本發(fā)明涉及一種交互式輸入系統(tǒng)和方法以及一種用于該交互式系統(tǒng)和方法的成像組件。

背景技術：
供用戶使用有源指針(例如，發(fā)出光，發(fā)出聲或發(fā)出其他信號的物品)、無源指針(例如，手指，圓柱體或其他物品)或其他合適的輸入設備例如，鼠標或軌跡球等將輸入信息輸入一應用程序中的交互式輸入系統(tǒng)，現(xiàn)如今是眾所周知的。這些交互式輸入系統(tǒng)包括但不限于：具有將模擬電阻或機器視覺技術運用于寄存器指針輸入中的觸控系統(tǒng)，例如美國第5448263號、6337681號、6747636號、6803906號、8232986號、7236162號以及第7274356號專利中，以及受讓給加拿大亞伯達省卡爾加里市的智能技術無限責任公司，也即本申請受讓人的公開號為2004/0179001的美國專利申請以及作為參考而并入該專利申請的全部公開內(nèi)容中所公開的那些；具有將電子、電容、聲學及其他技術運用于寄存器指針輸入中的觸控板的觸控系統(tǒng)；平板或筆記本電腦(PC電腦)；智能電話、個人數(shù)字助理及其他手持設備；以及其他類似裝置。上述并入的由莫里森等人所有的美國第6803906號專利公開了一種觸控系統(tǒng)，其采用機器視覺來檢測與具有其上呈現(xiàn)有電腦生成圖像的觸控表面進行交互的指針。矩形邊框或框架圍繞該觸控表面并于其各角落處支撐數(shù)字攝像機。這些數(shù)字攝像機具有圍繞并基本上環(huán)視該觸控表面的相互重疊的視場。這些數(shù)字攝像機從不同的角度獲取環(huán)視該觸控表面的圖像并生成圖像數(shù)據(jù)。由數(shù)字攝像機所獲取的圖像數(shù)據(jù)通過自帶的數(shù)字信號處理器進行處理以確定所捕獲的圖像數(shù)據(jù)中是否具有指針。當確定所捕獲的圖像數(shù)據(jù)中具有指針時，數(shù)據(jù)信號處理器將指針特征數(shù)據(jù)傳送至主控制器，該主控制器接著對該指針特征數(shù)據(jù)進行處理以確定該指針相對該觸控表面在采用三角測量法的(X，Y)坐標系上的位置。該指針坐標信息被傳送至執(zhí)行一個或多個運用程序的電腦上。該電腦采用該指針坐標對呈現(xiàn)于該觸控表面上的電腦生成圖像進行更新。接觸該觸控表面的指針因此可被記錄為寫或描畫或用于控制由該電腦所執(zhí)行的運用程序的執(zhí)行。由麥克吉布內(nèi)等人所有的并已受讓給智能技術無限責任公司的公開號為WO2010/028490的國際專利申請，公開了一種觸控輸入系統(tǒng)，其包括至少兩個從不同角度捕獲感興趣區(qū)域的圖像幀的成像組件。各成像組件包括圖像傳感器和集成信號處理電路。該集成信號處理電路可實現(xiàn)于現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)、數(shù)字信號處理器(DSP)或專用集成電路(ASIC)上。該集成信號處理電路包括聚光燈處理器和邊框處理器，以對相關圖像傳感器所獲取的圖像數(shù)據(jù)進行預處理并生成指針數(shù)據(jù)以及指針懸停及接觸狀態(tài)數(shù)據(jù)。雖然大多數(shù)的交互式輸入系統(tǒng)，在很多情況下，該交互式系統(tǒng)采用現(xiàn)有的構件。不幸的是，這些現(xiàn)有的構件往往都是尺寸大、費用高并且效率低。這當然地增加了交互式輸入系統(tǒng)的制造及操作成本。另外，在采用通過通信線路進行通信的多個處理器的交互式輸入系統(tǒng)中，處理器電路及通信線路的設計具有有限的處理及通信速度，導致產(chǎn)生潛在問題。正如本領域技術人員所能理解的，需要對交互式輸入系統(tǒng)設計進行改善。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種新的交互式輸入系統(tǒng)及方法和用于該交互式輸入系統(tǒng)及方法的新的成像組件。

