限於具有單獨的A、單獨的B、單獨的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系統)。在使用類似於「A、B或C中的至少一項等」的慣例的情況下，通常，這種構造旨在熟悉該項技術者應當理解該慣例的意義上(例如，「系統具有A、B或C中的至少一項」將包括但不限於系統單獨具有A、單獨具有B、單獨具有C、A與B一起、A與C一起、B與C一起和/或A、B和C三者一起等)。熟悉該項技術者將進一步理解的是無論是在說明書、請求項還是附圖中，呈現兩個或更多個替代性術語的幾乎任何分隔性詞語和/或短語都應當理解為考慮到了包括該等術語中的一者、該等術語中的任一者或這兩個術語的可能性。例如，短語「A或B」將被理解為包括「A」或「B」或「A和B」的可能性。應當進一步理解，「A/B」形式的任何短語應意指「A」、「B」、「A或B」、或「A和B」中的任何一種。這種構造包括短語「和/或」本身。

以上說明、示例和資料提供了對製造和使用所請求保護的本發明之完整描述。由於在不脫離本揭露內容的精神和範圍的情況下可以製作出所 請求保護的本發明之許多實施方式，因此本發明由所附請求項限定。應當進一步理解，本揭露內容不限於所揭露的實施方式，而是旨在覆蓋最廣泛解釋的精神和範圍內包括的各種佈置以便涵蓋所有這樣的修改和等效佈置。

100:對象檢測環境

101:多模式被遮擋對象檢測器

102:隱藏電線

102a:電線的影像

103:木質梁或立柱

103a:木質立柱的影像

104:金屬鋼筋

104a:金屬鋼筋的影像

105:螢幕

106:使用者輸入面板

Claims (20)

1. 一種用於檢測隱藏在表面後面的對象的多模式被遮擋對象檢測(MMOOD)系統，該系統包括：具有數位螢幕之電子設備；多個感測器類型和多個感測器電路，該等感測器類型和該等感測器電路用於檢測不同類型的對象和材料，每個該等感測器電路都不同於彼此，以檢測特定類型的對象和材料；掃描致動器，該掃描致動器用於啟動對後面有隱藏對象的目標表面的掃描，並生成與該等隱藏對象相對應的影像資料；以及控制器單元，該控制器單元用於接收所生成的影像資料並在該數位螢幕上呈現該等隱藏對象的影像，包括隱藏對象二維輪廓和相對於該等隱藏對象的位置。
2. 如請求項1所述之系統，進一步包括記憶體模組，該記憶體模組用於儲存所生成的影像資料。
3. 如請求項1所述之系統，進一步包括一種類型的感測器的二維(2D)陣列。
4. 如請求項1所述之系統，其中，該等感測器類型包括電容式感測器、AC電線感測器和金屬感測器。
5. 如請求項4所述之系統，其中，該電容式感測器與訊號產生器耦接，該訊號產生器還與參考電容器耦接。
6. 如請求項5所述之系統，其中，該電容式感測器用於檢測介電材料。
7. 如請求項3所述之系統，其中，該類型的感測器的2D陣列包括能夠用於檢測對象的2D邊界或2D形狀的電容式感測器的2D陣列。
8. 如請求項4所述之系統，其中，該AC電線感測器使用該電容式感測器來檢測可變電流，並且其中，該金屬感測器包括與感測振盪器耦接的單個線圈。
9. 一種隱藏對象檢測器，包括：數位螢幕；多個感測器，該等感測器包括電容式感測器陣列、以及AC電線感測器和金屬檢測器中的至少一者；多個訊號處理電路，每個訊號處理電路都不同於彼此，以檢測特定類型的對象和材料；掃描致動器，該掃描致動器能夠用於掃描後面有隱藏對象的目標表面，以藉由收集掃描資料來檢測該等隱藏對象；以及控制器單元，該控制器單元用於接收該掃描資料並將該掃描資料轉換為相對於該等隱藏對象的位置的二維影像資料以顯示在該數位螢幕上。
10. 如請求項9所述之隱藏對象檢測器，進一步包括儲存裝置單元，該儲存裝置單元用於儲存該二維影像資料。
11. 如請求項9所述之隱藏對象檢測器，其中，每個訊號處理電路與該等感測器中的不同類型相關聯。
12. 如請求項11所述之隱藏對象檢測器，其中，該等訊號處理電路中的第一訊號處理電路用於處理由該等電容式感測器生成的訊號，該等訊號處理電路中的該第一訊號處理電路包括電流電壓轉換器和差分放大器。
13. 如請求項9所述之隱藏對象檢測器，其中，該等訊號處理電路中的第二訊號處理電路用於處理由該AC電線感測器生成的訊號，該等訊號處理電路中的該第二訊號處理電路包括訊號放大器和類比數位轉換器。
14. 如請求項9所述之隱藏對象檢測器，其中，該等訊號處理電路中的第三訊號處理電路用於處理由該等金屬感測器生成的訊號，該等訊號處理電路中的該第三訊號處理電路包括單個線圈、感測振盪器和比較器。
15. 一種檢測被遮擋對象之方法，該方法包括：起動多模式被遮擋對象檢測器(MMOOD)上的掃描功能以啟動對目標表面的掃描來探測隱藏對象；掃描該目標表面以使用多個感測器類型收集掃描資料；使用多個電路調節該掃描資料，每個電路與特定感測器類型相關聯，且每個該等電路都不同於彼此，以檢測特定類型的對象和材料；將調節後的掃描資料傳輸到控制器單元；由該控制器單元處理該調節後的掃描資料以將其轉換為影像資料；以及由該控制器單元在數位螢幕上顯示該影像資料，該影像資料以二維表示包括相對於該等隱藏對象的位置。
16. 如請求項15所述之方法，進一步包括由MMOOD的使用者選擇掃描模式。
17. 如請求項16所述之方法，其中，該等感測器類型包括電容式感測器、AC電線感測器和金屬感測器。
18. 如請求項15所述之方法，其中，對該掃描資料的調節包括對該掃描資料的放大和比較。
19. 如請求項15所述之方法，其中，經處理的該調節後的掃描資料包括使用類比數位轉換將該掃描資料數位化。
20. 如請求項15所述之方法，其中，顯示該影像資料包括顯示該等隱藏對象的輪廓並指示對象類型。