(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号送信装置と、前記信号送信装置と可視通信するための信号受信装置とを含む通信システムであって、
前記信号送信装置は、
送信ＣＰＵおよび送信メモリと、
送信すべき信号パターンを生成するための生成信号テンプレートと、
前記生成信号テンプレートによって生成された前記信号パターンを表示するための信号ディスプレイと、
前記信号ディスプレイの位置および配向を制御するための信号ディスプレイ・コントローラと
を含み、
前記信号受信装置は、
受信メモリおよび受信ＣＰＵと、
前記信号ディスプレイの前記信号パターンを感知するための可視記録装置と、
前記感知した信号パターンをデコードするための画像デコーダと、
前記可視記録装置の配向およびズームを自動的に制御するための可視記録装置コントローラと
を含み、
前記信号送信装置が割り当てられた時間内に可視画像を交互に変更して前記信号ディスプレイ上で表示し、該交互に表示された可視画像を前記可視記録装置が検出しデコードして、前記可視記録装置コントローラは、前記信号ディスプレイの中心が前記可視記録装置から取り込んだ画像の中心になるように前記可視記録装置コントローラの前記配向を調整し、且つ前記信号ディスプレイの画像が十分大きくなるように前記可視記録装置コントローラの前記ズームを調整することによって前記信号送信装置と前記信号受信装置との間の通信が確立され、
前記交互に変更することが黒、白、又はカラー間で交互にし、前記デコードすることが、連続的な交互信号表示画像毎に交互画像差を計算し、次に該交互画像差を黒又は白の画像に変換し、最大領域を有する交互画像差を前記可視記録装置から取り込んだ画像とする、
前記通信システム。
【請求項２】
信号送信装置と信号受信装置との間に障害を有する前記信号送信装置と前記信号受信装置との間で信号パターンの伝送を可能にするために複数のミラーが使用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
信号送信装置と信号受信装置との可視接続を確立するための通信の方法であって、
前記信号送信装置の生成信号テンプレートを使用して信号パターンをコード化するステップと、
前記生成信号テンプレートによって生成された前記信号パターンを信号ディスプレイ上に表示するステップと、
前記信号受信装置の可視記録装置を使用して前記表示された信号パターンの画像を感知するステップと、
前記信号受信装置の画像デコーダを使用して前記感知した信号パターンをデコードするステップと
を含み、
割り当てられた時間内に前記信号送信装置の前記信号ディスプレイ上に可視画像を交互に変更する交互表示プロセスを使用し、該交互に表示された可視画像を前記可視記録装置が検出しデコードして、前記可視記録装置コントローラは、前記信号ディスプレイの中心が前記可視記録装置から取り込んだ画像の中心になるように前記可視記録装置コントローラの前記配向を調整し、且つ前記信号ディスプレイの画像が十分大きくなるように前記可視記録装置コントローラの前記ズームを調整することによって前記信号ディスプレイと前記可視記録装置との可視接続を確立するステップをさらに含み、前記交互表示プロセスが黒、白、又はカラーで可視画像を交互にし、連続的な交互信号表示画像毎に交互画像差を計算し、次に該交互画像差を黒又は白の画像に変換し、最大領域を有する交互画像差を前記可視記録装置から取り込んだ画像とする、前記方法。
【請求項４】
前記デコードするステップが、
前記信号パターンの前記画像を複数のブロックに分割するステップと、
前記分割されたブロックの中心を夫々決定するステップと、
前記決定されたブロックの中心および該ブロックに対応する半径を有する円を前記分割されたブロック内に夫々作成するステップと、
前記夫々の円内の平均画像強度を計算するステップと、
前記夫々の円内の平均画像強度を前記夫々の円の夫々のブロックの平均画像強度として使用するステップと、
所定の平均画像強度を基準として、前記夫々の円の夫々のブロックの前記平均画像強度から、前記ブロックが黒および白のいずれかであるかを決定するステップと、
前記決定された黒および白に基づき作成された前記画像の黒白パターンをデコードするステップと
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記交互表示プロセスが、
割り当てられた時間内に前記信号送信装置の前記信号ディスプレイ上の画像を交互に変更するステップと、
割り当てられた時間内に前記信号受信装置の可視記録装置によって複数の前記変更された画像を収集するステップと、
連続する前記変更された画像について、前記画像のピクセル毎に画像強度の画像差を計算するステップと、
前記画像差に基づき前記ピクセル毎に黒又は白の画像に変更するステップと、
前記可視記録装置を使用して前記画像差のそれぞれについて複数のブロブを収集するステップであって、前記ブロブはそれぞれが同一ピクセル値を有するところの複数の隣接ピクセルのグループである、前記収集するステップと
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記信号ディスプレイと前記可視記録装置を調整するステップが、
前記可視記録装置のパンおよびチルトを自動的に調整するステップと、
前記可視記録装置の角度サイズ（ｗ＝可視記録装置の角度サイズの幅、ｈ＝前記可視記録装置の角度サイズの高さ）を自動的に調整するステップと
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記円の半径がそれぞれのブロックの長さの３５％である、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のブロブのうちの最大領域を決定することにより、前記信号ディスプレイを突き止める、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
可視記録装置用の前記パンおよびチルトを自動的に調整するステップが、
第１のチルトと第１のパン位置とを選択するステップと、
前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンするステップと、
パン位置をすべて試したかどうかをチェックするステップと、
すべてのパン位置を試した場合に前記第１のチルトが水平位置にあるかどうかを判定するステップと、
前記第１のチルトが水平位置にある場合にｈ（前記可視記録装置の角度サイズの高さ）／２の値だけ前記第１のチルトを上方へ移動することによって新しいチルトを決定するステップと
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
すべてのパン位置を試したわけではない場合に、前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンするステップを繰り返す、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のチルトが前記水平位置より上である場合に、前記新しいチルトが前記水平位置より下であり且つ前記第１のチルトと対称的な位置にある、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のチルトが前記水平位置より下である場合に、
前記第１のチルトが前記水平位置より上ではないと判定するステップと、
前記第１のチルトと対称的な位置にあり且つ前記水平位置より上である前のチルトを見つけるステップと、
前記前のチルトに対してｈ（前記可視記録装置の角度サイズの高さ）／２だけ前記第１のチルトを上方に移動することによって可能なチルトを作成するステップと、
前記可能なチルトが前記水平位置に対して垂直方向になっているかどうかを判定するステップと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記可能なチルトが前記垂直位置になっている場合に、すべてのチルトを試す、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記可能なチルトが前記垂直位置になっていない場合に、前記可能なチルトが次のチルトになる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
信号ディスプレイを含む信号送信装置と可視記録装置を含む信号受信装置との間での可視接続を確立するための方法であって、