技術實現(xiàn)要素：
相應地，在一個方面中提供了一種交互式輸入系統(tǒng)，包括至少兩個成像組件，其從不同角度捕獲感興趣區(qū)域的圖像幀，各成像組件包括圖像傳感器及實現(xiàn)于專用集成電路(ASIC)上的信號處理電路，所述圖像傳感器所獲取的圖像數(shù)據(jù)通過所述信號處理電路進行預處理；以及，處理結構，其處理所述成像組件輸出的預處理圖像以確定至少一個指針在所述感興趣區(qū)域中的位置。在一實施例中，處理結構包括多個數(shù)字信號處理器及圖像數(shù)據(jù)集中器。圖像數(shù)據(jù)集中器將來自所述成像組件的預處理圖像數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)流相結合并將該圖像數(shù)據(jù)流發(fā)送至所述數(shù)字信號處理器中的一者。所述數(shù)字信號處理器中的一者處理該預處理圖像數(shù)據(jù)以生成指針數(shù)據(jù)，所述數(shù)字信號處理器中的另一者接收來自所述數(shù)字信號處理中的一者的指針數(shù)據(jù)并以三角函數(shù)計算該指針數(shù)據(jù)以確定所述至少一個指針相對于交互表面在(X，Y)坐標系上的位置。在一實施例中，各成像組件捕獲圖像幀序列中的圖像幀，且其中所述信號處理電路處理所述圖像幀序列的圖像幀以生成所述預處理圖像數(shù)據(jù)。在一種形式中，所述信號處理電路處理圖像幀以移除環(huán)境光偽影，標識其中代表潛在指針的感興趣區(qū)域以及確定有源指針的身份。在一實施例中，處理結構用于將配置數(shù)據(jù)提供至成像組件。所述配置數(shù)據(jù)在所述獲取的圖像幀中指定形成待預處理的圖像數(shù)據(jù)的像素窗口。根據(jù)另一方面，提供了一種用于交互式輸入系統(tǒng)的成像組件，包括圖像傳感器，其具有環(huán)視感興趣區(qū)域的視場；以及處理電路，其接收所述圖像傳感器所獲取的圖像數(shù)據(jù)并處理該圖像數(shù)據(jù)，其中所述圖像傳感器及處理電路實現(xiàn)于專用集成電路(ASIC)上。根據(jù)另一方面，提供了一種交互式輸入系統(tǒng)，包括至少兩個成像組件，其具有從不同角度圍繞感興趣區(qū)域的視場，各成像組件捕獲圖像幀序列，一個圖像幀捕獲于所述感興趣區(qū)域充斥著光照時，多個圖像幀捕獲于不存在光照時，各成像組件具有信號處理電路，其采用所述一個圖像幀及捕獲于不存在光照時的背景圖像幀生成不同圖像數(shù)據(jù)并采用該不同圖像數(shù)據(jù)及該背景圖像執(zhí)行垂直強度分布計算以標識一個或多個潛在指針；以及，處理結構，其處理所述成像組件的輸出以確定各指針在所述感興趣區(qū)域中的位置。根據(jù)另一方面，提供了一種交互式輸入系統(tǒng)，包括至少兩個成像組件，其從不同角度捕獲被邊框所圍繞的感興趣區(qū)域的圖像幀，各成像組件處理所述獲取的圖像幀的位于窗口中的圖像數(shù)據(jù)，所述窗口在呈現(xiàn)于所述獲取的圖像幀中時形狀大致與所述邊框的形狀相適配；以及，處理結構，其處理所述成像組件輸出的圖像數(shù)據(jù)以確定至少一個指針在所述感興趣區(qū)域中的位置。