(57)【要約】【解決手段】  表示対象画像（３）の表示に対する物体（５）の位置を特定する装置（１０）は、複数のパターン部分に区分けされる位置パターン（１３）を生成する位置パターン生成器（１２）を備え、位置パターン部分の各々は複数のビットパターンの一義的なビットパターンを有し、ビットパターンは一般化グレイ符号化される。この装置（１０）はまた、位置パターン（１３）と少なくとも１つの表示対象画像（３）を合成して対応する合成画像を供給する合成部（４０）と、合成画像の画像区画を光学的に検知する光学センサ（１５）とを備え、画像区画は前記物体（５）の位置に関連している。さらに、この装置（１０）は、位置パターン（１３）のパターン部分に対応する少なくとも１つのビットパターンを画像区画から抽出して少なくとも１つの対応する抽出パターン部分を供給するフィルタ（１６）と、少なくとも１つの抽出ビットパターンに基づいて物体（５）の位置を特定する特定手段を備える。物体（５）の位置を特定するための方法も開示される。【選択図】図１
2015506006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示対象画像（３）の表示に対する物体（５）の位置を特定する装置（１０）であって、
少なくとも１つの表示対象画像（３）が入力される入力部（１１）と、
複数のパターン部分に区分けされる位置パターン（１３）であって、前記複数のパターン部分の各々が、一般化グレイ符号化された複数のビットパターンのうちの一義的なビットパターンを有する位置パターン（１３）、を生成する位置パターン生成器（１２）と、
前記位置パターン（１３）と前記少なくとも１つの表示対象画像（３）とを合成し、対応する合成画像を提供する合成部（１４）と、
前記合成画像の画像区画であって前記物体（５）の位置に関連のある画像区画を光学的に検知する光学センサ（１５）と、
前記画像区画から、前記位置パターン（１３）のパターン部分に対応する少なくとも１つのビットパターンを抽出し、少なくとも１つの対応する抽出パターン部分を提供するフィルタ（１６）と、
前記少なくとも１つの抽出ビットパターンに基づいて前記物体（５）の位置を特定する特定手段（１７）と
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１０）において、前記ビットパターンが、時間的ビットパターン、空間的ビットパターン、または時間的ビットパターンと空間的ビットパターンとの組み合せである、装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置（１０）において、少なくとも前記光学センサ（１５）は第１の個別ユニット（４０）の一部であり、前記第１の個別ユニット（４０）が、前記物体（５）の位置を特定するために必要な物体位置データまたは中間データを受信機（３８）に送信する送信機（３６）を含む、装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記合成部（１４）が前記表示対象画像（３）を前記位置パターン（１３）で変調するように構成された、装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記合成画像における位置パターン部が人間の知覚の閾値未満であり、振幅、色情報、空間的周波数および時間的周波数の少なくとも１つに関連して定義された特徴を有し、前記フィルタ（１６）が、前記位置パターン部の前記定義された特徴に対応する画像部を前記合成画像から抽出してそこから前記少なくとも１つの抽出パターン部分を推定するように構成された、装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記表示対象画像（３）が少なくとも第１の色チャネルおよび第２の色チャネルを有し、前記位置パターン生成器は、前記位置パターン（１３）において、前記第１の色チャネルの変調によって個々のパターン部分に対応付けられた位置情報の第１の空間座標、および前記第２の色チャネルの変調による位置情報の第２の空間座標を表すように構成された、装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記合成画像内の前記位置パターン（１３）が、人間が視認できる波長範囲内にある、装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記抽出パターン部分が、少なくとも部分的に前記画像区画内のパターン部分の重み付け合計に対応し、前記特定手段（１７）は、前記パターン部分の重み付け合計に基づいてビット確率パターンを形成するように構成され、前記ビット確率パターンが相対的に信頼性のあるビットパターン部および相対的に不確定なビットパターン部を示し、前記相対的に信頼性のあるビットパターン部が前記画像区画内の前記パターン部分のうちの１つのパターン部分またはいくつかのパターン部分に画像区画位置を限定し、前記相対的に不確定なビットパターン部が２以上のパターン部分に対する前記画像区画の中間位置を表す、装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記位置パターン生成器（１２）はマンチェスタ符号器を含み、前記位置パターン（１３）がマンチェスタ符号化される、装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記位置パターン生成器（１２）は、前記位置パターン（１３）に同期情報を挿入するように構成された、装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記位置パターン（１３）が位置パターンシーケンスの一部であり、前記表示対象画像（３）が画像シーケンスの一部であり、個々の前記パターン部分のビットパターンが前記位置パターンシーケンスにわたって分配される、装置。
【請求項１２】
表示対象画像（３）の表示に対して物体（５）の位置を特定するために表示対象画像（３）をレンダリングする画像処理装置であって、
表示対象画像（３）が入力される入力部（１１）と、
複数のパターン部分に区分けされる位置パターン（１３）であって、前記複数のパターン部分の各々が、一般化グレイ符号化された複数のビットパターンのうちの一義的なビットパターンを有する位置パターン（１３）を生成する位置パターン生成器（１２）と、
前記位置パターン（１３）と前記少なくとも１つの表示対象画像（３）とを合成し、対応する合成画像を提供する合成部（１４）と
を備える画像処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像処理装置において、前記位置パターン（１３）が位置パターンシーケンスの一部であり、前記表示対象画像が画像シーケンスの一部であり、前記複数のパターン部分の個々のビットパターンが前記位置パターンシーケンスにわたって分配されている、画像処理装置。
【請求項１４】
パターン検知装置（３０）であって、
表示対象画像（３）と位置パターン（１３）との組み合わせを含む合成画像の画像区画を光学的に検知する光学センサ（１５）と、
前記画像区画から前記位置パターン（１３）の、一般化グレイ符号化された少なくとも１つのパターン部分を抽出するフィルタ（１６）、
一般化グレイ符号化された前記パターン部分を復号し、復号された情報を供給する一般化グレイ復号器（３２）と、
前記復号された情報または前記表示対象画像（３）の表示に対する前記画像区画の位置を後で特定するためにそこから導出された情報を供給するインターフェイス（３４）と
を備えるパターン検知装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のパターン検知装置（３０）において、前記合成画像における位置パターン部が人間の知覚の閾値未満であり、振幅、色情報、空間的周波数および時間的周波数の少なくとも１つに関連して定義された特徴を有し、前記フィルタ（１６）が、前記位置パターン部の前記定義された特徴に対応する画像部を前記合成画像から抽出するように構成された、パターン検知装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載のパターン検知装置（３０）において、前記復号された情報を供給する前記インターフェイス（３４）は、前記物体（５）の位置を特定するために必要な物体位置データまたは中間データを受信機に送信する送信機を有する、パターン検知装置。
【請求項１７】
請求項１４から１６のいずれか１項に記載のパターン検知装置（３０）において、前記合成画像が前記表示対象画像および前記位置パターン（１３）の変調に基づくものであり、前記フィルタ（１６）が前記合成画像を復調するための復調器を含む、パターン検知装置。
【請求項１８】
請求項１４から１７のいずれか１項に記載のパターン検知装置（３０）において、前記位置パターン（１３）が少なくとも１つの時間的同期情報を含み、前記パターン検知手段（３０）は、前記同期情報に基づいて前記パターン検知装置（３０）を同期する同期手段を有する、パターン検知装置。
【請求項１９】
表示対象画像（３）の表示に対する物体（５）の位置を特定する方法であって、
複数のパターン部分に区分けされる位置パターン（１３）であって、前記パターン部分の各々が、一般化グレイ符号化された複数のビットパターンのうちの一義的なビットパターンを有する位置パターン（１３）、を生成し、
前記位置パターン（１３）と少なくとも１つの表示対象画像とを合成して、対応する合成画像を提供し、
前記合成画像の画像区画であって前記物体（５）の位置に関連のある画像区画を検知し、
前記画像区画から、前記位置パターン（１３）の少なくとも１つのパターン部分を抽出し、少なくとも１つの対応する抽出パターン部分を提供し、
前記少なくとも１つの抽出パターン部分に基づいて前記物体（５）の位置を特定する
方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記位置パターン（１３）と前記少なくとも１つの表示対象画像との合成は、前記位置パターンを用いる前記表示対象画像の変調を含む、方法。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の方法において、
前記画像部分を検知する際に、前記画像区画内で少なくとも部分的に２以上のパターン部分が重なっており、
前記物体（５）の位置の特定は、
前記抽出パターン部分および個々のビットパターン部の信号強度に基づいて、少なくとも相対的に信頼性のあるビットパターン部および相対的に不確定なビットパターン部を示すビット確率パターンを特定し、
前記パターン部分の前記一般化グレイ符号化を利用して、可能性ある画像区画の位置を、前記相対的に信頼性のあるビットパターン部によって前記画像区画内の前記パターン部分のうちの１つのパターン部分またはいくつかのパターン部分に限定し、
前記相対的に不確定なビットパターン部によって２以上のパターン部分に対する前記画像区画の中間位置に対する測定値を特定する
方法。
【請求項２２】
請求項１９から２１のいずれか１項に記載の方法において、前記位置パターン（１３）のマンチェスタ符号化をさらに有する方法。
【請求項２３】
請求項１９から２２のいずれか１項に記載の方法において、前記物体（５）の位置の特定に必要な物体位置データまたは中間データをさらに送信機から受信機へ送信する方法。
【請求項２４】
コンピュータ上で稼働したときに請求項１９から２３のいずれか１項に記載の方法を実行するためのプログラムコードを備えたコンピュータプログラム。
【請求項２５】
表示対象画像（３）の表示内の物体（５）の位置を特定する装置（２０）において、
前記表示対象画像が入力される入力部（１１）と、