生成信号テンプレートを使用して信号パターンを生成するステップと、
前記信号ディスプレイ上に前記信号パターンを表示するステップと、
前記可視記録装置と前記信号ディスプレイを調整し且つ割り当てられた時間内に前記信号ディスプレイ上の画像を交互に変更する交互表示プロセスを使用し、該交互に表示された可視画像を前記可視記録装置が検出しデコードして、前記可視記録装置コントローラは、前記信号ディスプレイの中心が前記可視記録装置から取り込んだ画像の中心になるように前記可視記録装置コントローラの前記配向を調整し、且つ前記信号ディスプレイの画像が十分大きくなるように前記可視記録装置コントローラの前記ズームを調整することによって前記信号送信装置と前記信号受信装置との間の可視接続を確立するステップであって、前記交互表示プロセスが黒、白、又はカラーで可視画像を交互にし、連続的な交互信号表示画像毎に交互画像差を計算し、次に該交互画像差を黒又は白の画像に変換し、最大領域を有する交互画像差を前記可視記録装置から取り込んだ画像とする、前記確立するステップと、
前記可視記録装置を使用して前記信号パターンの画像を獲得するステップと、
画像デコーダにより前記獲得した信号パターンをデコードするステップと
を含む、前記方法。
【請求項１６】
前記デコードするステップが、
前記信号パターンの前記画像を複数のブロックに分割するステップと、
前記分割されたブロックの中心を夫々決定するステップと、
前記決定されたブロックの中心および該ブロックに対応する半径を有する円を前記分割されたブロック内に夫々作成するステップと、
前記夫々の円内の平均画像強度を計算するステップと、
前記夫々の円内の平均画像強度を前記夫々の円の夫々のブロックの平均画像強度として使用するステップと、
所定の平均画像強度を基準として、前記夫々の円の夫々のブロックの前記平均画像強度から、前記ブロックが黒および白のいずれかであるかを決定するステップと、
前記決定された黒および白の強度に基づき作成された前記画像の黒白パターンをデコードするステップと
を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記交互表示プロセスが、
割り当てられた時間内に前記信号送信装置の前記信号ディスプレイ上の画像を交互に変更するステップと、
割り当てられた時間内に前記信号受信装置の可視記録装置によって複数の前記変更された画像を収集するステップと、
連続する前記変更された画像について、前記画像のピクセル毎に画像強度の画像差を計算するステップと、
前記画像差に基づき前記ピクセル毎に黒又は白の画像に変更するステップと、
前記可視記録装置を使用して前記画像差のそれぞれについて複数のブロブを収集するステップであって、前記ブロブはそれぞれが同一ピクセル値を有するところの複数の隣接ピクセルのグループである、前記収集するステップと
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記信号ディスプレイと前記可視記録装置を調整するステップが、
前記可視記録装置のパンおよびチルトを自動的に調整するステップと、
前記可視記録装置の角度サイズ（ｗ＝可視記録装置の角度サイズの幅、ｈ＝前記可視記録装置の角度サイズの高さ）を自動的に調整するステップと
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記円の半径がそれぞれのブロックの長さの３５％である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のブロブのうちの最大領域を決定することにより、前記信号ディスプレイを突き止める、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
可視記録装置用の前記パンおよびチルトを自動的に調整するステップが、
第１のチルトと第１のパン位置とを選択するステップと、
前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンするステップと、
パン位置をすべて試したかどうかをチェックするステップと、
すべてのパン位置を試した場合に前記第１のチルトが水平位置にあるかどうかを判定するステップと、
前記第１のチルトが水平位置にある場合にｈ（前記可視記録装置の角度サイズの高さ）／２の値だけ前記第１のチルトを上方へ移動することによって新しいチルトを決定するステップと
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
すべてのパン位置を試したわけではない場合に、前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンするステップを繰り返す、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のチルトが前記水平位置より上である場合に、前記新しいチルトが前記水平位置より下であり且つ前記第１のチルトと対称的な位置にある、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１のチルトが前記水平位置より下である場合に、
前記第１のチルトが前記水平位置より上ではないと判定するステップと、
前記第１のチルトと対称的な位置にあり且つ前記水平位置より上である前のチルトを見つけるステップと、
前記前のチルトに対してｈ（前記可視記録装置の角度サイズの高さ）／２だけ前記第１のチルトを上方に移動することによって可能なチルトを作成するステップと、
前記可能なチルトが前記水平位置に対して垂直方向になっているかどうかを判定するステップと
を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記可能なチルトが前記垂直位置になっている場合に、すべてのチルトを試す、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記可能なチルトが前記垂直位置になっていない場合に、前記可能なチルトが次のチルトになる、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に通信に関し、より具体的には、コンピュータとその他のパーベイシブ処理装置との無線通信のためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
処理装置がより安価かつより小型になるにつれ、汎用デスクトップ・コンピュータは、テレビ電話、対話式キオスクなどの新世代の埋込型デバイスまたは「スマート」装置や、インテリジェント冷蔵庫、スマートＴＶ、インテリジェント食器洗い機などの埋込型家庭用デバイスに道を譲り始めている。埋込型デバイスは、これらの装置を「インテリジェント」なものにする計算機能が組み込まれた装置である。
【０００３】
埋込型デバイスは、より広範に使用されるようになるにつれ、互いに通信し、情報交換できることが必要になる。たとえば、テレビ電話は、効果的な通信のために他のテレビ電話とともに情報を送受信できなければならない。
【０００４】
コンピュータ間の通信は通常、通信ネットワークによって行われるが、その通信ネットワーク内でコンピュータは配線によって互いに接続されるかまたは周辺装置に接続されている。この技法にはいくつかの短所がある。たとえば、パラレル・プリンタ・ポートなどのケーブル接続インタフェースは、確実にデータを転送できる距離が限られている。また、より長い距離の配線通信に使用する同軸ケーブルは、比較的高価な端末インタフェースを必要とし、したがって、周辺装置をコンピュータに接続するために広範に使用されているわけではない。そのうえ、コンピュータ同士が直結されている場合、そのコンピュータの物理的位置の移動または変更を行うには、再配線および再設置が必要になる。
【０００５】
従来技術では、コンピュータ間の通信と同様の埋込型デバイス間の通信ならびに既存の無線通信技術を教示している。たとえば、米国特許第５６１３０７０号では、パラレルおよびシリアル通信バスと、マスタおよびローカル・ルータとを使用してデータおよびコンピュータ通信ネットワークに対する改良された通信を可能にするためのシステムを開示している。前記ネットワークによる通信は、複数のサブシステム・ボードとともにマスタ・システム・ボードの使用を含む。
【０００６】