根據(jù)另一方面，提供了一種用于交互式輸入系統(tǒng)的成像組件，包括圖像傳感器，其具有環(huán)視感興趣區(qū)域的視場；以及處理電路，其處理所述圖像傳感器所捕獲的圖像幀序列，一個圖像幀捕獲于所述感興趣充斥著背景光照時，多個圖像幀捕獲于不存在背景光照時，所述處理電路采用所述一個圖像幀及捕獲于不存在背景光照時的背景圖像生成不同圖像數(shù)據(jù)，并采用所述不同圖像數(shù)據(jù)及所述背景圖像執(zhí)行垂直強度分布計算以標識所述圖像幀中一個或多個指針。根據(jù)另一方面，提供了一種用于交互式輸入系統(tǒng)的成像組件，包括圖像傳感器，其具有環(huán)視感興趣區(qū)域并用于捕獲其圖像幀的視場；以及處理電路，其處理所述圖像幀的像素窗口以標識其中一個或多個潛在指針，其中所述窗口在呈現(xiàn)于所述獲取的圖像幀中時形狀大致與圍繞所述感興趣區(qū)域的邊框的形狀像接近。附圖說明以下，將參照以下附圖對本發(fā)明進行進一步地說明：圖1為交互式輸入系統(tǒng)的原理示意圖；圖2為圖1所示的交互式輸入系統(tǒng)的原理方框圖；圖3為構成圖1所示的交互式輸入系統(tǒng)一部分的成像組件中一者的方框圖；圖4為構成圖1所示的交互式輸入系統(tǒng)一部分的成像組件及主控器的方框圖；圖5為圖4所示的主控器的功能模塊圖；圖6為構成圖3所示的成像組件一部分的圖像傳感器的像素區(qū)域以及所讀出的像素區(qū)域窗口圖；圖7為不同圖像幀的部分；圖8為基于圖7所示的不同圖像幀并采用第一VIP方法計算的標準化垂直強度分布的圖表，且示出了該標準化垂直強度分布的結果感興趣區(qū)域(ROI)的圖表；圖9為圖1所示的交互式輸入系統(tǒng)的一部分的前視圖，其示出了手指與其中一個成像組件相接近；圖10為示出了與該成像組件接近的手指的不同圖像幀；圖11為圖10所示的不同圖像幀的放大部分；圖12A為基于圖10所示的不同圖像幀并采用第一VIP方法進行計算的標準化VIP且示出了該標準化VIP結果感興趣區(qū)域的圖表；圖12B為基于圖10所示的不同圖像幀并采用第二VIP方法進行計算的另一標準化VIP的不同圖像幀，且示出了該標準化VIP的結果感興趣區(qū)域的圖表；圖13為采用圖1所示的交互式輸入系統(tǒng)的圖像幀捕獲序列的圖表；圖14為用于圖1所示的交互式輸入系統(tǒng)的一替代性主控器的方框圖；圖15為用于圖1所示的交互式輸入系統(tǒng)的又一替代性主控器的方框圖。具體實施方式現(xiàn)參考圖1及圖2，其示出了用于供使用者將例如數(shù)字墨水，鼠標事件等的輸入注入到執(zhí)行運用程序中且通常采用參考標號20進行標識的交互式輸入系統(tǒng)。在本實施例中，交互式輸入系統(tǒng)20包括交互式板22，其安裝于垂直支撐表面上，例如墻面或類似面或其他支撐于基本垂直方向上的面。交互式板22包括一個大致呈平面且矩形狀的交互表面24，其四周圍設有邊框26。如智能技術無限責任有限公司所賣的名字為智能UX60的超短焦投影機(未示意)亦安裝于交互式板22的支撐表面上并且將例如電腦桌面等圖像投影至交互表面24上。交互式板22將機器視覺運用于檢測進入與交互表面24相接近的感興趣區(qū)域中的一個或多個指針。交互式板22通過通用串行總線(USB)線纜30或其他合適的有線或無線通信線路與運行一個或多個運用程序的通用計算裝置28實現(xiàn)通信。通用計算裝置28對交互式板22的輸出進行處理并在需要時調(diào)整輸出至投影機(未示意)的圖像數(shù)據(jù)，從而使得呈現(xiàn)于交互表面24上的圖像可反映指針活動。