少なくとも１つの変調画像として、その少なくとも１つの変調画像が複数の領域に区分けされ、ある領域の変調画像値が前記変調画像内でのその領域の位置情報を示す画像を生成する変調画像生成器（２２）と、
前記表示対象画像（３）を、前記変調画素により、前記表示対象画像（３）と前記少なくとも１つの変調画像で変調された画像との差を人間の知覚の閾値未満として変調する画像変調器（２４）と、
前記少なくとも１つの変調画像で変調された画像を表示装置（４）に表示させる出力部と、
前記変調画像で変調された画像の画像区画から放射される光信号を検知し、対応する検知信号を生成する光学センサ（１５）と、
前記画像区画から放射された前記光信号から少なくとも部分的に前記画像区画内に位置する少なくとも１つの領域の１つの位置情報を抽出し、前記画像区画によって放射された前記光信号を用いて画像区画位置情報を特定する評価部（２７）と
を備える装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置（２０）において、前記表示対象画像（３）の前記変調画像による変調が、低い変調深さに起因して、前記変調が前記人間の知覚の閾値未満となるように実施される装置。
【請求項２７】
請求項２５または２６に記載の装置（２０）において、前記評価部（２７）は、前記検知信号を復調し、少なくとも部分的に前記画像区画内に位置する前記少なくとも１つの領域に対する前記検知信号に含まれる可能性のある変調信号を特定する構成の復調器を含み、前記領域の前記位置情報が前記変調信号からもたらされるものである装置。
【請求項２８】
請求項２５から２７のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記表示対象画像（３）の前記変調画像による変調が制限された振幅範囲で行われ、前記評価部は、前記制限された振幅範囲内の振幅を有する前記変調画像値の時間的変化および空間的変化の少なくとも一方を抽出するように構成された振幅感受性フィルタを含む装置。
【請求項２９】
請求項２５から２８のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記位置情報が、相互に隣接する領域に対して一般化グレイ符号化される装置。
【請求項３０】
請求項２５から２９のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記評価部（２７）は、前記画像区画が位置する空間的領域を限定するために前記位置情報のビットの相対的に一義的なビット値を評価することによって、および前記画像区画が前記変調画像値の少なくとも２つの領域で重なることを示す前記位置情報のビットの相対的に無関係または不確定なビット値を評価することによって、領域に一義的に対応付けられていない抽出位置情報を評価するように構成された装置。
【請求項３１】
請求項２５から３０のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記表示対象画像と前記変調画像で変調された前記画像との差が人間が視認できる波長範囲内にある装置。
【請求項３２】
請求項２５から３１のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記少なくとも１つの変調画像が少なくとも時間的同期信号を含む装置。
【請求項３３】
請求項２５から３２のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記画像変調器（２４）は、前記変調画像から第１のマンチェスタ符号化変調画像および第２のマンチェスタ符号化変調画像を生成する構成のマンチェスタ符号器を含み、前記画像変調器（２４）は、前記表示対象画像（３）を前記第１のマンチェスタ符号化変調画像および前記第２のマンチェスタ符号化変調画像で正常に変調し、前記表示装置（４）に表示させるための２つの対応する変調された画像を生成する構成である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（物理的な）物体の位置を特定するための装置、およびこれに用いる画像処理装置および光学センサ装置に関する。また、本発明は、物体の位置を特定するための方法に関する。特に、本発明は、画面または表示領域上、画面または表示領域中、または画面または表示領域に関する物体の位置の特定に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理的な物体の位置を特定することは、例えばコンピュータ上で稼働するソフトウェアによって、物理的な物体の実際の物理的位置の追跡および／または視認化を可能とするユーザインターフェイスに関して適用できる。例えば、いわゆる接触型ユーザ・インターフェイス（ＴＵＩ）が知られている。接触型ユーザ・インターフェイス（ＴＵＩ）の適用領域のサブ領域おいて、物理的な物体は平らに置かれたコンピュータ画面上に配置され、それらの位置、および場合によっては向きをコンピュータによって自動的に特定することができる。これにより、物理的な物体を、これらの物体の移動がコンピュータにおける即座の反応をもたらすことができるように、画面上の表示にリンクすることができる。物理的な物体が画面上の表示に属するという印象が作り出され、表示に直接に「触ることができる」ようになる。ここに開示される技術的教示は、そのような位置認識を効率的に可能とする技術を説明する。
【０００３】
物体の位置を検出する一方法は、（例えば、透明な投影画面と関連して）画面の上または下のいずれかに搭載されたカメラによって物体を検知することである。この方法は、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ（登録商標）に適用されている。この技術の改良版として、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ２として製品化されたものでは、カメラの代わりに光感度センサのマトリクスが画面に直接一体化されている。したがって、これらの手法では、追加の外部カメラおよび／または特定の画面ハードウェアのいずれかが必要となる。他の周知の手法（例えば特許文献１参照）では、特定の画面なしで管理する。この手法では、画像信号が画面上に表示され、適用される物体によってそれが認識および評価されるときに、画像信号から画像上の位置が検出される。適用される物体は、光学センサおよびコンピュータへの無線チャネルを有し、位置を認識してそれをコンピュータに送信することができる。
【０００４】
通常は、重畳された情報パターンの不可視性、または少なくとも低い視認性が確保されることが望ましい。特許文献１には、どのようにして情報信号を背景画像に重畳し、それにより物理的な物体の位置を検出するのかについて、種々の選択肢が開示されている。これらのバリエーションの一つにおいて、重畳される情報は、画面に対して位置依存している。すなわち、その認識によって、位置に関する直接的な結論を可能とする異なるパターンが、画面の異なる領域に重畳される。これらのパターンは、領域内あるいは時間内のいずれにも形成できる。特に、パターンが、全ての画像領域に対して、同時にアクティブとなることが意図されている。このため、重畳されたパターンが、ユーザに見えないことが必要となる。この問題を解決する方法として、特許文献1は、単に、光信号を非可視領域に照射することができる特定の画面ハードウェアの使用を示唆しているだけである。従来の画面での解決策は開示されていない。本発明は、パターン、センサのハードウェアおよび信号処理が適切に選択された場合に、人間の知覚閾値未満であっても物体によって認識可能なパターンを通常の画面に埋め込むことを、どのようにして可能とするかを開示する。これは「透かし埋め込み」の原理である。
【０００５】
特許文献２は、媒体上のデータを入力装置によって検知するために提示する方法およびシステムを開示している。その方法は、埋め込みインタラクション・コード（ＥＩＣ）のようなシンボル模様を、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような表示画面上の画像に埋め込むものである。複数の画素を有するグリッドが、ＬＣＤ上のＥＩＣパターンのサイズを規定する。グリッドの１つの領域が、位置データおよび／またはメタデータ情報を埋め込むのに使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ  ０１／１５０５９  Ａ
【特許文献２】ＵＳ  ２００７／０００１９５０  Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、通常の画面ハードウェアまたは投影ハードウェアと協働できる、物体の位置を特定するための装置および方法を提供することにある。ここで、装置または方法によって使用されるパターンは、人間の視聴者によって知覚されることがないか、またはわずかにしか知覚されないものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、請求項１または２５に係る装置、請求項１２に係る画像処理装置、請求項１２に係るパターン検知装置、請求項１９に係る方法、および請求項２４に係るコンピュータプログラムによって解決される。
【０００９】
一態様として、本発明は、画像の表示に関連して表示される物体の位置を特定する装置を提供する。この装置は、少なくとも１つの表示対象画像が入力される入力部、位置パターン生成器、合成部、光学センサ、フィルタおよび特定手段を備える。位置パターン生成器は、複数のパターン部分に区分けされた位置パターンを生成するように構成され、パターン部分の各々は複数のビットパターンのうちの一義的なビットパターンを有し、そのビットパターンは一般化された方法でグレイ符号化（以下、「一般化グレイ符号化」という）されている。合成部は、位置パターンを少なくとも１つの表示対象画像に合成し、それぞれの合成画像を供給するように構成される。光学センサは、合成画像の画像区画を光学的に検知するように構成され、その画像区画は物体の位置と関連がある。フィルタは、画像部分から位置パターンの少なくとも１つのパターン部分を抽出するように構成され、少なくとも１つのそれぞれの抽出パターン部分を供給するためのものである。特定手段は、少なくとも１つの抽出パターン部分に基づいて、物体の位置を特定するように構成される。
【００１０】
したがって、いくつかの実施態様は、グレイ符号化または一般化グレイ符号化に起因して、異なるパターン部分について、ビットパターンあたりのビット数が比較的小さいビットパターンで対応して、比較的細かい位置解像度を得る。この小さいビット数によって、表示対象画像が、人間の視聴者に知覚できない、または少なくともはっきりとは分からない程度にわずかに修正されるように、このビットを表示対象画像に合成することが可能となる。この目的のため、個々の領域またはパターン部分について、送信される情報が予め知られているということが利用される。情報がビットパターンによって送信される際に、機能的に何ら制約を受けることなく、可能な限り類似するビットパターンを隣接領域またはパターン部分に割り振ることが可能となる。情報として、画像領域はＸおよびＹ座標（特に、それら自身のＸおよびＹ座標）を送信する。２つの隣接領域は、これらの座標の一方が１だけ増加または減少することによって特徴付けられる。数字をビットパターンに割り振るのにグレイ符号化が使用される場合、隣接ビットパターンは常に単一ビット分だけ異なる。そこで、２つの領域間でのクロストークによって、１つのビットから離れた全てのビットに対するシンボルが強め合うように重畳され（増幅され）、単一のビットのみが「混ざる」効果がもたらされる。これにより、共通ビットの確実な認識が実行され、「混ぜられたビット」は、シンボルの符号化を長くすることなく、センサが２つの領域間にあることさえも示す。