米国特許第５３６９７５５号では、複数のデータ伝送線と、通信バスに接続された複数の伝送ノードとを有する複数のコンテンツ誘導トランザクション・オーバラップ（ＣＩＴＯ）通信チャネルを使用するコンピュータ通信バス・システムを開示している。各伝送ノードは、通信バス上で伝送すべきマルチビット・データを供給するデータ・ソースと、マルチビット・データを各種マルチビット・コード化データ・フォーマットにコード化または変換するための複数のデータ変換器と、コンテンツ誘導トランザクション・オーバラップ（ＣＩＴＯ）プロトコルを使用して各種データ伝送線上で変換済みデータを伝送するための複数のＣＩＴＯ送信機とを有する。ＣＩＴＯ送信機は、ＣＩＴＯプロトコルを使用して、異なる順序で各伝送線上で同じデータを伝送する。
【０００７】
埋込型デバイス間の通信のもう１つの形態は無線通信である。既存の無線技術としては、マイクロ波システム、赤外線レーザ・システム、スペクトル拡散を含む。しかし、これらの手法にはいずれも、放射線放出による健康上の懸念や信号の干渉を含む、様々な短所がある。
【０００８】
マイクロ波は無線通信用の技術としては最も古いものである。何十年もの間、ほとんどの主要通信会社は、電話通信、データ、ビデオの伝送のために、自社ネットワーク内でマイクロ波システムを使用してきた。しかし、この形態の無線通信には重大な短所がある。たとえば、マイクロ波信号は直線状に移動し、大型の人工構造物、丘、山などの障壁の周りを容易に回折しない。マイクロ波エネルギーが木や木造家屋を通過すると、何らかの減衰が発生する。また、マイクロ波（放射線の一形態）への被爆は健康上の危険をもたらし、神経、胎児、ＤＮＡの損傷、白内障、行動障害、血液化学の変化、免疫防衛障害を引き起こす可能性がある。
【０００９】
たとえば、米国特許第４９３３６８２号では、干渉方向にヌルを有するポイントツーポイント・マイクロ波通信サービスのアンテナ・パターンを開示している。これは各ポイントでもう一方のポイントに向けられたマイクロ波アンテナ・システムを含み、少なくとも１つのポイントにあるアンテナ・システムの放射線パターンは他のマイクロ波通信サービスとの信号交換を回避するためにそのサービスのアンテナの方向に実質的なヌルを有している。ここで前記１つのポイントに設けられたアンテナ・システムは実質的に等しい指向性放射線パターンを有する２つのアンテナ・エレメントを有し、これらのエレメントは、その動作周波数の少なくとも複数の波長になるように配向され、一定の距離の間隔があけられている。従ってこれらのエレメントの放射線パターンがオーバラップして、パターンの干渉の結果発生する正味放射線パターンを発生し、その正味パターンは、前記サービスのもう一方のポイントの方向に実質的なローブを有し、他のマイクロ波通信サービスのアンテナの方向に実質的なヌルを有する。
【００１０】
無線通信のもう１つの形態はスペクトル拡散である。スペクトル拡散では、統制が解除された無線周波数を使用し、直接シーケンスと周波数ホッピングという２通りの形態になる。直接シーケンスでは、直接伝送に一定周波数を使用することを必要とする。しかし、この形態のスペクトル拡散は、その周波数が一定の信号を使用するので、破局的干渉などの問題を被りやすい。所望の信号の周波数上またはその付近で他の信号が伝送されたときに破局的干渉が発生する。また、一定周波数信号は傍受しやすく、したがって、送信側と受信側で情報を機密に保持しなければならないような応用例には適していない。
【００１１】
周波数ホッピング伝送は、開放された周波数を捜し、特定の複雑な数学関数により瞬間的な間隔で周波数間をホップする。この形態のスペクトル拡散は直接シーケンスより安全であるが、その数学関数が無許可の人またはエンティティの手の届かないところに保持されている場合に限り、伝送が安全になる。また、無線周波放出はある種の電磁エネルギーまたは放射線であり、したがって、健康上の危険や、放射線被曝による懸念の原因になる可能性がある。
【００１２】
米国特許第５８５４９８５号では、周波数およびプロトコル鋭敏無線通信製品を記述するための適応全モード無線装置および方法と、それを形成するためのチップセットを開示しており、周波数鋭敏トランシーバと、その無線トランシーバと外部装置とを相互接続するためのディジタル・インタフェース回路と、プロトコル信号によって決定される伝送プロトコルの１つに応じてその無線トランシーバを操作するためのプロトコル鋭敏操作回路と、選択した無線通信ネットワークにアクセスし、ユーザ定義基準に応答して周波数制御信号およびプロトコル制御信号を生成するための適応制御回路とを含む。
【００１３】
米国特許第５７６１６２１号では、無線サービス・プロバイダが所与の地域内の他の無線サービス・プロバイダから無線周波数を「借用」できるような方法で同じ地域内の複数の全モード無線製品と対話するように適合された無線サービス・プロバイダのネットワークを操作するネットワークおよび方法を開示している。
【００１４】
無線通信のもう１つの形態は赤外線レーザ通信システムであり、これは、Ｔ−１〜６２２Ｍｂｐｓの速度でデータ、音声、ビデオをケーブルなし伝送するために世界中の多数の設備で使用されている。このようなシステムは、最高６０００メートル（３．６９マイル）までの距離のビル間で透過かつ費用効果の高い接続を可能にする。このような自由空間の光学レーザ通信システムは、電磁放射線により通信する大気による無線接続である。赤外線レーザ・システムは基本的には光ファイバ・ケーブルと同じように機能するが、ガラス繊維ではなくオープン・スペースによってビームが伝送される。このシステムは、標準的なデータまたは通信信号を受け取り、それをディジタル・フォーマットに変換し、それを自由空間によって伝送することにより動作する。２通りのパラレル・ビームを使用するが、一方は送信用であり、もう一方は受信用である。この信号の伝送に使用する搬送波は赤外線であり、高出力ＬＥＤまたはレーザ・ダイオードのいずれかによって生成される。しかし、この形態の無線通信の短所は、特に、赤外線によって互いに通信する多数の装置が存在し、それがマイクロ波より高い周波数を有するような密閉空間において、放射線の放出による健康上の危険の可能性である。
【００１５】
米国特許第５２４７３８０号では、パーソナル・コンピュータおよび関連周辺装置のグループが赤外線信号によって互いに通信可能な赤外線データ通信ネットワークを開示している。このシステムは、どの端末でもエラー率の低下なしに他の１つまたは複数の端末との通信を選択できるようにする、エラー訂正およびパケット交換プロトコルを使用する。エラーなし伝送は、エラー訂正コード化およびハンドシェーク・プロトコルによって維持される。このパケット交換プロトコルにより、どの端末も蓄積交換中継器として機能することができ、その結果、システムはビーム妨害の影響をあまり受けなくなる。
【００１６】
埋込型デバイスがより平凡なものになるにつれ、家庭およびオフィスは、互いに通信することが必要なより多くの様々なインテリジェント器具によって占有されるようになる。現行の無線通信技法を使用することは、比較的小さい密閉空間では放射線を放出する出力が高いために健康上の危険になる可能性がある。量が増えると、密閉空間内のマイクロ波およびスペクトル拡散電波は互いに干渉する可能性がある。したがって、埋込型デバイスが互いに通信できるようにする効率が良く正確な非放射無線通信技法が非常に望ましい。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一目的は、有害な放射線なしに埋込型デバイス間で無線通信するための改良されたシステムおよび方法である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可視画像を使用する埋込型デバイス間の無線通信のためのシステムおよび方法を対象とする。本発明の一態様では、送信ＣＰＵおよび送信メモリを有する信号送信装置と、送信すべき信号パターンをコード化するための生成信号テンプレートと、前記生成信号テンプレートによってコード化された信号パターンを表示するための信号ディスプレイと、前記信号ディスプレイの位置および配向を制御するための信号ディスプレイ・コントローラと、受信メモリおよび受信ＣＰＵを有し、前記信号送信装置と通信するための信号受信装置と、信号ディスプレイの信号パターンを感知するための可視記録装置と、信号パターンをデコードするための画像デコーダと、前記可視記録装置の配向およびズームを自動的に制御するための可視記録装置コントローラとを含み、前記信号送信装置と前記信号受信装置との通信が信号ディスプレイによって表示された可視画像を可視記録装置が検出しデコードすることによって確立される通信システムが提供される。より具体的には、信号送信装置に組み込まれた生成信号テンプレートが送信すべき可視信号パターンをコード化し、信号受信装置に組み込まれた画像デコーダが可視記録装置によって受信された信号をデコードする。
