СЕНСОРНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ДЛЯ ИНТЕРАКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к системам обработки изображения для применения в рекламном деле и сфере развлечений.
Сенсорная поверхности для интерактивной системы визуализации не имеет материальных контактных (механических или электронных) органов управления и отображения, риск повреждения системы случайными людьми, износа либо опасности для людей сведен к минимуму.
Известна интерактивная проекционная система предоставления информации [Патент RU №2371781 С1, 26.09.2008 г.], содержащая набор программных и аппаратных средств для вывода изображения и обеспечения взаимодействия человека с виртуальным изображением. Указанная интерактивная проекционная система включает компьютер, источник инфракрасного или иного излучения, видеокамеру или иное устройство для фиксации перемещения объектов, а также средства отображения для формирования виртуального изображения.
К недостаткам данной системы относится тот факт, что хотя пользователь может управлять изображением, достичь эффекта касания с помощью описанного решения не получается. Авторы патента RU №2371781 С1 признают реакцию системы на ложные тени. Так, в частности, в тексте указанного патента упоминается, что «попадание ложных теней в поле зрения камеры можно минимизировать за счет расположения источников света вблизи камеры».
Некоторые технологии [Патент RU №2298294 С2, 24.07.2007 г.], требуют ношение специальных костюмов с сильно заметными точками в нескольких местах. Технологии, которые основаны на простом изображении в видимом свете, обычно являются недостаточно точными для обеспечения хорошо заданного и точного захвата движения. В то же время, желательно захватывать движения неподготовленного пользователя (например, проходящего человека) незаметным образом.
Технический результат полезной модели заключается в повышении точности системы отслеживания положения пользователя в пространстве, возможности фиксировать непосредственное касание к сенсорной поверхности, отличая непосредственное касание от движений пользователя над поверхностью касания.
На Фиг.1 представлена общая схема функционирования сенсорной поверхности для интерактивной системы визуализации. Полезная модель на Фиг.1 содержит систему отслеживания положения пользователя в пространстве, состоящую из трех модулей. Каждый модуль включает пару из камеры 1 и инфракрасную подсветку (ИК-подсветку) 2. ИК-подсветка 2 располагается напротив камеры 1. Проектор 3 выводит изображение, формируемое на компьютере 4 интерактивной системы визуализации. Каждому проектору 3 интерактивной системы визуализации соответствует зона проектора 5 на поверхности вывода изображения. Зона захвата 6 объединяет все зоны проекторов 5. Каждая камера 1 должна видеть всю зону захвата 6 целиком.
Сенсорная поверхность для интерактивной системы визуализации функционирует следующим образом: ИК-подсветка 2 создает ровное освещение в ИК-диапазоне для всей зоны захвата 6. ИК-подсветка 2 синхронизирована с соответствующей ей камерой 1 таким образом, что каждая камера 1 видит только свет от одной ИК-подсветки 2 и не видит свет от других подсветок. Появление человека на зоне захвата 6 приводит к появлению на зоне объекта и тени, фиксируемому камерой 1. В результате объединения изображения от всех камер 1 компьютер 4 принимает решение о месте расположения человека на зоне захвата по принципу, продемонстрированному на Фиг.2. Таким образом, становится возможным определить непосредственное место касания человека к зоне захвата 6, игнорируя помехи от теней, формируемых человеком на зоне захвата 6.
Принцип определения точки касания человека к сенсорной поверхности показан на Фиг.2. ИК-подсветка формирует ровное освещение 1 на зоне захвата. Каждой камерой фиксируется симметричное изображение 2: непосредственно силуэт человека и тень, создаваемая им на зоне захвата 6 (на Фиг.2 продемонстрирована конфигурация системы, использующая две камеры). В месте пересечения изображений со всех камер 3 принимается решение о наличии объекта (о касании объекта к сенсорной поверхности). Использование большего количество пар, состоящих из камеры и соответствующей ей ИК-подсветки, позволяет фильтровать, ложные пересечения, вызванные присутствуем в зоне захвата нескольких объектов.
Сравнение основных характеристик предлагаемого технического решения и ближайших аналогов представлено в таблице 1.
Таблица 1.
Параметры сравнения
Техническое решение
Интерактивная проекционная система предоставления информации
1.
Возможность отслеживания непосредственного касания к поверхности
да
нет
2.
Реакция на тени
нет
да
33.
Количество камер для определения положения человека
минимум две
одна
Возможность масштабирования на большую зону захвата (до 50 м<sup>2</sup>)
4.
да
нет
Требования к подготовленности пользователей (одежда, движения)
5.
не предъявляются
не предъявляются
2
Предложенная сенсорная поверхность для интерактивной системы визуализации позволяет повысить точность определения положения пользователя на зоне вывода изображения интерактивной системой визуализации. Синхронизация камеры и ИК-подсветки обеспечивает фиксацию камерой тени только от соответствующей ей ИК-подсветки. Принцип определения положения человека по объединению изображений с нескольких камер позволяет отследить непосредственное касание к сенсорной поверхности, фильтровать помехи, формируемые тенями от частей тела, не прикасающихся непосредственно к сенсорной поверхности Использование масштабируемой системы определения положения пользователя предоставляет возможность по созданию систем интерактивной визуализации с размером сенсорной поверхности до 50 м.