在這種方式中，交互式板22，通用計算裝置28及投影機(未示意)使得接近交互表面24的指針活動可被記錄為寫或描畫或用于控制該通用計算裝置28所執(zhí)行的一個或多個運用程序的執(zhí)行。在本實施例中，邊框26采用機械式固定至交互表面24并包括四個邊框部分40，42，44，46。邊框部分40及42分別沿交互表面24的兩相反側邊緣延伸，而邊框部分44及46分別沿交互表面24的頂邊緣及底邊緣延伸。在本實施例中，各邊框部分40，42，44，46的朝向內(nèi)側的表面包括由反光材料制成的單一縱向延伸條或帶。為最佳程度地利用該反光材料的特性，邊框部分40，42，44，46被定向設置，從而使得其朝向內(nèi)側的表面可沿與該交互表面24所在平面相垂直的面延伸。工具托盤48通過合適的固定件例如，螺釘、夾子、膠粘劑等固定至交互式板22且鄰近于邊框部分46?？梢钥闯?，工具托盤48包括殼體48a，其具有用于形成多個容器或凹槽48c的上表面48b。容器48c的尺寸適于收容一個或多個用于與該交互表面24進行交互的筆工具P以及擦除工具。控制按鍵48d設置于殼體48a的上表面48b上以使用戶控制交互式輸入系統(tǒng)20的操作。工具托盤48的一端具有用于收容可拆卸工具托盤配件模塊48e的擴展端口，另一端具有用于收容用于與遠程裝置通信的可拆卸通信模塊48f的擴展端口。殼體48a將主控器50(見圖4與5)收容于其中。工具托盤48的進一步詳細內(nèi)容描述于2010年2月19日所提交，名稱為“交互式輸入系統(tǒng)及用于該交互式輸入系統(tǒng)的工具托盤”，由柏特等人所有的公開號為2011/0169736的共同轉讓專利申請中，此專利文獻所公開的內(nèi)容在此通過參考整體并入本文中。電源適配器62在連接至交流電源時為交互式板22提供了必要的操作電源。成像組件60收容于邊框26中，且各成像組件60固定至鄰近邊框的不同角落。成像組件60被定向設置以使其視場相互重疊且大致環(huán)視整個交互表面24。在這種方式中，接近交互表面24的任何指針例如使用者的手指F、圓柱體或其他合適的物件，來自工具托盤48的容器48c中的筆工具P(無源或有源)或擦除工具等，出現(xiàn)于成像組件60的視場中并因此捕獲于成像組件60所獲取的圖像幀中?，F(xiàn)在轉到圖3，其更好地說明了成像組件60中的一者?？梢钥闯?，成像組件60包括圖像傳感器70及相關信號處理電路72。圖像傳感器70及信號處理電路72可實現(xiàn)于專用集成電路(ASIC)上。在本實施例中，圖像傳感器70具有1024*150像素點的分辨率并安裝有兩元件，玻璃透鏡，該透鏡上具有提供視場大致為104度的圖像傳感器的紅線外穿透濾波器(未示意)。在這種方式中，其他成像組件60位于圖像傳感器70的視場中以確保圖像傳感器70的視場可包圍整個交互表面24。讀出控制74與圖像傳感器70及與子幀管理器78通信的預處理電路76進行通信。子幀管理器78通過并行線路與主子幀處理器80及次子幀處理器82通信。主子幀處理器80與幀緩存器86a及背景緩存器86b進行通信。幀緩存器及背景緩存器86a，86b分別與依次和次子幀處理器82、圖像處理器92及邊框地圖208進行通信的垂直強度分布(VIP)及感興趣區(qū)域(ROI)處理器88進行通信。邊框地圖208中存有定義了用于CIP計算的開始列、開始行及像素區(qū)域的邊框文件。圖像傳感器92還與次子幀處理器82、背景緩存器86b及數(shù)據(jù)格式器96進行通信。數(shù)據(jù)格式器96與連接至主控器50的雙向串行接口200進行通信。