【００１１】
一般化グレイ符号化とは、１つの要素のみが１つのパターン部分から隣接パターン部分に変化するグレイ符号であるが、１つの要素が１ビットからなり（すなわち、通常グレイ符号）、または２以上のビットからなることもできる。定義によると、一般化グレイ符号は、反射特性および単位距離特性の双方を有する符号であり、単位距離特性は１ビットまたはいくつかのビットとなる。
【００１２】
したがって、隣接パターン部分または領域のビットパターンは（１ビットのみにおいて）実際には相互に干渉せず、これとは逆に、多くのビットにおいて相互に強め合って増幅する。したがって、例えば、表示対象画像と位置パターンの合成を実施する変調シーケンスを、他の位置特定原理におけるものよりも大幅に短くすることができる。隣接セルのクロストーク中、（例えば、変調の形式における）上記合成の信号エネルギーが最も強め合う態様で使用できる。また、隣接パターン部分（または領域）において、相互に直交し、かつそれぞれの必要長を有するシーケンスが使用される必要はない。センサが部分的に２（またはそれ以上）の隣接パターン部分を検知する場合、信号エネルギーは検知されたサブ領域の合計のままである。
【００１３】
表示対象画像と位置パターンを合成するために変調を用いる場合、シーケンス長を増加させることなく、その代りに拡散することによって変調深さが低減される。このようにして、変調を不可視的に全ての（または少なくともいくつかの関係する）画像領域に透かしの形態で定常的に埋め込みつつも速い位置認識を可能とすることが実現可能となる。
【００１４】
代替の態様として、表示対象画像の表示内の物体の位置を特定する装置は、表示対象画像が入力される入力部と、少なくとも１つの変調画像として、その少なくとも１つの変調画像が複数の領域に区分けされ、ある領域の変調画像値が変調画像内でのその領域の位置情報を示す画像を生成する変調画像生成器と、表示対象画像を、変調画素により、表示対象画像と少なくとも１つの変調画像で変調された画像との差を人間の知覚の閾値未満として変調する画像変調器と、少なくとも１つの変調画像で変調された画像を表示装置に表示させる出力部と、変調画像で変調された画像の画像区画から放射される光信号を検知し、対応する検知信号を生成する光学センサと、画像区画から放射された光信号から少なくとも部分的に画像区画内に位置する少なくとも１つの領域の１つの位置情報を抽出し、画像区画によって放射された光信号を用いて画像区画位置情報を特定する評価部とを備える。
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を、添付図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの実施形態に係る、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図である。
【図２】ここに開示される技術的教示の少なくとも１つのさらなる実施形態に係る、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図である。
【図３】位置パターンまたは変調画像の概略説明図である。
【図４】物体の位置を特定するための装置を構成するセンサの視野を２つ例示する、図３の位置パターンまたは変調画像の概略説明図である。
【図５】時間的ビットパターンの概略説明図である。
【図６】空間的ビットパターンの概略説明図である。
【図７】時間空間的ビットパターンの概略説明図である。
【図８】時間的波形に基づく画素値の時間的変調の概略説明図である。
【図９】マンチェスタ符号化を示す時間的波形の概略説明図である。
【図１０】少なくとも１つのさらなる実施形態に係る、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図である。
【図１１】少なくとも１つのさらなる実施形態に係る、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図である。
【図１２】ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの実施形態に係るパターン検知装置の概略ブロック図である。
【図１３】ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの実施形態に係る、物体の位置を特定するための方法の概略フローチャートである。
【図１４Ａ】ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの実施形態に係る、物体の位置を特定するための方法の概略フローチャートである。
【図１４Ｂ】ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの実施形態に係る、物体の位置を特定するための方法の概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいてより詳細に説明するが、その前に、異なる実施形態において同じまたは同様の符号が付された要素および構造の説明は相互に入替え可能であり、または互いに適用され得るように、異なる図面において、同一、機能的に同一または等しい要素および構造には、同じまたは同様の符号が付されることを注記しておく。
【００１８】
図１は、ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの可能な実施形態に係る、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図である。装置１０は、入力部１１において、表示対象画像３（すなわち、それぞれの画像データ）を受信する。表示対象画像３は、表示装置４によって表示されるべきものであり、表示装置４は、例えば、スクリーン、それぞれの投影領域を有するデジタルプロジェクタ、または情報を光学的形態で表示するための他の装置とすることができる。例えば、表示装置４の水平に向けられた表示領域上に可動物体５を置くか載せるかして、それを表示装置４によって表示される画像の特定の画像区画に向けることによって、可動物体５は表示装置４との関係において位置を占めることが可能である。しかし、一般的に、物体５は表示装置４に直接接している必要はなく、物体の一義的な位置特定、または正しい位置特定のために、物体５の現在位置がどの画像区画に対応するのかだけが単に明らかになるべきである。また、表示装置４の表示領域は水平に向けられていなくてもよく、傾斜、または鉛直に向いていてもよい。このような場合、実際に物体が取り付けられるときには、物体は適当な方法で表示面に吊り下げられるか、または載置され得る。あるいは、物体は、ユーザによって保持されるか、またはガイドされることが可能である。図１において、可動物体５は、ボードゲームの駒として例示されるが、複数の他の形状をとることもできる。図１では、物体５の位置に対応付けられた画像区画が、表示装置４の表示領域内の点線の円によって示される。
【００１９】
通常は、可動物体５は、それが特に上記画像部分６に向けられるように、光学センサ１５に結合される。このようにして、光学センサ１５は、画像区画６を光学的に検知するように構成される。ここで、画像区画６は物体５の位置に対応する。この目的のため、光学センサ１５は、物体５に一体化、もしくは搭載される。光学センサ１５は、物体５の位置を特定するための装置１０の一部である。光学センサ１５によって検知された画像部分は、フィルタ１６に送信される。フィルタ１６は、画像区画からその画像区画の位置情報を含む１つのビットパターンまたはいくつかのビットパターンを抽出するように構成される。１つのビットパターンまたはいくつかのビットパターンは、表示対象画像３が表示装置４によって表示される前に、表示対象画像３に合成された情報によって表される。フィルタ１６は、充分な信頼性をもって画像区画内での位置特定のために作用するビットパターンを認識すると、ビットパターンまたはそれぞれのパターン部分を、装置１０の特定手段１７に送信する。特定手段１７は、少なくとも１つの抽出されたパターン部分またはそれぞれのビットパターンに基づいて、物体５の位置を特定するように構成される。
【００２０】
表示対象画像３に位置特定のための情報を合成するため、物体５の位置を特定するための装置１０は、位置パターン生成器１２および合成部１４を含む。位置パターン生成器１２は、位置パターン１３を供給する。位置パターン１３は、複数のパターン部分に分割される。パターン部分の各々は、それぞれのパターン部分の識別を可能とする複数のビットパターンを構成する一義的なビットパターンを備える。ビットパターンはグレイ符号で符号化されるか、または一般化グレイ符号で符号化される。位置パターンは通常は二次元パターンであり、パターン部分は、通常は二次元アレイを形成する。グレイ符号では、ビットパターンは、２つの隣接パターン部分から１ビットだけ異なる。パターン部分の二次元アレイでは、各座標に対して個々のグレイ符号化を用いるのが有用であり、それらはそれぞれのビットパターンの２つの独立した部分に記憶される。座標によって分離されるようなグレイ符号化を用いてもなお、１つのパターン部分から隣接パターン部分へは１ビットだけが変化するという条件が満たされる（なお、相互に対角配置されたパターン部分は、通常、隣接パターン部分とはみなされない）。一般化グレイ符号では、１ビットまたはいくつかのビットが、１つのパターン部分から次のパターン部分に変化することができる。一般化グレイ符号では、通常のグレイ符号から知られる条件が、１つの要素だけ（例えば、いくつかのビットを有するビットパターンのサブセット）が、１つのパターン部分から隣接パターン部分に変化するように一般化される。
【００２１】
表示対象画像３および位置パターン１３は、それぞれの合成画像が生ずるように合成部１４によって合成され、それが表示装置４のディスプレイに供給される。
【００２２】
光学センサ１５は、例えば、フレキシブル・ケーブルまたはワイアレスリンク（無線リンク、赤外線リンク、超音波リンクなど）を介してフィルタ１６に接続可能である。このように、光学センサ１５は、装置１０の残余の部分に対して可動となる。あるいは、フレキシブル・ケーブルまたはワイアレスリンクを、フィルタ１６と特定手段１７の間に、または位置情報が供給される特定手段１７の出力部に設けてもよい。
【００２３】
図２は、ここに開示される技術的教示の少なくとも１つのさらなる実施形態による係る、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図を示す。装置２０は、表示対象画像３の入力部１１、変調画像生成器２２、画像変調器２４、光学センサ１５および評価部２７を含む。表示対象画像３は、装置２０内で入力部１１から画像変調器２４の入力部に渡される。画像変調器２４のさらなる入力部が、変調画像生成器２２の出力部に接続される。変調画像生成器２２は、複数の領域に分割された少なくとも１つの変調画像を生成する。ここで、特定の領域の変調画像値は、変調画像内の領域の位置情報を示す。変調画像は、図１に示す実施形態の位置パターンと同様の目的を持ち、それに一致することもある。同様に、複数の領域が、図１の実施形態の複数のパターン部分と同様の目的を持つ。また、機能および／または目的に関して、特定の領域の変調画像値は、図１の記載との関連において述べた特定のパターン部分の一義的なビットパターンと比較されることもできる。
【００２４】