【００１９】
本発明の他の態様では、信号送信装置の信号ディスプレイと信号受信装置の可視記録装置を調整し、交互表示プロセスを使用して前記信号ディスプレイと前記可視記録装置との可視接続を確立するステップと、前記信号送信装置の生成信号テンプレートを使用して信号パターンをコード化するステップと、前記信号送信装置の信号ディスプレイから自由空間を介して信号パターンを視覚的に送信するステップと、前記信号受信装置の可視記録装置を使用して信号パターンの画像を受信するステップと、信号受信装置の画像デコーダを使用して信号パターンをデコードするステップとを含む、信号送信装置と信号受信装置との可視通信の方法が提供される。
【００２０】
本発明のさらに他の態様では、信号ディスプレイが可視記録装置との可視接続を確立するように、送信コントローラが信号ディスプレイの位置および配向を自動的に制御する。
【００２１】
本発明のさらに他の態様では、受信装置コントローラが可視記録装置の配向およびズームを自動的に制御する。より具体的には、信号送信装置の信号ディスプレイを見るために可視記録装置のパン、チルト、ズームを自動的に調整する。
【００２２】
本発明のさらに他の態様では、信号受信装置は、信号ディスプレイによって表示された変化画像を検出することにより、信号送信装置の信号ディスプレイを突き止める。より具体的には、信号受信装置は、所与の期間内にその信号ディスプレイを交互にするよう信号送信装置に要求する。次に信号受信装置は、交互画像の最大エリアを決定することにより、信号ディスプレイを突き止める。
【００２３】
本発明の上記その他の態様、特徴、長所については、以下に説明するかまたは以下に示す好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになるだろうが、その詳細な説明は添付図面に関連して読むべきものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
ここに記載する例示的なシステム・モジュールおよび方法ステップは様々な形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、専用プロセッサ、あるいはこれらの組合せで実現可能であることを理解されたい。好ましくは、本発明は１つまたは複数のプログラム記憶装置上で具体的に実施されるアプリケーション・プログラムとしてソフトウェアで実現される。このアプリケーション・プログラムは、適当なアーキテクチャを含むものであれば、どのようなマシン、装置、またはプラットフォームでも実行することができる。さらに、添付図面に示す構成システム・モジュールおよび方法ステップの一部は好ましくはソフトウェアで実現されるので、システム・コンポーネント（またはプロセス・ステップ）間の実際の接続は本発明がプログラミングされる方法に応じて様々になる可能性があることを理解されたい。本明細書の教示を考慮すると、当業者であれば、本発明の上記および同様の実施例または構成を企図することができるだろう。
【００２５】
次に図１を参照すると、このブロック図は、本発明の一実施形態による信号送信装置と信号受信装置との通信を可能にするためのシステム・アーキテクチャを示している。信号送信装置Ｔ１７０は、送信ＣＰＵ１５１と、信号受信装置Ｒ１７５に送信すべき信号に対応する様々なパターンを表示できる信号ディスプレイ１５０とを含む。生成信号テンプレート１５５は送信すべき信号パターンを生成するが、この信号パターンは送信メモリ１６０に記憶される。送信コントローラ１５７は、信号ディスプレイ１５０の位置および配向を制御する。
【００２６】
信号の送信が行われると、受信ＣＰＵ１２５を含む可視記録装置１０５は、信号ディスプレイ１５０によって表示される画像１５２の写真を撮る。受信コントローラ１１７は、可視記録装置１０５の位置および配向を制御する。送信コントローラ１５７と受信コントローラ１１７により、可視記録装置と信号ディスプレイとの可視接続を確立できるように、換言すれば、可視記録装置と信号ディスプレイが互いに突き止めることができるように、調整を行うことができる。次にフレーム・グラバ１１０はその画像を受信メモリ１４５に送信し、そこでその画像は記憶画像１３５として記憶される。次に画像デコーダ１１５によって画像分析プロセスが開始され、そこで信号がデコードされる。
【００２７】
図２は、本発明の一態様によりＴがＲと通信する、信号送信装置Ｔ用の通信プロセスの一例を示す流れ図である。このプロセスは、装置Ｔが装置Ｒと通信して装置Ｔの信号ディスプレイの位置および配向を決定するステップ（２０１）を含む。ステップ２０１の通信プロセスは、既存の無線技術を使用して実行するかまたは人間が手動で実行することができる。ステップ２５５では、装置Ｔは装置Ｒと通信して、Ｔの信号コード化戦略を決定する。装置Ｔは、その信号ディスプレイの位置および配向とその信号コード化メカニズムを決定した後、信号がＴからＲに送信される可視通信プロセス２７５を実行する。
【００２８】
図３は、本発明の一態様によりＲがＴと通信する、信号受信装置Ｒ用の通信プロセスの一例を示す流れ図である。このプロセスは、装置Ｒが装置Ｔと通信して装置Ｒの可視記録装置の位置、配向、ズームを決定するステップ（３０１）を含む。ステップ３０１の通信プロセスは、既存の無線通信技術を使用して実行するかまたは人間が手動で実行することができる。ステップ３５５では、装置Ｒは装置Ｔと通信して、Ｒの信号デコード・メカニズムを決定する。これらのステップの後、装置Ｒは装置Ｔとの可視通信プロセス（３７５）を実行し、そこでＲはＴから信号を受信してデコードする。
【００２９】
図４の流れ図は、本発明の一態様によりＴの信号ディスプレイ１５０の位置および配向を決定して装置Ｒとの通信チャネルを可能にするためのステップ２０１のプロセスの一例を示している。初めに、信号送信装置Ｔと信号受信装置Ｒとの間にオクルージョン（すなわち、物理的障害）がまったくないように信号送信装置Ｔの位置を決定する（ステップ４０１）。次に、信号送信装置Ｔの信号ディスプレイがほぼまっすぐに信号受信装置Ｒに面するように信号送信装置Ｔの信号ディスプレイ１５０の配向を調整する（ステップ４０５）。毎回、様々な配向を試行する。次に装置Ｔの信号ディスプレイの次の候補ディスプレイ配向を作成する（ステップ４５５）。ディスプレイ配向を選択した後、信号ディスプレイ１５０はその表示をたとえば黒と白とで交互にし、交互表示または「変化ブロブ」の領域を検出するよう装置Ｒに要求し、同時に、装置Ｒはその可視記録装置によって取られた画像に基づいて交互表示の領域を検出することになる（ステップ４６５）。
【００３０】
交互表示の領域が最大であるときの信号ディスプレイＴの配向は装置Ｒによって記録される（ステップ４７５）。次に、十分な配向を試行したかどうかを確認する（ステップ４８５）。十分な配向を試行していない場合、ステップ４５５に戻り、そこでプロセスを繰り返す。十分な配向を試行した場合、信号受信装置によって計算された領域が最大である場合の信号送信装置Ｔの配向はＴによって記録される（ステップ４９５）。これは、Ｔの信号ディスプレイがＴの信号ディスプレイの中心と信号受信装置Ｒの可視記録装置の中心を接続する線に垂直であるときの配向である。
【００３１】
ステップ４５５のプロセスを示す詳細な説明の一例を図１９に示す。図１９は、可能なすべての候補方向を生成するプロセスを示している（各候補方向は、上記の図４に示すプロセスで個別に試行する）。たとえば、Ｔの信号ディスプレイの配向がステップ４０５の＜ｐ*，ｔ*＞である場合、すべての候補方向は以下に記載する例示的なプロセスによって与えられる。（方向＜ｐ*，ｔ*＞も候補方向になりうることを理解されたい。）まず、ｐ*およびｔ*の配向を１５°だけ変更し、その結果、Δｐ＝−１５°、Δｔ＝−１５°になる（ステップ４０３）。したがって、候補方向は＜ｐ*＋Δｐ，ｔ*＋Δｔ＞で表される（ステップ４０７）。次に、１°ずつの増分でΔｐを増加する（ステップ４５７）。次に、Δｐ＞１５°であるかどうかを確認する（ステップ４６７）。ＮＯの場合、ステップ４０７からプロセスを繰り返す。ＹＥＳの場合、Δｐ＝０になる（ステップ４７７）。
【００３２】
次に、１°ずつの増分でΔｔを増加する（ステップ４８７）。各増加後に、Δｔ＞１５°であるかどうかを確認する（ステップ４９７）。ＮＯの場合、ステップ４０７からプロセスを繰り返す。ＹＥＳの場合、可能な候補はすべて作成されており、プロセスは図４のステップ４９５に移行する。