雙向串行接口200還與配置寄存器202、連接至圖像傳感器70的幀控制204，以及LED驅動器210進行通信，該LED驅動器210驅動紅外(IR)光源、包括一個或多個IRLED并于成像組件60相關。配置寄存器202與邊框地圖208、讀出控制74及連接至圖像傳感器70的曝光控制206進行通信。成像組件60進一步包括I2C總線接口212以及時鐘發(fā)生器214。I2C總線接口212與存儲有例如透鏡及圖像傳感器校正數(shù)據(jù)、序列號等系統(tǒng)參數(shù)的參數(shù)EEPROM(未示意)進行通信。時鐘發(fā)生器214生成ASIC所需的所有時鐘，例如介于20MHZ至45MHZ之間的像素時鐘頻率。時鐘發(fā)生器214支持外部時鐘輸入并使得外部晶振可用?，F(xiàn)轉至圖4及5，其更好地說明了主控器50?？梢钥闯觯骺仄?0包括三個主要構件，即圖像數(shù)據(jù)集中器300，圖像數(shù)字信號處理器(DSP)400及主DSP500。圖像數(shù)據(jù)集中器300在本實施例中實現(xiàn)于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)上并為成像組件60提供了低壓差分信號(LVDS)接口。圖像DSP400包括多個端口，即并行端口PPI、串行端口SPORT0、雙向串行端口SPORT1、GPIO端口、USB端口、串行外設端口(SPI)，以及SDRAM端口。圖像DSP400通過并行端口PPI及串行端口SPORT0與圖像數(shù)據(jù)集中器300進行通信。圖像DSP400通過雙向串行端口SPORT1與主DSP500進行通信。GPIO端口接收主DSP500所產(chǎn)生的系統(tǒng)定時信號。SDRAM端口將圖像DSP400連接至存儲有圖像DSP400所必需的暫時數(shù)據(jù)的同步動態(tài)存儲器(SDRAM)402。SPI端口連接至存儲有圖像DSP所需的硬件的串行外設接口固定存儲器(SPIEEPROM)404。主DSP500具有與圖像DSP400的結構相似的結構。主DSP500包括多個端口，即串行端口SPORT1、雙向串行端口SPORT1、定時器端口TMR、SDRAM端口、串行外設接口(SPI)、串行接口UART1和UART2、TWI端口、USB端口，及編碼譯碼器端口。主DSP500的雙向串行端口SPORT0連接至圖像DSP400的串行端口SPORT1。定時器端口TMR提供定時信號至圖像DSP400的GPIO端口。主DSP500的串行端口SPORT1用于將數(shù)字音頻數(shù)據(jù)提供至編碼譯碼器端口以轉換為可以傳送至外設音頻系統(tǒng)(未示意)的立體模擬音頻信號。主DSP500的SDRAM端口連接至存儲有主DSP500所必需的暫時數(shù)據(jù)的SDRAM502。主DSP的SPI端口連接至SPIEEPROM504，其上存儲有主DSP500以及可拆卸地連接工具托盤48擴展端口的模塊所需要的硬件。串行接口UART0及UART1供主DSP500與可拆卸連接至工具托盤48擴展端口的模塊進行通信。串行接口TWI與I2C協(xié)議兼容并用于與工具托盤48以及可拆卸連接至工具托盤48擴展端口的模塊進行通信。USB端口接收供主DSP500可與通用計算裝置28進行通信的USB線纜30。本實施例中的通用計算裝置28為個人電腦或其他合適的處理裝置包括，例如，處理單元，系統(tǒng)存儲器(易失性和/或固定存儲器)，其他不可移除或可移除存儲器(例如，硬盤驅動、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、DVD、閃存等)，以及將多種計算裝置構件連接至處理單元的系統(tǒng)總線。