画像変調器２４は、表示対象画像３を変調画像で変調するように構成される。表示対象画像３をキャリア信号とみなし、変調画像を有用な情報とみなすことができる。ここで「有用な情報」とは、位置特定の目的に関しての意味である。変調することによって、表示対象画像３はわずかに変更されるが、その変更は、表示装置４によって表示される変調された画像の視聴者が、顕著あるいはスプリアスの効果に気付くことがない程度である。したがって、表示対象画像３と変調された画像の間の差は、（平均的な）人間の知覚の閾値未満である。このように、変調画像は、人間の視聴者には実際には見えないが、それでも、可視波長範囲で表示はされる。表示装置４は、可視波長範囲で画像再生に実用される標準的な表示装置であることが望ましく、規定された入力信号が非可視波長範囲で（例えば、赤外範囲または紫外範囲で）再生されるような手段も含まないことが望ましい。表示装置４によって指定される使用可能な波長範囲のこの制約に起因して、位置特定のために必要な変調画像を、可視波長範囲でも表すことができることへの要望または必要性が生ずる。
【００２５】
光学センサ１５は、変調画像によって変調された画像の画像区画によって放射された光信号を検知し、それぞれの検知信号を生成する。光信号を検知する画像区画は、物体の位置と相互に関連がある。図１に関連して説明したように、光学センサ１５は、その目的のため、例えば、光学センサ１５が物体に一体化され、またはそれに搭載されることにおいて、物体に機械的に結合されることができる。光学センサ１５自体が、物体を表すことも可能である。評価部２７によって、画像区画位置情報が特定される。この目的のため、評価部は、画像区画内で少なくとも部分的に位置する少なくとも１つの領域において、画像区画によって放射された光信号から位置情報を抽出する。この目的のため、評価部は、検知信号を復調し、（画像区画内で少なくとも部分的に位置する）少なくとも１つの領域に対して検知信号に含まれ得る変調信号を特定するように構成された復調器を含むことができる。画像区画内に位置する領域または複数の領域の位置情報は、復調器によって特定された変調信号から生ずる。
【００２６】
光信号から位置情報を抽出するために、変調が規定のパラメータで実行されるということを利用することができる。規定の変調パラメータは、画像変調器２４および評価部２７の双方で知ることができる。変調は、例えば、所定の時間的周波数または空間的周波数で実行されることができる。得られる差が人間の知覚閾値未満にとどまる限りにおいてのみ、変調が表示対象画像を変化させることになるので、変調により使用される振幅範囲を制限することも、差分を支援するパラメータとして使用できる。以下において、変調振幅とは、例えば表示対象画像３の全体、または変調によってその表示対象画像３に生じる色チャネルのいずれかにおける、明度の変化または輝度の変化を意味するものとする。言い換えると、表示対象画像の変調画像による変調にはある振幅範囲が含まれ、評価部は振幅感受性フィルタを含むことができる。振幅感受性フィルタは、制限された振幅範囲内に振幅のある変調画像値の一時的変化および／または局所的変化を認識し、あるいは抽出するように構成される。表示対象画像３のノイズの影響または変化も、変調画像値のそれぞれの一時的変化および／または局所的変化をもたらす可能性があるが、これらは通常、ランダム性のために有効な位置情報を形成せず、そのように信号処理のさらなる過程で除外することができる。複数のセンサまたは、例えば、通常は同じ変調画像値が適用される隣接画素のグループの１画素を検知する複数の画素を持つセンサを用いる場合（ただし、センサ１５が変調画像の２つの領域の間の境界にある場合は例外である）、ノイズの影響および表示対象画像内の差にもかかわらず、センサ１５が視野とする領域における相対的に信頼性のある変調画像値の特定に到達するために、個々のセンサ／センサ画素によって検知される変調画像値をクロスチェックおよび／またはマッチングするという選択肢がある。
【００２７】
変調は、ある画素において、表示対象画像３を現実の値（例えば、明度（色チャネル）輝度など）から変化させるが、光学センサ１５がどのような画像区画６を検知するかは予め分かっておらず、そして、特に、それがテレビ画像、ビデオ画像、アニメーションまたはコンピュータゲームもしくはコンピュータ補助によるゲームのグラフィックである場合には、表示対象画像３は動的に変化し得るので、この現実の値は一般には既知でない。しかし、表示対象画像３が検知画像区画３内で少なくとも周期的に充分に一定であるという前提の下では、画像変調器２４は、例えば規則的な間隔で変調を中断することによって、表示対象画像を表示装置４に送信することができる。表示対象画像３だけが後続または先行の時間間隔において表示されること、または表示されたことを示す情報は、具体的な先行または後続ビットパターンによって、評価部２７に伝送されることができる。したがって、評価部２７は、それぞれの検知信号を基準値として用いることによって、より高い信頼性でおよび／または効率的に、位置情報を特定できる。
【００２８】
図２に示す実施形態では、変調画像に含まれる位置情報も隣接領域に対してグレイ符号化することができる。評価部は、画像区画が位置する空間領域の境界を定めるための（グレイ符号化された）位置情報のビットの相対的に一義的なビット値を評価することによって、ある領域に明確に割り当てられることができない抽出位置情報を評価するように構成される。また、（グレイ符号化された）位置情報のビットの相対的に無関係なまたは不確定なビット値は、画像区画が変調画像の少なくとも２つの領域で重なっていることを示す。ビットがバイナリビットであり「０」または「１」によって表される２つのビット値が想定されるということを例示的に前提とすることによって、特に、変調画像の２以上の領域が画像区画に少なくとも部分的に含まれる場合（変調画像の少なくとも２つの領域が重なるまたは同時に存在する場合）に、「０」と「１」の間にあるビット値も位置情報の１またはいくつかのビットに帰着する。光信号を検知する処理は、ここに開示される技術的教示の少なくともいくつかの実施形態において、画像区画によって伝送される光信号の特徴、強度、色の組合せおよびその他が検知されるのと同様の処理として理解されることができる。相対的に一義的なビット値と相対的に不確定なビット値の間の差異付けを、例えば、２つの閾値によって実行することができ、ここで、第１の閾値は、例えば、０．１であり、第２の閾値は、例えば、０．９である。間隔［０；０．１］にあるビット値を、相対的に一義的なビット値、すなわち「０」と推定することができる。また、０．９と１の間のビット値を、それは相対的に一義的なビット値、すなわち「１」と推定することができる。一方、ビット値が間隔［０．１；０．９］（間隔境界を除く）にある場合、それぞれのビット値が相対的に無関係なまたは不確定なものであるとして分類されるような、ビット値に対する一義的な記述はできない。上述のように、上記閾値０．１および０．９は例示として理解され、例えば、下限閾値について０．１５、０．２または０．２５、同様に上限閾値について０．７５、０．８または０．８５といった他の閾値も可能である。相対的に無関係または不確定なビット値は、特に、画像センサによって検知される画像区画に変調画像の１つの領域が含まれることだけでなく、画像区画が２以上の領域を変動（面積）比率で含むことによってもたらされる。下限閾値および上限閾値の間にあるビット値は、画像区画が変調パターンの２以上の領域の間の境界に位置することを示す。このように、検知信号を、少なくともいくつかの実施形態では、「ファジー論理」信号としてみなすことができ、これが評価部２７によって評価されて、画像区画に含まれる変調画像の領域の確率または比率を特定する。この観点において、表示対象画像の表示内の物体の位置を特定するための装置は、光学センサ１５によって供給された検知信号を評価し、変調パターンのどの単一領域または変調パターンのどの複数領域が画像区画におおよそどの程度の比率で含まれるのかを示すように構成されたファジー論理を含むことができる。
【００２９】
位置特定装置または位置特定方法において、任意のスクリーン位置におけるいくつかの物体の同時かつ速い認識、拡縮可能な位置解像度、およびチャネル間干渉の積極的な扱いを可能とすることが望ましい。位置を特定するための装置の可能な実施形態において、通常、物体に結合された光学センサは、例えば、各々１または２ｎｍ２の面積のスクリーンの小領域を点として（画像区画によって放射される光信号の１つの明度値のみとして、赤、緑および青の色の３つの明度として、または他の特徴として）検知する少数の光学センサしか有さない。後続の画像の時間的変調によって、時間的パターンが小スクリーン領域の各々において伝送される。これらのパターンは、それぞれの領域の時間的同期情報、Ｘ座標およびＹ座標を含む。
【００３０】
通常、物体または光学センサが、これらの領域のパターンがセンサに重なるように２つの（またはそれ以上の）領域間の境界領域に来ることは避けられない。隣接画像領域のパターン間のクロストークが起こると、（特に、ここに開示される技術的教示を適用しない位置特定技術において）パターンの認識を困難または不可能としてしまうパターンの干渉（チャネル間干渉：ＩＣＩ）をもたらす。メッセージ送信における普通の手順であれば、隣接チャネルのパターンの変調に直交シーケンスを用い、シンボル間の干渉中でも隣接チャネルを認識することができる。不利な点は、送信に必要な時間を長くしなければならない、すなわち、情報を頻繁に送信できないことである。
【００３１】
ここに開示される技術的教示は、いくつかの有利な効果を与える代替の選択肢を示す。このために、送信される情報が、個々の領域について、予め知られているということが利用される。情報がビットパターンによって送信される際に、いかなる機能的制約もなく、可能な限り似たビットパターンを隣接領域に割り当てることが可能となる。画像領域は、情報としてＸおよびＹ座標を送信し、２つの隣接領域は、例えば、これらの座標の一方が１だけ増加または減少することを特徴とする。数値をビットパターンに割り当てるのにグレイ符号化が用いられる場合、隣接ビットパターンは常に単一ビットだけ（または一般化されたグレイ符号については複数のビットで）異なることになる。そして、２つの領域間のクロストークは、全てのビットに対するシンボルが強め合うように１つのビットに重畳され（増幅され）、単一ビットのみが「混ざる」という効果を有する。これにより共通ビットの確実な認識がもたらされ、「混ぜられたビット」は、シンボルの符号化を伸長することなく、センサが２つの領域間にあることも示す。一方、直交シーケンスを用いると、例えば、２つのチャネルが半分のエネルギーで混ざる場合など、共通ビットに対しては信号の減衰は起こらないとしても、いずれの場合でも信号が弱くなる。
【００３２】
この方法は、例えば、いくつかの領域が同時に位置する画像領域をセンサが検知する場合など、いくつかの隣接領域が重なる場合にも作用する。この場合、領域の混合の大きさに対応する数のビットが全てのシンボルに対して同一であることから、それらのビットを他の全てのビットが強め合って増幅する。このように、物体のセンサによって検知されるスクリーン領域のサイズに応じて、スクリーンを非常に小さい領域に分割し、１つの同じスクリーン変調を用いて物体の局所的位置を多少なりとも正確に特定することが可能となる。したがって、位置解像度を容易に拡縮することができる。
【００３３】
列および行において（ｘ，ｙ）座標対によって番号付けが実行される場合、隣接領域のｙ値はｘ軸方向において同一の値となり、ｘ値はｙ軸方向において同一の値となる。これは、それぞれの２つの領域がセンサにおいて重なる場合にさらに強め合うクロストークとして挙動する。この方法の有利な効果を制限することなく、同期、Ｘ座標およびＹ座標の３成分を、例えば、青、赤および緑の色情報などの並列に送信される３つのチャネルに分割することができる。この場合については、物体にはＲＧＢセンサが使用される。