【００３３】
次に図５を参照すると、この流れ図は、本発明の一態様により装置Ｒの可視記録装置の位置、配向、ズームを決定する、図３のステップ３０１のプロセスの一例を示している。初めに、装置Ｒおよび装置Ｔを妨げる物体がまったくないように装置Ｒの位置を決定する（ステップ５０１）。次に、それが装置Ｔの信号ディスプレイの中心を指し示すように信号受信装置Ｒの可視記録装置の方向を調整し、それが信号送信装置Ｔの完全なビューを獲得するように可視記録装置のズームを調整するが（ステップ５１５）、ここで「完全なビュー」とは必ずしもセンタリングされないビューを意味することができる。装置Ｔの信号ディスプレイの中心がＲの可視記録装置によって取られた画像の中心に現れるように可視記録装置の方向を再調整する（ステップ５５５）。次に、装置Ｔの信号ディスプレイの適切なサイズのビューが達成されるように可視記録装置のズームを再調整する（ここで「適切なサイズの」または「適切なサイズ」とは信号ディスプレイによって示されるコード化情報が可視記録装置Ｒで分析するのに十分大きいサイズで表示されることを意味する）。
【００３４】
次に図６を参照すると、この流れ図は、本発明の一態様によりＴの信号ディスプレイを見るためにＲの可視記録装置のパン、チルト、ズームを自動的に調整する、ステップ３０１のプロセスの一例を示している。
【００３５】
初めに、装置Ｒ（１７５）は装置Ｔ（１７０）に信号を送信し、所与の期間内に、たとえば、５秒ごとに、Ｔの信号ディスプレイ（１５０）のカラーをたとえば黒と白とで交互にするようＴに要求する（ステップ６０１）。次に、Ｒの可視記録装置の角度を第１の可視角度サイズになるように設定する（６１５）。また、Ｒの可視記録装置の目視方向を第１の方向になるように設定する（ステップ６５５）。次に、Ｒの可視記録装置から取り込んだ画像を検査して、信号装置Ｔの交互表示または画像内の「変化ブロブ」を識別する（ステップ６５７）。次に装置Ｒは、装置Ｔの交互表示が画像から見つかるかどうかを判定する（ステップ６５９）。
【００３６】
装置Ｔの信号ディスプレイが見つからない場合、Ｒの可視記録装置用として新しい目視角度サイズおよび目視方向を選択することができる（ステップ６７１）。次に、何らかのオクルージョンが検出されたかどうかを判定する（ステップ６７７）。オクルージョンが検出された場合、ステップ５０１を繰り返す。オクルージョンがまったくない場合、プロセスはステップ６５７に戻り、そこでステップを繰り返す。
【００３７】
装置Ｔの信号ディスプレイが見つかった場合、Ｔの信号ディスプレイの中心がＲの可視記録装置から取り込んだ画像の中心になるようにＲの可視記録装置の目視方向を調整することができ、Ｔの信号ディスプレイの画像が十分大きくなるようにズームを調整するが、「十分大きい」とはたとえば、ディスプレイ画面の画像がＲの可視記録装置によって取込み中の画像全体の少なくとも７５％になり、ディスプレイ画面の画像がＲの可視記録装置によって取り込んだ画像全体に完全に含まれることを意味する（ステップ６７５）。このステップの後、プロセスはステップ３５５に戻り、そこでステップを繰り返す。
【００３８】
装置ＲがＴの信号ディスプレイを見つけるために、Ｒの可視記録装置は、様々な各種目視方向および目視角度を試行しなければならない。次に図７を参照すると、この流れ図は、本発明の一態様で装置Ｒ用の次の目視方向および角度サイズを選択する、図６のステップ６７１のプロセスの一例を示している。例示として、可視記録装置Ｒの現行角度サイズ＜ｗ，ｈ＞の場合、可視記録装置の現行目視方向は＜ｐ，ｔ＞になる（ステップ７０１）。ここで、たとえば、ｗは可視記録装置の角度サイズの幅を表し、ｈは可視記録装置の角度サイズの高さを表し、ｔ（チルト）は強調している垂直方向と可視記録装置の目視方向との角度であり、ｐ（パン）は北方向（２次元平面上）と可視記録装置の目視方向との反時計回りの角度である。次に、可能なすべての目視方向を試行したかどうかを判定する（ステップ７１５）。
【００３９】
可能なすべての目視方向を試行した場合、次の目視角度サイズ＜ｗ*，ｈ*＞を選択する（ステップ７５５）。次に、可能なすべての目視角度サイズを試行したかどうかを判定する（ステップ７７７）。ＹＥＳの場合、オクルージョンが検出されたという結果になる（７９５）。ＮＯの場合、次の目視角度サイズ＜ｗ*，ｈ*＞を試行し、目視方向は初期目視方向＜ｐ，ｔ＞になる（ステップ７７９）。
【００４０】
すべての目視方向を試行したわけではない場合、次の目視方向＜ｐ*，ｔ*＞を選択する（ステップ７７５）。角度サイズは＜ｗ，ｈ＞のままになり、目視方向は＜ｐ*，ｔ*＞になる（ステップ７９１）。
【００４１】
本発明の一態様では、Ｒの可視記録装置の角度サイズを自動的に選択する。次に図８を参照すると、この流れ図は、Ｒの可視記録装置用の次の目視角度サイズを自動的に選択する、図７のステップ７５５のプロセスの一例を示している。初めに、Ｒの可視記録装置は、Ｔの信号ディスプレイによって引き起こされた変化ブロブの適切なサイズを決定する（ステップ８０１）。この決定は「オフライン」で行うことができ、このステップがプロセス内の他のステップを通過せずに個別に実行可能であることを意味する。Ｒの可視記録装置の角度サイズが最大である場合、Ｒの可視記録装置とＴの信号ディスプレイとの受入れ距離範囲Ｎ0およびＦ0を決定する（ステップ８１５）。この受入れ距離範囲は、Ｔの信号ディスプレイを識別し、そのコード化情報を分析できる範囲であり、信号ディスプレイの適切なサイズのビューを有することが必要である。Ｎ0は信号ディスプレイの適切なサイズのビューが得られる最も近い距離を表し、Ｆ0は信号ディスプレイの適切なサイズのビューが得られる最も遠い距離を表す（この場合も「適切なサイズの」とは、信号ディスプレイのコード化情報を分析できるような十分大きいサイズを意味する）。Ｙの可視記録装置に対して信号ディスプレイの所与の受入れ距離範囲がＸである場合、例証するために、Ｘがこの範囲の外にあれば、それは非常に高度の確実性でＹの可視記録装置によって検出され得ないだろう。たとえば、可視記録装置の固定角度サイズがＹである場合、Ｘの信号ディスプレイがＹに近すぎると、Ｘのディスプレイの画像は大きすぎてＹの可視記録装置の画像画面に入らない可能性がある。したがって、ＹがＸの良好なビューを獲得できるように、ＸとＹとの距離は十分大きくなければならない（すなわち、Ｘのディスプレイの画像は大きすぎてはならない）。Ｔの信号ディスプレイのサイズが既知である場合、受入れ距離範囲は計算するかまたはオフラインで実験に基づいて求めることができる。
【００４２】
次に、可視記録装置の候補または「ｉ番目」の角度サイズを決定する（ステップ８５５）。これは、Ｎ0、Ｆ0と可視記録装置の初期角度サイズを考慮する公式を使用して自動的に求めることができる。この角度サイズ選択プロセスの目的は、オーバラップなしでその環境の距離全体をカバーできるような１組の角度サイズまたはズームを選択することである。距離全体をカバーするということは、Ｔの如何にかかわらず、Ｔの「適切なサイズ」のビューを獲得できるＲの角度サイズが１つ存在することになることを意味する。たとえば、信号ディスプレイからの所与の距離の場合、可能な限り少ない角度サイズ（「ズーム」）を選択することが望ましく、この角度サイズは依然として可視記録装置が信号ディスプレイの適切なサイズのビューを獲得できるようにするものであるが、この場合も「適切なサイズのビュー」とは信号ディスプレイの画像全体が可視状態であり、信号ディスプレイのコード化情報を分析できるように十分大きいサイズになっていることを意味する。
【００４３】
以下の公式は、可視記録装置のｉ番目の角度サイズを選択する際に使用することができ、式中、［ｗ，ｈ］＝角度サイズであり、［ｗ0，ｈ0］は所与の初期角度サイズを表す。
【数１】
0003690739.tif 000002
このようにして、１組の角度サイズ［ｗ0，ｈ0］、［ｗ1，ｈ1］、．．．［ｗq，ｈq］を獲得することができる。可視記録装置の次の角度サイズは、上記の公式から求めた候補角度サイズから選択する（ステップ８７５）。
【００４４】
図７のステップ７７５で示したように、Ｒの可視記録装置のすべての目視方向を試行したわけではない場合、新しい目視方向を選択することができる。本発明の一態様では、Ｒによって次の目視方向を自動的に選択することができる。次に図９を参照すると、この流れ図は、所与のカメラ角度サイズ［ｗ，ｈ］の場合にＲの可視記録装置の目視方向、パン、チルトを自動的に選択する方法を示している。