【００３４】
一例として、図３に、可能な位置パターンすなわち可能な変調画像を示す。位置パターンすなわち変調画像は、底および右に向かって延びる。文字Ｂ、ＲおよびＧは、色チャネルである青、赤および緑を略したものである。同期信号が青チャネルによって送信される。同期信号は、例えば、評価手段または決定定手段によって認識されることができる青チャネル内の周期的変調パターンであればよい。位置パターンのそれぞれのパターン部分すなわち変調画像の領域のＸ座標は、赤チャネルによって送信される。パターン部分すなわち領域のＹ座標は、緑チャネルを介して送信される。
【００３５】
スクリーンは、例えば、１×１ｍｍ２の小領域のマトリクスに分割される。これらの領域はｘおよびｙ軸方向において番号付けされ、１つの領域が一対の値（ｘ，ｙ）によって一義的に規定される。領域の各々には、領域の座標（ｘ，ｙ）を送信する変調が与えられることになる。
【００３６】
数値ＸおよびＹは、隣接画像領域に対する値が正確に１ビットだけ異なるようにグレイ符号化される。ここで、ＸおよびＹは順次送信され、送信が全ての領域で同期され、すなわち、全ての領域について、ｘまたはｙ座標の「最初の」ビットが同時に送信される。受信機を送信機に同期させるために、独立した同期パターンが送信される。同期、ｘおよびｙの３つの部分の送信を順次実行することができ、一方で、それを赤、緑および青の３つの色チャネル上に載せることができる。後者の場合、以降の図面において概略的に示されるように、同期、Ｘ座標およびＹ座標の送信は、同時に発生する。
【００３７】
図４に、サブ領域がセンサに重なる場合の効果の２つの例を示す。２つの例におけるセンサの視野範囲（すなわち、検知される画像区画）は、ここでは「センサ１」または「センサ２」と付された円として表される。
【００３８】
センサ１の場合、センサは正確に４つの領域の間に位置する。４つの領域の比率は同程度に混ざっており、１つの領域から隣接領域に変化するＸまたはＹ座標のビットは中間値であり、他のビットは以降の表に示すように一義的である。
【表１】
2015506006.tif 000003
【００３９】
４つの領域の各々は、光学センサ１５の視野範囲の領域の４分の１を占める。
【００４０】
「センサ２」の場合、センサは正確に１つの領域の中心に位置する。この完全に検知される領域は最大の寄与を与え、他の４つの領域は、例えば、１０％の寄与のみを与える（より小さい領域は無視される）。これを、表において以下のように示すことができる。
【表２】
2015506006.tif 000004
【００４１】
ＸおよびＹ軸方向において、３つの領域が影響を受ける。すなわち、２ビットジャンクションである。中心領域のビット状態が最大で表され、隣接領域のビットはその比率で寄与する。このように、結果は、あまり鋭くないが、充分に良い信号品質となり、どの領域が中心に位置するかを示唆することができる。ここで、グレイ符号化によって、２つの隣接領域間のソフトなクロスフェードが可能となる。
【００４２】
したがって、隣接領域の変調は干渉せず、むしろ相互に強め合って増幅するので、相互に直交する隣接領域における変調シーケンスを省略することができる。したがって、変調シーケンスは充分に短い。総じて、その直交シーケンスを有するサブ領域だけでなく全ての可視サブ領域が信号エネルギーを供給するので、得られる信号は増幅される。このように、細かい解像度（小さい領域）における変調深さを、それが人間の知覚閾値未満にとどまる範囲まで減少することができる。
【００４３】
変調は背景画像の重ね合せであり、検出中には背景の絶対レベルは知られていないので、変調された「０」または「１」の間の変化が充分に頻繁に起こることが有用である。そうでなければ、「０」を「１」から区別できない。この目的のためには、例えば、マンチェスタ符号化を使用することができる。マンチェスタ符号化は、グレイ符号の各ビットをシーケンス（１、０）または（０、１）で置き換えるものである。この差分符号化によって、復号器は、２つの後続画像間の差を形成して「０」から「１」への、または「１」から「０」への変調の遷移を認識することができる。絶対明度レベルは、一般に意味がない。代替として、このタイプのマンチェスタ符号化をｎビットごとに用いるか、またはパイロットセルを適切な間隔で統合することができる。
【００４４】
要約すれば、本発明は、少なくとも以降の点のいくつかにおいて、従来技術とは異なる：
・クロストーク中に隣接セルの変調の信号エネルギーを強め合って使用することができ、隣接領域における直交シーケンスを使用する必要はない。センサが２（またはそれ以上）の隣接領域を部分的に検知する場合、信号エネルギーは検知されたサブ領域の合計に留まる；
・システムは、センサによって検知された領域が変調領域のいくつかを含む場合でも動作することができる。システムは領域内で拡縮可能であり、すなわち、同数の画像領域に対して、より大きいまたはより小さいスクリーン上で動作することができる；
・変調深さを、シーケンス長を増加する必要なしに、代わりに拡散することによって低減することができる。このように、変調を全ての画像領域に不可視的な態様で透かしの形態で恒常的に埋め込み、かつ速い位置認識を可能とすることが実現される。
【００４５】
図５に、表示対象画像３の時間的変調に使用することができる位置パターンまたは変調画像を示す。位置パターン１３はいくつかのパターン部分に分割され、各パターン部分は１画素または複数の画素を含む。一例として、パターン部分の一部分を拡大した状態で示す。その部分に属する全ての画素は同じパターン部分に属するので、それらは全て同じ時間的ビットパターンに従う。図５に示す時間的ビットパターンは、例示的に８個のビットパターンを含む。比較として、図５にさらなるビットパターンが示され、それは位置パターン１３内の右側に隣接するパターン部分に属する。これは隣接パターン部分であるので、ビットパターンは、グレイ符号化に従って、ここでは３番目のビットが１ビットだけ異なる。
【００４６】
図６は、１パターン部分内で起こり得る空間的ビットパターンを示す。空間的ビットパターンは、例えば、３×３行列または４×４行列（一般的にはｍ×ｎ行列）となり、それぞれのパターン部分内で反復することができる。その場合、光学センサ１５も、少なくとも空間的ビットパターンと同数の画素を含む画素のマトリクスを含む。
【００４７】
図７は、画素のアレイのうちの個々の画素が特定の時間的パターンに従って変化する時間空間的ビットパターンを示す。
【００４８】
図５の時間的ビットパターン、図６の空間的ビットパターンおよび図７の時間空間的ビットパターンについて、追加的に、位置情報を表示対象画像の色付けされた表示の異なる色チャネルに分割することもできる。
【００４９】
図８は、表示対象画像３を位置パターンまたは変調画像で変調するための原理を示す。図８における上段のタイミング図は、表示対象画像３の画素の経時的な明度曲線を概略的に示す。説明の簡明化のため、例えば、この時間間隔中では表示対象画像３は静止画であるので、この画素に対する明度値は特定の時間間隔内で一定であるものとする。一般的に、表示対象画像は静止画である必要はなく、テレビ画像または映像符号化画像のような動画も使用でき、明度値は、普通は常に変化する。また、明度値は、表示対象画像の画像特性の一例としてのみ捉えられるべきであり、他の画像特性も使用できることを注記しておく。
【００５０】
図８は、中央に、表示対象画像の上記画素に対応するパターン部分のビットパターンを示す。すなわち、パターン部分は、上記画素が位置する表示対象画像の一領域に対応付けられる。ビットパターンは、ビットパターン開始からビットパターン終了まで延びるバイナリ時間パターンである。
【００５１】
表示対象画像を位置パターンまたは変調画像で変調することによって、図８の下段のタイミング図に概略的に示す明度曲線が得られる。パターン部分のビットパターンによって画素の明度値の変化がもたらされ、明度変化の振幅は、例えば、最下位ビット（ＬＳＢ）に対応する。例えば、画素の明度情報または画素の色チャネルの輝度情報は、２５６段の異なる明度または輝度の解像度からなる。変調度が最下位ビットＬＳＢに対応する場合、変調度と、表示対象画像またはその色チャネルのビット解像度との間の比は、約０．４％である。表示対象画像の全体ビット解像度に対するそのような小さい変調は、通常は人間の視聴者には知覚されない。変調が、特に、人間の視聴者には知覚できないか、ほとんど知覚できないように時間的および／または空間的に分配される場合には、変調度とビット解像度との比が１０％であっても、人間の知覚閾値未満となり得る。また、変調度と明度または輝度解像度との比（いわゆる「変調深さ」）となり得る値は、５％、３％、２％および１％である。
【００５２】
合成部１４または画像変調器２４は、表示対象画像３を時間的に一定に維持して、すなわち、表示対象画像３をそのような態様で「フリーズ」させて静止画を生成して、特定手段１７または評価部２７による位置パターンの認識性を向上するように構成される。
【００５３】
図９は、時間的ビットパターンからマンチェスタ符号化ビットパターンへの変換を模式的に示す。マンチェスタ符号化ビットパターンは、例えば、クロック信号とビットパターンの排他的論理和ＸＯＲをとることによって得られる。言い換えると、ビットパターンは、クロック信号の位相位置をバイナリ的に変調する。マンチェスタコードのさらなる可能な解釈として、クロック信号との関係において、マンチェスタ符号化ビットパターンのエッジが情報を搬送するということになる。図９で用いられるＩＥＥＥ８０２．３の符号定義によると、立ち下りエッジは論理「０」を意味し、立ち上りエッジは論理「１」を意味する。したがって、その場合、クロック信号が導出され得るビットごとに少なくとも１つのエッジが存在する。マンチェスタコードは自己同期し、ＤＣ電圧レベルに依存しない。既に上述したように、「０」から「１」への、または「１」から「０」への変調の遷移は、表示対象画像またはその画素の現在の絶対明度値から独立して認識することができる。
【００５４】
図１０は、ここに開示される技術的教示のさらなる実施形態による、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図を示す。位置を特定するための装置は、光学センサ１５、フィルタ１６および送信機３６を含む第１の個別ユニット１４を含む。個別ユニット１４は、特定手段および受信機３８を含んでさらに設けることのできる個別ユニットに対して独立している。送信機３６は、物体の位置を特定するために必要な物体位置データまたは中間データを送信するように構成される。したがって、中間データは、光学センサから特定手段１７への情報伝送で発生するデータである。特に、個別ユニット４０は、物体５に結合され、またはそれに統合されることができる。このように、表示装置４によって表示対象画像の表示に関して、物体は個別ユニット４０とともに移動される。受信機３８および特定手段１７は、表示装置および／またはそれに接続されたコンピュータシステム（画像データ源（例えば、ＤＶＤプレイヤ、ビデオレコーダ、テレビ受信機など））に関して相対的に静止することができる。物体位置データまたは中間データの送信機３６から受信機３８への送信は、例えば、無線信号、赤外線信号、超音波信号またはさらなる可能な伝送技術に基づいて実行されることができる。
【００５５】
図１１は、図１０に示す実施形態による装置と同様に構成された、物体の位置を特定するための装置の概略ブロック図を示す。図１１に示す実施形態では、位置データが個別ユニット４０内で検出されるように、第１の個別ユニット１４も特定手段１７を含む。したがって、送信機３６は位置データを、そのさらなる処理のために、例えば、コンピュータシステム、他のシステムまたはグラフィックユーザインターフェイスに供給する受信機３８に送信する。