【００４５】
例示のため、選択した第１のチルトは水平であり、第１のパンは任意の方向Ｐ0を指すことができる（ステップ９００）。Ｒの可視記録装置はｐ（ｔ）という量だけ時計回りにパンされるが、このｐ（ｔ）は計算量にすることができる。新しい値ｐ（ｔ）が元の値Ｐ0を渡した場合、現行チルト（水平）用のパンの値をすべて試しており、値ｐ（ｔ）がＰ0を渡さなかった場合、ｐ（ｔ）は次のパンになる（ステップ９０１）。
【００４６】
ステップ９０５では、すべてのパン方向を試したかどうかを判定する。ＹＥＳの場合、現行チルトが水平であるかどうかを判定する（ステップ９１５）。現行チルトが水平である場合、チルトはｈ／２だけ上昇し、これは次のチルトになる（ステップ９５１）。現行チルトが水平ではない場合、そのチルトが水平より上であるかどうかを判定する（ステップ９５０）。現行チルトが水平より上である場合、次のチルトは、水平より下であり、現行チルトに対して対称的なものになる（ステップ９５５）。現行チルトが水平より下である場合、ステップ９７１で現行チルトに対して対称的であり、水平より上である前のチルトを決定する。このチルトは前のチルトに対してｈ／２だけ上昇するが、このチルトが元の水平位置に対して垂直方向を渡す場合、このチルトをすべて試している。このチルトが前記垂直方向を渡さない場合、それは次のチルト値になる。次に、このチルトをすべて試したかどうかを判定する（ステップ９７５）。このチルトをすべて試したわけではない場合、ステップ９０１を繰り返して次のパンを選択し、そこでプロセスを繰り返す。このチルトをすべて試した場合、プロセスはステップ７９１に戻る（ステップ９７６）。
【００４７】
以下の式は、ｐ（ｔ）という量を計算する方法の一例として使用することができ、式中、ｐは所与のチルトｔの場合のパンを表す（ステップ９０１）。
【数２】
0003690739.tif 000003
【００４８】
Ｒの可視記録装置がＴの信号ディスプレイを検出するために、本発明では、Ｔの信号ディスプレイがその表示をたとえば黒と白とで交互にし、連続的な交互信号表示画像ごとに画像差を計算する方法を使用する。次にこの画像差を黒または白の画像に変換し、Ｒの可視記録装置はこのような交互画像差「ブロブ」をサーチして収集する。ブロブとは、それぞれが同一ピクセル値を有する、複数の隣接ピクセルのグループである。次に図１０を参照すると、この流れ図は図６のステップ６５７のプロセスの一例を示しており、そこで装置ＲはＴの信号ディスプレイからの交互画像差ブロブを識別して検証する。
【００４９】
まず、装置Ｒは、所与の期間内に、たとえば、５秒以内にその信号ディスプレイを黒と白とで交互にするよう信号送信装置Ｔに要求する（ステップ１００１）。次にＲの可視記録装置は割り当てられた時間内に複数の画像を収集し、たとえば、４．５秒ごとに５つの画像を収集する（ステップ１０１１）。次に５つの連続画像間の画像差を計算するが、この場合の結果は４通りの画像差になるだろう（ステップ１０１５）。画像差を計算するプロセスを例示するため、解像度が１００×１００の所与の黒白画像（合計１００００個のピクセルを有する）の場合、各ピクセルは座標（ｘ，ｙ）で識別されるが、この場合、１＜ｘ＜１００かつ１＜ｙ＜１００である。各座標（ｘ，ｙ）は０〜２５５の間の強度値も有し、この場合、たとえば、０という値はピクセルが黒であることを意味し、２５５という値はピクセルが白であることを意味する。たとえば、その画像の中心ピクセル５０×５０は、０という画像強度を有する可能性がある。他の画像の中心ピクセル［５０，５０］は２５５という画像強度を有する可能性がある。したがって、この例の２つの画像の中心ピクセル間の差は２５５になる。２つの画像ＡおよびＢの場合、その画像差は画像Ｃになり、その場合、Ｃの任意のピクセルの強度はＡおよびＢの対応するピクセルの強度の差になる。
【００５０】
可視記録装置が収集した画像がカラーである場合、その画像差もカラーになる。この場合、ピクセル座標（ｘ，ｙ）は赤、緑、青の各カラーについて３つの成分値、たとえば、（ｒ，ｇ，ｂ）を有する。赤、緑、青の各カラーは０〜２５５の強度範囲を有する。任意の座標（ｘ，ｙ）の場合、（ｘ，ｙ）にある２つの画像の画像差は（｜ｒ1−ｒ2｜，｜ｇ1−ｇ2｜，｜ｂ1−ｂ2｜）になる。結果として得られる画像Ｃは依然としてカラー画像であり、この場合、（ｒ，ｇ，ｂ）は第１の画像における（ｘ，ｙ）の強度であり、（ｒ2，ｇ2，ｂ2）は第２の画像における（ｘ，ｙ）の強度である。
【００５１】
次にこれらのカラー画像を各ピクセルの強度値に基づいて白黒画像に変更する（ステップ１０５５）。たとえば、画像差が５５を上回るときにそのピクセルに白というカラーが与えられ、そうでない場合、黒になると指定することができる。たとえば、例示のため、
【数３】
0003690739.tif 000004
＜５５である場合、この差画像の（ｘ，ｙ）における強度は０になり、そうでない場合、２５５になる。次に交互画像差または変化ブロブを収集し、最大領域を有する変化ブロブはＴの信号ディスプレイの画像になる（ステップ１０７５）。
【００５２】
図１１は、図２のステップ２５５に示すように本発明の一態様における信号送信装置Ｔ用のコード化戦略決定プロセスである。例示のため、Ｔのディスプレイ装置の解像度を５０×５０に設定する。これは、Ａ［５０］［５０］として示す（ステップ１１０１）。次に、Ａ［５０］［５０］の水平値および垂直値を１０で割る。その結果はＡ［５］［５］になり、図１２に示すように合計２５個の個別ブロック１２０１を有する。この例では、各ブロック内のピクセルの強度値は同じになり、（２５５，２５５，２５５）または（０，０，０）のいずれかになる（ステップ１１０５）。この場合、各ブロックはたとえば黒または白という２通りの値を有するので、信号ディスプレイがコード化できる合計情報は２25になる（ステップ１１１５）。次に、Ａ［５０］［５０］で表されるパターンの１つに送信すべき情報を割り当てる（ステップ１１５５）。次に割り当てられた情報のパターンを表示する（ステップ１１５５）。
【００５３】
次に図１３を参照すると、この流れ図は、本発明の一態様で位置および半径ルックアップ・テーブルを構築する方法の一例を示している。この流れ図は、ステップ３５５に示すように、装置Ｒの信号デコード・メカニズムを決定する詳細な方法の一例である。初めに、Ｔの信号ディスプレイから１つのブロックを選択する（ステップ１３０１）。Ｔの信号ディスプレイの残りのブロックの強度を一定に保持し、選択したブロックの強度を交互にする（ステップ１３０５）。次に装置Ｒの可視記録装置は画像を取り込み、変化ブロブ検出方法（図１０に記載）を使用して、その強度が交互になるブロックを検出する（ステップ１３１５）。「変化ブロブ」または交互画像の中心を見つけ、その中心に含まれるすべてのピクセルがそのブロブに属すようにブロブの周りに円を描く（ステップ１３５５）。円の中心はそれが存在するブロックの中心になり、円の半径は位置および半径ルックアップ・テーブルに記録される半径になる。図１４は、この位置および半径ルックアップ・テーブルの例示的な図を示している。本発明の好ましい一実施形態では、円の半径は１つのブロックの長さの０．３５以下でなければならない。
【００５４】
図１５は、本発明の一態様により、ステップ２７５および３７５に示すように装置Ｔと装置Ｒの可視通信プロセスの一例を示す流れ図である。初めに、信号送信装置Ｔは送信すべき信号Ｓを決定する（ステップ１５０１）。次に装置Ｔは信号Ｓを２次元のパターン・マトリックスＩ［ｍ，ｎ］（ｒ，ｇ，ｂ）にコード化するが、この場合、Ｉ＝強度であり、［ｍ，ｎ］はピクセルの位置を表し、（ｒ，ｇ，ｂ）は赤、緑、青をそれぞれ表す（ステップ１５０５）。次に装置ＴはＩ［ｍ，ｎ］（ｒ，ｇ，ｂ）で提示される情報を表示する（ステップ１５１５）。次に、信号受信装置Ｒは装置Ｔが表示した情報の画像を取る（ステップ１５５５）。次にステップ１５７５で装置Ｒは、Ｒの可視記録装置によって取られた画像を分析することによって信号をデコードする。
【００５５】
次に図１６を参照すると、この流れ図は、図１５のステップ１５７５で述べたように装置Ｒの可視通信信号デコード・プロセスの一例を示している。例証となる一例では、Ｒの可視記録装置は、装置Ｔからの表示されたグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を含む画像Ｂ［ｗ，ｈ］を取る。変数［ｗ，ｈ］はそれぞれ幅と高さを表す。一例として、画像Ｂ［ｗ，ｈ］の幅と高さは１５０×１５０にする（ステップ１６０１）。次に装置Ｒは、位置および半径ルックアップ・テーブルにより装置Ｔのディスプレイのすべてのブロックの画像の中心の位置を決定する（ステップ１６０５）。次に上記のステップ１６０５で決定した中心にセンタリングして円を描くが、これらの円の半径は位置および半径ルックアップ・テーブルから読み取れるはずである（ステップ１６１５）。
【００５６】
各円ごとに装置Ｒは、その円内の各ピクセル間の平均画像強度を計算する。次にすべての円について平均画像強度を計算する。これらの平均強度はそれぞれのブロックの平均強度と見なす（ステップ１６５５）。次に装置Ｒはすべてのブロックの平均強度を、それぞれが（ｂ＿ｗ＿ｉ）によって表される黒と白の強度に変更する。ｂ＿ｗ＿ｉが所与の量、たとえば５０より小さい場合、元のブロックを黒としてコード化し、そうではない場合、白としてコード化すると決定することができる（ステップ１６７５）。次に、ステップ１６７５で形成した上記の黒白パターンを装置Ｒによりデコードすることにより、Ｔから送信された信号Ｓをデコードする（ステップ１６９５）。
【００５７】
図１７はステップ１６５５の例示的な図を示しており、同図で１７０１は可視記録装置Ｒから見たビュー全体を表している。１７０５はＴのディスプレイ画面の例示的な画像を示し、グレー・スケール・ブロック１７１０はステップ１６５５で述べたようにそれぞれの計算平均画像強度を有するブロックを示している。
【００５８】
図１８はステップ１６７５の例示的な図を示しており、そこですべてのブロックの平均強度を黒または白の強度に変換する。たとえば、図１７からのブロック１７０１は図１７のグレースケールからここでは黒（１８０１）に変更されている。というのは、そのｂ＿ｗ＿ｉが５０より小さいからである。
【００５９】
本発明の一実施形態では、既存の無線周波通信技術が本発明の通信システムと共存する埋込型デバイスを考案することができる。たとえば、ある埋込型デバイスは、既存の技術、たとえばスペクトル拡散を使用して、他の埋込型デバイスとの初期接触を行うことができ、埋込型デバイス間でオクルージョンの欠落が判定されると、本発明に記載されている可視画像を使用する通信に切り替わることができる。他の例では、埋込型デバイスは、特に大量のデータを伝送するときに既存の無線通信技術を使用する可能性があるが、少量のデータを伝送するときに本発明の通信システムの使用に戻ることができる。有利なことに、これによってユーザが被爆する放射線の全量が低減される。
【００６０】
当業者であれば、本発明は好ましくはミラーを使用してオクルージョンまたは障害の周りの埋込型デバイス間で通信を可能にすることができることを理解されたい。本発明の他の実施形態では、埋込型デバイスは、埋込型デバイスの信号経路内で室内を歩いている人など、移動する障害の周りで信号を伝送することができる。
【００６１】
本発明の他の実施形態では、埋込型デバイス、たとえばコンピュータは、信号送信装置と信号受信装置の両方を有することができる。
【００６２】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００６３】
（１）送信ＣＰＵおよび送信メモリを有する信号送信装置と、
送信すべき信号パターンを生成するための生成信号テンプレートと、
前記生成信号テンプレートによって生成された前記信号パターンを表示するための信号ディスプレイと、
前記信号ディスプレイの位置および配向を制御するための信号ディスプレイ・コントローラと、
受信メモリおよび受信ＣＰＵを有し、前記信号送信装置と通信するための信号受信装置と、
前記信号ディスプレイの前記信号パターンを感知するための可視記録装置と、
前記信号パターンをデコードするための画像デコーダと、
前記可視記録装置の前記配向およびズームを自動的に制御するための可視記録装置コントローラとを含み、前記信号送信装置と前記信号受信装置との通信が前記信号ディスプレイによって表示された可視画像を前記可視記録装置が検出しデコードすることによって確立される通信システム。
（２）複数のミラーを使用して、両者の間に障害を有する信号送信装置と信号受信装置との間で信号パターンを伝送する、上記（１）に記載のシステム。
（３）信号送信装置と信号受信装置との可視通信の方法であって、
前記信号送信装置の信号ディスプレイと前記信号受信装置の可視記録装置を調整し、交互表示プロセスを使用して前記信号ディスプレイと前記可視記録装置との可視接続を確立するステップと、
前記信号送信装置の生成信号テンプレートを使用して信号パターンをコード化するステップと、
前記信号送信装置の前記信号ディスプレイから自由空間を介して前記信号パターンを視覚的に送信するステップと、
前記信号受信装置の前記可視記録装置を使用して前記信号パターンの画像を受信するステップと、
前記信号受信装置の画像デコーダを使用して前記信号パターンをデコードするステップとを含む方法。
（４）デコードする前記ステップが、
前記信号パターンの前記画像を複数のブロックに分割するステップと、
位置および半径ルックアップ・テーブルを使用して前記ブロックの中心を決定するステップと、
前記位置および半径ルックアップ・テーブルによって決定された対応する中心および半径を有する複数の円を前記ブロック内に作成するステップと、
前記円内の平均画像強度を計算するステップと、
前記円内の平均画像強度を前記円のそれぞれのブロックの平均画像強度として使用するステップと、
所定の値を使用して前記円のそれぞれのブロックの前記平均強度から複数の黒および白の強度を決定するステップと、
前記黒および白の強度によって作成されたパターンをデコードするステップとを含む、上記（３）に記載の方法。
（５）前記交互表示プロセスが、
割り当てられた時間内に送信装置の前記信号ディスプレイ上の画像を交互にするステップと、
割り当てられた時間内に受信装置の可視記録装置によって複数の交互画像を収集するステップと、
連続交互画像の画像差を計算するステップと、
ピクセル値に基づいて前記画像差を黒白画像に変更するステップと、
前記可視記録装置を使用して前記画像差のそれぞれについて複数のブロブを収集するステップとを含み、最大領域値を有するブロブが前記信号ディスプレイを表す、上記（３）に記載の方法。
（６）前記可視記録装置を調整する前記ステップが、
前記可視記録装置のパンおよびチルトを自動的に調整するステップと、
前記記録装置の角度サイズを自動的に調整するステップとを含む、上記（３）に記載の方法。
（７）前記円の半径がそれぞれのブロックの長さの３５％である、上記（４）に記載の方法。
（８）前記ブロブが、それぞれが同一のピクセル値を有する複数の隣接ピクセルのグループである、上記（５）に記載の方法。
（９）可視記録装置用の前記パンおよびチルトを自動的に調整する前記ステップが、
第１のチルトと第１のパン位置とを選択するステップと、
前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンするステップと、
パン位置をすべて試したかどうかをチェックするステップと、
すべてのパン位置を試した場合に前記第１のチルトが水平位置にあるかどうかを判定するステップと、
前記第１のチルトが水平位置にある場合にｈ／２の値だけ前記第１のチルトを上方へ移動することによって新しいチルトを決定するステップとを含む、上記（６）に記載の方法。
（１０）すべてのパン位置を試したわけではない場合に、前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンする前記ステップを繰り返す、上記（９）に記載の方法。
（１１）前記第１のチルトが前記水平位置より上である場合に、前記新しいチルトが前記水平位置より下になり、前記第１のチルトに対して対称的になる、上記（９）に記載の方法。
（１２）前記第１のチルトが前記水平位置より下である場合に、
前記第１のチルトが前記水平位置より上ではないと判定するステップと、
前記第１のチルトに対して対称的であり、前記水平位置より上である前のチルトを見つけるステップと、
前記前のチルトに対してｈ／２だけ前記第１のチルトを上方に移動することによって可能なチルトを作成するステップと、
前記可能なチルトが前記水平位置に対する垂直方向を渡すかどうかを判定するステップとを含む、上記（９）に記載の方法。
（１３）前記可能なチルトが前記垂直位置を渡す場合に、すべてのチルトを試す、上記（１２）に記載の方法。
（１４）前記可能なチルトが前記垂直位置を渡さない場合に、前記可能なチルトが次のチルトになる、上記（１２）に記載の方法。