【００５６】
図１２は、ここに開示される技術的教示の他の実施形態による表示装置４およびパターン検知装置３０の概略ブロック図を示す。パターン検知装置３０は、光学センサ１５、フィルタ１６、グレイ復号器３２およびインターフェイス３４を含む。物体の位置を特定するための装置との関連で説明したのと同様に、光学センサ１５は、表示対象画像と位置パターンの合成を含む合成画像の画像区画６を光学的に検知するように構成される。画像区画または画像区画を記述するデータは、光学センサ１５からフィルタ１６に送信される。フィルタ１６は、位置パターンの少なくとも１つのグレイ符号化パターン部分を画像部分６または対応する画像部分情報から抽出するように構成される。グレイ復号器３２は、グレイ符号化パターン位置を復号し、復号情報を供給するように構成される。少なくとも１つのグレイ符号化パターン部分を抽出することは、グレイ符号化パターン部分を復号することに関連して検出される情報またはグレイ復号器３２の出力部で復号された情報から利益を得ることになるので、フィルタ１６およびグレイ復号器３２は協働し、または単一の装置に統合されてもよい。復号された情報は、グレイ復号器３２から、復号された情報またはそこから求められた情報をパターン検知装置３０の外部でのさらなる処理のために供給するインターフェイス３２に渡される。パターン検知装置３０は、例示的には、図１０および図１１に説明および記載された第１の個別ユニット４０と同様に使用されるようにすればよい。したがって、パターン検知装置３０は、物体５についての位置的検知を可能とするために、物体５に結合されるか、またはそれに統合されていればよい。インターフェイス３４は、無線送信機、赤外線送信機、超音波送信機、ケーブル接続または情報を外部受信機に送信するための他の適切なインターフェイスであればよい。
【００５７】
合成画像における位置パターン部は、それが人間の知覚の閾値未満となるように選択されればよい。なお、位置パターン部は、振幅、色情報、空間的周波数および／または時間的周波数に関連して定義された特徴を呈するものであればよい。フィルタ１６は、合成画像から、位置パターン部の定義された特徴に対応する画像部を抽出するように構成されていればよい。特に、合成画像における位置パターン部は、代表的には明度値または輝度値に関して位置パターン部が限定的な振幅のみを有するような表示対象画像のわずかな変調（例えば、時間的変調、空間的変調または時間空間的変調）であればよい。
【００５８】
合成画像が表示対象画像および位置パターンの変調に基づく場合、フィルタ１６は合成画像を復調するための復調器を含んでいればよい。
【００５９】
位置パターンは時間的同期情報の少なくとも１つを含んでいればよく、パターン検知手段は同期情報に基づいてパターン検知手段３０を同期するための同期手段を含んでいてもよい。
【００６０】
図１３は、ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの実施形態による、物体の位置を特定するための方法の概略フローチャートを示す。ステップ５２において、位置パターンが生成され、それは複数のパターン部分に区分けされ、そのパターン部分の各々は複数のビットパターンの一義的なビットパターンからなる。ビットパターンは、グレイ符号化される。位置パターンは、動的に生成されるか、または記憶された位置パターンがメモリから読み出され、さらなる処理のために供給されるように生成されればよい。ここでは、ビットパターンのグレイ符号化は、隣接パターン部分に属する２つのビットパターンが最大で所定数のビットだけ異なることを意味する。古典的なグレイ符号化によると、隣接パターン部分のビットパターンは１ビットのみ異なる。グレイ符号化の一般化された定義によると、ビットパターンのいくつかのビットは、１つのパターン部分から隣接パターン部分に変化できるが、通常は、上限を超えることはない。特に、１つのパターン部分から隣接パターン部分への変化には常に同数のビット、例示的には、常に２ビットまたは３ビットが与えられる。このように、隣接パターン部分のビットパターンは互いに類似する。グレイ符号化に起因して、ある冪数の２の累乗数から次の冪数の２の累乗数への遷移に際して、ビットパターンの符号化において、例えば、従来のバイナリ符号化で起こるような急峻な変化はない。
【００６１】
この方法のステップ５４において、位置パターンは少なくとも１つの表示対象画像に合成され、対応する合成画像が与えられる。少なくとも１つの表示対象画像は、位置パターンが異なる時点で異なる表示対象画像に合成されるような、表示対象画像のシーケンスからの単一の画像であればよい。位置パターンの後の認識が表示対象画像の変化によってより難しくなった場合であっても、位置パターンの認識を、適切な手段によって比較的に確実に行うことができる。特に、位置パターンのマンチェスタ符号化または基準画像の規則的挿入がこの状況では挙げられ、これらは位置パターンに合成されないので、例えば差異を形成する手段によって位置パターンの結論を引き出すことが可能となる。合成された画像の画像区画は、物体位置を特定するための方法のステップ５６中において検知される。ここで、画像区画は物体の位置に関連がある。これは、物体の所定の位置が所定の画像区画に対応付けられることを意味する。特に、物体は、表示対象画像上にまたは表示対象画像の表示内に置かれ得るので、画像区画を隠し、または占有される。そして、この隠された画像区画または物体に占有された画像区画は、検知対象の画像区画に対応することになる。さらに、隠された画像区画または物体に占有された画像区画の一部のみが検知され、位置を特定するための方法の中で、検知された画像区画としてさらに使用されることも可能である。実施形態によっては、それは、１つの検知対象画像区画だけでなく、例示的には第１のエッジ領域および第２のエッジ領域といった物体の異なる領域に対応付けられた２つの画像区画またはいくつかの画像区画に適用されてもよい。このように、物体についての２以上の位置データがあり、２以上の物体特有の点と２以上の検出される位置情報とが対応付けられるので、物体の位置を特定するだけでなく、表示対象画像の表示に対するその向き（姿勢）を特定することも可能となる。
【００６２】
位置を特定するための方法のステップ５８において、位置パターンの少なくとも１つのパターン部分が画像区画から抽出される。さらに、対応する抽出されたパターン部分がさらなる処理のために供給される。パターン部分の抽出は、パターンを認識する方法によって発生する。ここでは、ビットパターンのグレイ符号化に起因して、ビットパターンは比較的短くなり、２以上のパターン部分の隣接性の関係もそれぞれのビットパターンが類似することに反映される。画像区画は単一のパターン部分だけでなく２以上のパターン部分を検知し得るので、２以上のパターン部分を検知することも可能である。物体の中間位置は、適用可能であれば、以下で説明するように上記情報から検出されることができる。
【００６３】
物体の位置は、抽出される少なくとも１つのパターン部分に基づいて、ステップ６０において特定される。位置パターンが複数のパターン部分に区分けされるとともに位置パターンが少なくとも１つの表示対象画像に合成されるので、抽出される少なくとも１つのパターン部分と表示対象画像内の点または領域とが関係付けられる。物体の位置は、表示対象画像の表示の点または領域と一致するか、または以前から標準的に知られている所定の態様で対象点もしくは領域と関連がある。
【００６４】
ステップ５４において位置パターンと少なくとも１つの表示対象画像を合成することは、表示対象画像を位置パターンで変調することを含んでいればよい。さらに、位置パターンを生成することは、位置パターンのマンチェスタ符号化を含んでいてもよい。
【００６５】
物体の位置を特定するための方法は、位置を特定するのに必要な物体位置データまたは中間データを送信機から受信機に送信することをさらに含んでいてもよい。
【００６６】
図１４Ａおよび１４Ｂに、物体の位置を特定するための方法の他の可能な実施形態の概略フローチャートを示す。その方法は、図１３から把握されるステップ５２から５８を含み、ここでは図１３を参照してその説明を行う。物体の位置が少なくとも１つの抽出されたパターン部分に基づいて特定されるステップ６０を、ステップ６２から６６において、より詳細に説明する。
【００６７】
ステップ６２において、ビット確率パターンが、抽出されたパターン部分および個々のビットパターン部の信号強度に基づいて特定される。ビット確率パターンは、相対的に信頼性のあるビットパターン部および相対的に不確定なビットパターン部を呈する。特に、検出されるビット値に対する信頼性または確度は、推定されるビット値とは別に判定されてもよい。ビット値およびビット確率値は、２つの規則的なビット値間の中間値の形態で例示的に表されてもよい。例示的には、２つの規則的なビット値は、論理「０」および論理「１」であり、０から１の間隔における中間値は、ビットが論理値「０」である可能性が高いのか、論理値「１」である可能性が高いのかを示すことができる。中間値０．５を用いれば、例えば、対応のビットがビット値「０」または「１」のどちらであるのかについて一義的な記述はできない。中間値を表すことができるようにするために、ビット値は、アナログ信号または現実のビットパターンよりも高い解像度（すなわち、より多くのステップの離散化）でのデジタル信号として表されればよい。
【００６８】
ステップ６４において、可能性ある画像区画の位置は、パターン部分のグレイ符号化を利用して相対的に信頼性の高いビットパターン部を検出することによって、画像区画内のパターン部分のうちの１つのパターン部分またはいくつかのパターン部分に限定される。相対的に信頼性の高いビットパターン部は通常、それらが、画像区画に存在するパターン部分に属する異なるビットパターンの一致ビットパターン部を示すものとして解釈される。画像区画のおおよその位置はグレイ符号化の特性によって既に検出可能であり、その精度は、光学センサによって検知された画像区画に最大でどれだけのパターン部分が存在し得るのかに依存する。
【００６９】
可能性ある画像区画の位置の上記の比較的粗い限定に加えて、物体の位置を特定するための方法のステップ６６に示すように、２以上のパターン部分に対する画像区画の中間位置についての測定値が、相対的に不確定なビットパターン部によって特定される。例示的には、画像区画に含まれるパターン部分の光信号が重なり、対応する重なった光信号が光学センサ１５によって検知されるということを、この目的のために利用することができる。特に、明度および／または輝度値を用いるだけでなく光信号の他の特徴を用いる場合、画像区画内のパターン部分の一領域部があれば、対応するパターン部分によって放射された光信号が、光学センサ１５によって供給された検知信号にどの程度入射するかを判定することができる。検知信号は、例示的には、画像区画に多少の程度で含まれる異なるパターン部分によって放射された個々の光信号の重み付け合計を示す。ここでは、重み付けファクタは、画像区画の全体領域に対する、画像区画に含まれるそれぞれのパターン部分のサブ領域の比である。
【００７０】
ここに開示される技術的教示の少なくとも１つの実施形態による画像処理装置は、表示対象画像の入力部；少なくとも１つの変調画像を生成するための変調画像生成器２２であって、変調画像が複数の領域に区分けされ、所定の領域の変調画像値が変調画像内の領域の位置情報を示すものである、変調画像生成器；表示対象画像を変調画像で変調するための画像変調器であって、表示対象画像と変調画像で変調された画像との差が人間の知覚の閾値未満である、画像変調器；および表示され変調画像で変調された画像を評価することによって位置情報が再構築されることができるように、出力部に接続される表示装置上に表示されるための変調画像で変調された画像のための出力部を含む。
【００７１】
最後に、画像処理装置および物体位置を特定するための装置のいくつかの技術的特徴、について説明する。ただし、これらの技術的特徴は、存在してもよいが、必ずしも必須なものではない。画像処理装置および位置を特定するための装置は、特に、以下の特徴の１つまたはいくつかを備えることができる。
【００７２】
表示対象画像と、変調画像で変調される画像との差は、人間が視認できる波長範囲にあるものであればよい。
【００７３】
したがって、画像変調器は、表示対象画像と変調画像を追加的に重ねるように構成されていればよい。
【００７４】
画像処理装置では、表示対象画像はあるビット解像度からなり、変調がビット解像度の低い方の値の部分に影響を与えるようにすることができる。特に、変調は、表示対象画像の画像点のうちの最も値の低いビットに影響する（だけの）ものであればよい。
【００７５】
さらに、表示対象画像は、少なくとも第１の色チャネルおよび第２の色チャネルを備えていてもよく、変調画像生成器２２は、変調画像における第１の色チャネルの変調によって位置情報の第１の空間座標を表し、第２の色チャネルの変調によって位置情報の第２の空間座標を表すように構成される。
【００７６】
したがって、位置情報は、変調画像の相互に隣接する領域に対してグレイ符号化されたものであればよい。
【００７７】
したがって、変調画像生成器２２は、変調画像のシーケンスを生成するように構成されていればよく、合成された位置情報が変調画像のシーケンスの独立した位置情報から再構築できるように、このシーケンスの所定の変調画像の所定の領域の変調画像値によって表される位置情報は所定領域の合成された位置情報の一部である。
【００７８】
したがって、変調画像のシーケンスは、少なくとも時間的な同期信号を含むことができる。
【００７９】
さらに、画像変調器は、変調画像から第１のマンチェスタ符号化変調画像および第２のマンチェスタ符号化変調画像を生成するように構成されたマンチェスタ符号器を含んでいてもよく、画像変調器は、第１のマンチェスタ符号化変調画像および第２のマンチェスタ符号化変調画像で連続的に表示対象画像を変調し、表示装置上に表示されるための、対応して変調された２つの画像を生成するように構成される。
【００８０】
画像変調器は、表示対象画像のビット解像度の１０％以下の、表示対象画像に対する変調深さを呈することができる。
【００８１】
一実施形態による光学センサ装置は、対応する検知信号を生成する電磁放射を検知するための光学センサと；検知信号を復調し、検知信号に含まれる変調信号を特定するように構成された復調器とを含み、復調器が、さらなる処理のために、制限された振幅範囲内の振幅からなる検知信号値の時間的変化および空間的変化の少なくとも一方を抽出するように構成された、振幅感受性フィルタを含む。
【００８２】
いくつかの態様を装置との関連で説明したが、装置のブロックまたはデバイスが方法ステップまたは方法ステップの特徴にも対応することが分かるように、これらの態様が対応する方法の説明も表すことは明らかである。同様に、方法ステップに関連して、または方法ステップとして説明した態様はまた、対応の装置の対応するブロック、詳細または特徴の記載も表す。方法ステップの一部または全部は、例えば、マイクロプロセッサ、プログラム可能コンピュータまたは電子回路といったハードウェア装置によって（またはハードウェア装置を用いて）実行可能である。いくつかの実施形態では、最も重要な方法ステップのいくつかが上記装置によって実行されることができる。
【００８３】
所定の実装要件に応じて、発明の実施形態はハードウェア、またはソフトウェアのいずれかで実施され得る。その実施は、例えば、電子的に読み取り可能な制御信号が記憶され、協働し、またはそれぞれの方法が実行されるようにプログラマブルコンピュータシステムと協働する、フレキシブルディスク、ＤＶＤ、ブルーレイディスク（登録商標）、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）またはフラッシュメモリ、ハードディスクドライブや、その他の磁気もしくは光学記憶装置といったデジタル記憶媒体を用いて実行することができる。これは、デジタル記憶媒体がコンピュータ読み取り可能であればよいことを意味する。
【００８４】
したがって、本発明に係るいくつかの実施形態は、ここに記載された方法の１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み取り可能な制御信号を備えるデータ担体を含む。
【００８５】
概ね、本発明の実施形態は、プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品として実施でき、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で稼働するときに方法の１つを実行するよう動作可能である。
【００８６】
プログラムコードは、例示的には、機械読取可能担体に記憶されることができる。
【００８７】
他の実施形態は、ここに記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムからなり、コンピュータプログラムは機械読取可能担体に記憶される。
【００８８】
すなわち、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で稼働するときに、ここに記載された方法の１つを実行するためのプログラムコードを備えるコンピュータプログラムである。
【００８９】
本発明の方法のさらなる実施形態は、ここに記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムが記憶されたデータ担体（すなわちデジタル記憶媒体またはコンピュータ読取可能媒体）である。
【００９０】
発明の方法のさらなる実施形態は、ここに記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号のシーケンスである。データストリームまたは信号のシーケンスは、例えば、インターネット等のデータ通信接続を介して転送されるように構成されていればよい。
【００９１】
さらなる実施形態は、ここに記載された方法の１つを実行するように構成されたまたは適合された、例示的には、コンピュータまたはプログム可能論理デバイスといった処理手段を含む。
【００９２】
さらなる実施形態は、ここに記載された方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【００９３】
本発明によるさらなる実施形態は、ここに記載された方法の少なくとも１つを実行するためのコンピュータプログラムを受信機に送信するように実装された装置またはシステムを含む。送信は、例示的には、電子的に、または光学的に行われる。受信機は、例示的には、コンピュータ、携帯装置、蓄積装置または同様の装置であればよい。装置またはシステムは、例示的には、コンピュータプログラムを受信機に送信するためのファイルサーバを含む。
【００９４】
実施形態によっては、プログラム可能論理デバイス（例示的には、フィールドプログラマブルゲートアレイＦＰＧＡ）が、ここに記載された方法の機能の一部または全部を実行するために使用できる。実施形態によっては、ＦＰＧＡがマイクロプロセッサと協働して、ここに記載された方法のうちの１つを実行することができる。通常、いくつかの実施形態において、これらの方法はあらゆるハードウェア装置の部分で実行される。これらは、コンピュータのプロセッサ（ＣＰＵ）、この方法のための特定用途向けハードウェア、例示的にはＡＳＩＣ、のような、普遍的に使用可能なハードウェアであればよい。
【００９５】
上述した実施形態は本発明の原理についての単なる例示である。構成の変形例および拡張例およびここに記載された詳細は当業者に明らかなものとなることが理解される。したがって、本発明は、実施形態の説明および検討を用いて示された具体的詳細によってではなく、専ら以降の特許請求の範囲によって限定されるものである。
【図１】
2015506006.tif 000005
【図２】
2015506006.tif 000006
【図３】
2015506006.tif 000007
【図４】
2015506006.tif 000008
【図５】
2015506006.tif 000009
【図６】
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【図７】
2015506006.tif 000011
【図８】
2015506006.tif 000012
【図９】
2015506006.tif 000013
【図１０】
2015506006.tif 000014
【図１１】
2015506006.tif 000015
【図１２】
2015506006.tif 000016
【図１３】
2015506006.tif 000017
【図１４Ａ】
2015506006.tif 000018
【図１４Ｂ】
2015506006.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月13日(2014.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示対象画像（３）の表示に対する物体（５）の位置を特定する装置（１０）であって、
少なくとも１つの表示対象画像（３）が入力される入力部（１１）と、
複数のパターン部分に区分けされる位置パターン（１３）であって、前記複数のパターン部分の各々が、一般化グレイ符号化された複数のビットパターンのうちの一義的なビットパターンを有する位置パターン（１３）、を生成する位置パターン生成器（１２）と、
前記位置パターン（１３）と前記少なくとも１つの表示対象画像（３）とを合成し、対応する合成画像を提供する合成部（１４）と、
前記合成画像の画像区画であって前記物体（５）の位置に関連のある画像区画を光学的に検知する光学センサ（１５）と、
前記画像区画は、異なる領域部分の２以上のパターン部分を、その２以上のパターン部分に対応するビットパターンの一致するビットパターン部が強め合うように重なり合うとともに前記ビットパターンの異なるビットパターン部が混ざり合うように含む画素区画であり、この画像区画から、各ビット値が、前記異なる領域部分にしたがって前記２以上のパターン部分の対応する一致ビット値の強め合う重なり合い、および対応する異なるビット値の混合から生ずるアナログ信号として、またはより高い解像度のデジタル信号として表される少なくとも１つのビットパターンを抽出するフィルタ（１６）と、
前記アナログ信号または前記より高い解像度のデジタル信号に基づいて前記物体（５）の位置を特定する特定手段（１７）と
を備え、
前記特定手段（１７）は、
前記アナログ信号または前記より高い解像度のデジタル信号を用い、各ビット値について、そのビット値が前記画像区画に存在する前記２以上のパターン部分に属する異なるビットパターン部内に含まれているかどうかを一致検出して、前記画像片内にある前記２以上のパターン部分の１以上に対して画像区画の経過的限定を行い、
前記アナログ信号または前記より高い解像度のデジタル信号を用い、各ビット値について、あるパターン部分によって放射される光信号が前記アナログ信号または前記より高い解像度のデジタル信号にどの程度入るかを検出することによって、２以上のパターン部分に対する前記画像区画の中間位置の測定値を特定する、