（１５）処理装置間の通信のための方法ステップを実行するためにマシンによって実行可能な複数の命令からなるプログラムを具体的に実施する、マシンによって読取り可能なプログラム記憶装置であって、
生成信号テンプレートを使用して信号パターンを生成するステップと、
信号ディスプレイ上に前記信号パターンを表示するステップと、
可視記録装置と前記信号ディスプレイを調整し、交互表示プロセスを使用して前記処理装置間の可視接続を確立するステップと、
前記可視記録装置を使用して前記信号パターンの画像を獲得するステップと、
画像デコーダにより前記信号パターンをデコードするステップとを含む、プログラム記憶装置。
（１６）デコードするための前記命令が、
前記信号パターンの前記画像を複数のブロックに分割するための命令と、
位置および半径ルックアップ・テーブルを使用して前記ブロックの中心を決定するための命令と、
前記位置および半径ルックアップ・テーブルによって決定された対応する中心および半径を有する複数の円を前記ブロック内に作成するための命令と、
前記円内の平均画像強度を計算するための命令と、
前記円内の平均画像強度を前記円のそれぞれのブロックの平均画像強度として使用するための命令と、
所定の値を使用して前記円のそれぞれのブロックの前記平均強度から複数の黒および白の強度を決定するための命令と、
前記黒および白の強度によって作成されたパターンをデコードするための命令とを含む、上記（１５）に記載のプログラム記憶装置。
（１７）前記交互表示プロセスが、
割り当てられた時間内に送信装置の前記信号ディスプレイ上の画像を交互にするステップと、
割り当てられた時間内に受信装置の可視記録装置によって複数の交互画像を収集するステップと、
連続交互画像の画像差を計算するステップと、
ピクセル値に基づいて前記画像差を黒白画像に変更するステップと、
前記可視記録装置により前記画像差のそれぞれについて複数のブロブを収集するステップとを含み、最大領域値を有するブロブが前記信号ディスプレイを表す、上記（１５）に記載のプログラム記憶装置。
（１８）前記可視記録装置と前記信号ディスプレイを調整する前記ステップを実行するための前記命令が、
前記可視記録装置のパンおよびチルトを自動的に調整するための命令と、
前記記録装置の角度サイズを自動的に調整するための命令とを含む、上記（１５）に記載のプログラム記憶装置。
（１９）前記円の半径がそれぞれのブロックの長さの３５％である、上記（１６）に記載のプログラム記憶装置。
（２０）前記ブロブが、それぞれが同一のピクセル値を有する複数の隣接ピクセルのグループである、上記（１７）に記載のプログラム記憶装置。
（２１）可視記録装置用の前記パンおよびチルトを自動的に調整する前記ステップを実行するための前記命令が、
第１のチルトと第１のパン位置とを選択するステップと、
前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンするステップと、
パン位置をすべて試したかどうかをチェックするステップと、
すべてのパン位置を試した場合に前記第１のチルトが水平位置にあるかどうかを判定するステップと、
前記第１のチルトが水平位置にある場合にｈ／２の値だけ前記第１のチルトを上方へ移動することによって新しいチルトを決定するステップとを実行するための命令を含む、上記（１８）に記載のプログラム記憶装置。
（２２）すべてのパン位置を試したわけではない場合に、前記第１のパン位置にオーバラップしない位置を求めてパンする前記ステップを実行するための命令を繰り返す、上記（２１）に記載のプログラム記憶装置。
（２３）前記第１のチルトが前記水平位置より上である場合に、前記新しいチルトが前記水平位置より下になり、前記第１のチルトに対して対称的になる、上記（２１）に記載のプログラム記憶装置。
（２４）前記第１のチルトが前記水平位置より下である場合に、
前記第１のチルトが前記水平位置より上ではないと判定するステップと、
前記第１のチルトに対して対称的であり、前記水平位置より上である前のチルトを見つけるステップと、
前記前のチルトに対してｈ／２だけ前記第１のチルトを上方に移動することによって可能なチルトを作成するステップと、
前記可能なチルトが前記水平位置に対する垂直方向を渡すかどうかを判定するステップとを実行するための命令を含む、上記（２１）に記載のプログラム記憶装置。
（２５）前記可能なチルトが前記垂直位置を渡す場合に、すべてのチルトを試す、上記（２４）に記載のプログラム記憶装置。
（２６）前記可能なチルトが前記垂直位置を渡さない場合に、前記可能なチルトが次のチルトになる、上記（２４）に記載のプログラム記憶装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による信号送信装置と信号受信装置との通信を可能にするためのシステム・アーキテクチャのブロック図である。
【図２】本発明の一態様による信号送信装置Ｔ（１７０）用の通信プロセスの流れ図である。
【図３】本発明の一態様による信号受信装置Ｒ（１７５）用の通信プロセスの流れ図である。
【図４】本発明の一態様によりＴの信号ディスプレイの位置および配向を決定する、図２のステップ２０１のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図５】本発明の一態様により装置Ｒの可視記録装置の位置、配向、ズームを決定する、図３のステップ３０１のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図６】Ｔの信号ディスプレイを見るために装置Ｒの可視記録装置のパン、チルト、ズームを自動的に調整する、ステップ３０１のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図７】装置Ｒ用の次の目視方向および角度サイズを選択する、図６のステップ６７１のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図８】装置Ｒの可視記録装置用の目視角度サイズを自動的に選択する、図７のステップ７５５のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図９】本発明の一態様により装置Ｒの可視記録装置の所与の角度サイズ用の目視方向を自動的に選択する、図７のステップ７７５のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図１０】本発明の一態様により変化画像を検出して装置Ｔの信号ディスプレイを見つける、図６のステップ６５７のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図１１】本発明の一態様により装置Ｔが装置Ｒと通信してＴの信号コード化メカニズムを決定する、図２のステップ２５５のコード化戦略決定プロセスの一例を示す流れ図である。
【図１２】図１１のコード化戦略を示す例示的な図である。
【図１３】本発明の一態様により位置および半径サイズ・ルックアップ・テーブルを構築するための図３のステップ３５５のプロセスの一例を示す流れ図である。
【図１４】本発明の一態様による図１３の位置および半径サイズ・ルックアップ・テーブルを示す例示的な図である。
【図１５】本発明の一態様による装置Ｔと装置Ｒの可視通信プロセスの一例を示す流れ図である。
【図１６】本発明の一態様による図１５のステップ１５７５の装置Ｒ用の可視通信信号デコード・プロセスの一例を示す流れ図である。
【図１７】本発明の一態様による図１６のステップ１６５５を示す例示的な図である。
【図１８】本発明の一態様による図１６のステップ１６７５を示す例示的な図である。
【図１９】可能なすべての候補方向を生成する、図４のステップ４５５のプロセスの一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０５  可視記録装置
１１０  フレーム・グラバ
１１５  画像分析プロセス
１１７  受信コントローラ
１２５  ＣＰＵ
１３５  画像
１４５  受信メモリ
１５０  信号ディスプレイ
１５１  ＣＰＵ
１５５  生成信号テンプレート
１５７  送信コントローラ
１６０  送信メモリ
１７０  信号送信装置Ｔ
１７５  信号受信装置Ｒ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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