装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１０）において、前記ビットパターンが、時間的ビットパターン、空間的ビットパターン、または時間的ビットパターンと空間的ビットパターンとの組み合せである、装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置（１０）において、少なくとも前記光学センサ（１５）は第１の個別ユニット（４０）の一部であり、前記第１の個別ユニット（４０）が、前記物体（５）の位置を特定するために必要な物体位置データまたは中間データを受信機（３８）に送信する送信機（３６）を含む、装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記合成部（１４）が前記表示対象画像（３）を前記位置パターン（１３）で変調するように構成された、装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記合成画像における位置パターン部が人間の知覚の閾値未満であり、振幅、色情報、空間的周波数および時間的周波数の少なくとも１つに関連して定義された特徴を有し、前記フィルタ（１６）が、前記位置パターン部の前記定義された特徴に対応する画像部を前記合成画像から抽出してそこから前記少なくとも１つの抽出パターン部分を推定するように構成された、装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記表示対象画像（３）が少なくとも第１の色チャネルおよび第２の色チャネルを有し、前記位置パターン生成器は、前記位置パターン（１３）において、前記第１の色チャネルの変調によって個々のパターン部分に対応付けられた位置情報の第１の空間座標、および前記第２の色チャネルの変調による位置情報の第２の空間座標を表すように構成された、装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記合成画像内の前記位置パターン（１３）が、人間が視認できる波長範囲内にある、装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記抽出パターン部分が、少なくとも部分的に前記画像区画内のパターン部分の重み付け合計に対応し、前記特定手段（１７）は、前記パターン部分の重み付け合計に基づいてビット確率パターンを形成するように構成され、前記ビット確率パターンが相対的に信頼性のあるビットパターン部および相対的に不確定なビットパターン部を示し、前記相対的に信頼性のあるビットパターン部が前記画像区画内の前記パターン部分のうちの１つのパターン部分またはいくつかのパターン部分に画像区画位置を限定し、前記相対的に不確定なビットパターン部が２以上のパターン部分に対する前記画像区画の中間位置を表す、装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記位置パターン生成器（１２）はマンチェスタ符号器を含み、前記位置パターン（１３）がマンチェスタ符号化される、装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記位置パターン生成器（１２）は、前記位置パターン（１３）に同期情報を挿入するように構成された、装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置（１０）において、前記位置パターン（１３）が位置パターンシーケンスの一部であり、前記表示対象画像（３）が画像シーケンスの一部であり、個々の前記パターン部分のビットパターンが前記位置パターンシーケンスにわたって分配される、装置。
【請求項１２】
表示対象画像（３）の表示に対する物体（５）の位置を特定する方法であって、
複数のパターン部分に区分けされる位置パターン（１３）であって、前記パターン部分の各々が、一般化グレイ符号化された複数のビットパターンのうちの一義的なビットパターンを有する位置パターン（１３）、を生成し、
前記位置パターン（１３）と少なくとも１つの表示対象画像とを合成して、対応する合成画像を提供し、
前記合成画像の画像区画であって、前記物体（５）の位置に関連があり、２以上のパターン部分を、その２以上のパターン部分に対応するビットパターンの一致するビットパターン部が強め合うように重なり合うとともに前記ビットパターンの異なるビットパターン部が混ざり合うように異なる領域部分に含む画像区画を検知し、
前記画像区画から、前記位置パターン（１３）の少なくとも１つのパターン部分であって、各ビット値が、前記異なる領域部分にしたがって前記２以上のパターン部分の対応する一致ビット値の強め合う重なり合い、および対応する異なるビット値の混合から生ずるアナログ信号またはより高い解像度のデジタル信号として表される少なくとも１つのビットパターンを抽出し、
前記少なくとも１つの抽出パターン部分および前記アナログ信号または前記より高い解像度のデジタル信号に基づき、前記アナログ信号または前記より高い解像度のデジタル信号を用いて、対応するビット値が相対的に信頼性があるか相対的に不確定かを判定し、相対的に信頼性があると考えられるビット値を用いて、前記画像区画のおおよその位置を判定し、相対的に不確定と判定されたビット値を用いて、前記２以上のパターン部分に対する前記画像区画の中間位置を判定して、前記物体（５）の位置を特定する
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記位置パターン（１３）と前記少なくとも１つの表示対象画像との合成は、前記位置パターンを用いる前記表示対象画像の変調を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の方法において、
前記画像部分を検知する際に、前記画像区画内で少なくとも部分的に２以上のパターン部分が重なっており、
前記物体（５）の位置の特定は、
前記抽出パターン部分および個々のビットパターン部の信号強度に基づいて、少なくとも相対的に信頼性のあるビットパターン部および相対的に不確定なビットパターン部を示すビット確率パターンを特定し、
前記パターン部分の前記一般化グレイ符号化を利用して、可能性ある画像区画の位置を、前記相対的に信頼性のあるビットパターン部によって前記画像区画内の前記パターン部分のうちの１つのパターン部分またはいくつかのパターン部分に限定し、
前記相対的に不確定なビットパターン部によって２以上のパターン部分に対する前記画像区画の中間位置に対する測定値を特定する
方法。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法において、前記位置パターン（１３）のマンチェスタ符号化をさらに有する方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか１項に記載の方法において、前記物体（５）の位置の特定に必要な物体位置データまたは中間データをさらに送信機から受信機へ送信する方法。
【請求項１７】
コンピュータ上で稼働したときに請求項１２から１６のいずれか１項に記載の方法を実行するためのプログラムコードを備えたコンピュータプログラム。
【請求項１８】
表示対象画像（３）の表示内の物体（５）の位置を特定する装置（２０）において、
前記表示対象画像が入力される入力部（１１）と、
少なくとも１つの変調画像として、その少なくとも１つの変調画像が複数の領域に区分けされ、ある領域の変調画像値が前記変調画像内でのその領域の位置情報を示す画像を生成する変調画像生成器（２２）と、
前記表示対象画像（３）を、前記変調画素により、変調が行われる変調振幅とビット解像度との比が高々１０％となるように変調する画像変調器（２４）と、
前記少なくとも１つの変調画像で変調された画像を表示装置（４）に表示させる出力部と、
前記変調画像で変調された画像の画像区画から放射される光信号を検知し、対応する検知信号を生成し、記画像区画が異なる領域部分に２以上の領域を含む前記画像区画を含むとき、前記検知信号が、前記画像区画に含まれる前記変調画像の領域の部分を表すファジー論理信号である光学センサ（１５）と、
前記画像区画から放出された前記光信号に対応する前記検出信号から、前記画像区画内に少なくとも部分的に位置する少なくとも１つの領域の位置情報を抽出する構成であり、このために、前記検知信号を評価し、前記変調パターンのうちのどの１領域またはどの複数領域が前記画像区画にどの程度の面積で含まれているかを示す構成のファジー論理を含み、前記検出信号を用いて画像区画位置情報を特定する評価部（２７）と
を備える装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置（２０）において、前記表示対象画像（３）の前記変調画像による変調が、低い変調深さに起因して、前記変調が前記人間の知覚の閾値未満となるように実施される装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の装置（２０）において、前記評価部（２７）は、前記検知信号を復調し、少なくとも部分的に前記画像区画内に位置する前記少なくとも１つの領域に対する前記検知信号に含まれる可能性のある変調信号を特定する構成の復調器を含み、前記領域の前記位置情報が前記変調信号からもたらされるものである装置。
【請求項２１】
請求項１８から２０のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記表示対象画像（３）の前記変調画像による変調が制限された振幅範囲で行われ、前記評価部は、前記制限された振幅範囲内の振幅を有する前記変調画像値の時間的変化および空間的変化の少なくとも一方を抽出するように構成された振幅感受性フィルタを含む装置。
【請求項２２】
請求項１８から２１のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記位置情報が、相互に隣接する領域に対して一般化グレイ符号化される装置。
【請求項２３】
請求項１８から２２のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記評価部（２７）は、前記画像区画が位置する空間的領域を限定するために前記位置情報のビットの相対的に一義的なビット値を評価することによって、および前記画像区画が前記変調画像値の少なくとも２つの領域で重なることを示す前記位置情報のビットの相対的に無関係または不確定なビット値を評価することによって、領域に一義的に対応付けられていない抽出位置情報を評価するように構成された装置。
【請求項２４】
請求項１８から２３のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記表示対象画像と前記変調画像で変調された前記画像との差が人間が視認できる波長範囲内にある装置。
【請求項２５】
請求項１８から２４のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記少なくとも１つの変調画像が少なくとも時間的同期信号を含む装置。
【請求項２６】
請求項１８から２５のいずれか１項に記載の装置（２０）において、前記画像変調器（２４）は、前記変調画像から第１のマンチェスタ符号化変調画像および第２のマンチェスタ符号化変調画像を生成する構成のマンチェスタ符号器を含み、前記画像変調器（２４）は、前記表示対象画像（３）を前記第１のマンチェスタ符号化変調画像および前記第２のマンチェスタ符号化変調画像で正常に変調し、前記表示装置（４）に表示させるための２つの対応する変調された画像を生成する構成である装置。
【国際調査報告】
2015506006.tif 000020
2015506006.tif 000021
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