通用計算裝置28還可包括用于共享訪問或遠程驅動的網(wǎng)絡連接、一個或多個網(wǎng)絡計算機或其他網(wǎng)絡裝置。在交互式輸入系統(tǒng)20的初始化期間，主DSP500通過串行端口SPORT0及SPORT1輸出配置數(shù)據(jù)至圖像DSP400，該配置數(shù)據(jù)進一步通過串行端口SPORT0傳送至圖像數(shù)據(jù)集中器300。圖像數(shù)據(jù)集中器300將配置數(shù)據(jù)輸出至各成像組件60。配置數(shù)據(jù)通過雙向串行接口200被各成像組件60所接收并被填入其配置寄存器202。配置寄存器202中的配置數(shù)據(jù)被各成像組件60用于控制圖像幀曝光、圖像幀讀出以及用于更新存儲于邊框地圖208中的邊框文件。在交互式輸入系統(tǒng)20的操作期間，主DSP500通過其定時器端口TMR輸出同步信號，這些同步信號通過GPIO端口被圖像DSP400所接收。同步信號接著通過串行端口SPORT0被傳送至圖像數(shù)據(jù)集中器300。圖像數(shù)據(jù)集中器300將同步信號輸出至成像組件60。各成像組件60通過其雙向串行接口接收這些同步信號。在各成像組件60中，同步信號被施加至幀控制204。作為響應，幀控制204控制圖像傳感器70進入快照模式并以該同步信號所確定的速率捕獲一系列的圖像幀。在本實施例中，幀速率高于成像組件60將輸出圖像數(shù)據(jù)提供至主控器50的速率10倍之多。尤其地，在本實施例中各圖像傳感器70的幀速率為1200HZ且主控器50以120HZ的速率處理來自于成像組件60的圖像數(shù)據(jù)。然而，本領域的技術人員可以理解，不同的幀速率及不同的圖像數(shù)據(jù)處理速率亦可被采用。根據(jù)配置寄存器202中的曝光配置數(shù)據(jù)的曝光控制206將輸出提供至圖像傳感器70以在圖像幀捕獲期間控制圖像傳感器70的曝光時間。在本實施例中，各圖像幀序列包括十(10)個圖像幀。同步信號被施加至LED驅動器210，導致LED驅動器210在該圖像幀序列的第一圖像幀獲取期間控制紅外光源處于打開狀態(tài)，從而使得紅外光源通過紅外光照照明和充斥交互表面24上的感興趣區(qū)域，以及在該圖像幀序列的第二圖像幀獲取期間控制該紅外光源處于關閉狀態(tài)。該紅外光源在該圖像幀序列的第3至第10圖像幀獲取期間保持處于關閉狀態(tài)。在圖像幀捕獲期間，如果與成像組件60相關的紅外光源被控制至處于打開狀態(tài)，當該成像組件的視場中不存在指針時，成像組件60看見通過邊框部分上的反射帶所反射的光照并獲取在暗背景上具有連續(xù)亮帶的圖像幀。當成像組件60的視場中不存在無源指針且紅外光源處于打開狀態(tài)，指針遮住所反射的紅外光照并在該捕獲的圖像幀中呈現(xiàn)為阻斷亮帶的暗區(qū)域。當紅外光源處于關閉狀態(tài)時，如果成像組件的視場中不存在指針或無源指針，成像組件60則捕獲暗圖像幀。當成像組件60的視場中存在有源指針且紅外光源處于打開狀態(tài)時，成像組件60看見邊框部分上的反射帶所反射的紅外光照及有源指針所發(fā)出的紅外光照，并捕獲具有于暗背景上的連續(xù)亮帶的圖像幀。當成像組件60的視場中存在有源指針且紅外光源處于關閉狀態(tài)，有源指針在捕獲的圖像幀中呈現(xiàn)為暗背景上的亮區(qū)域。圖13示出了所有四個成像組件60圖像捕獲序列的一部分。各成像組件60連續(xù)捕獲被分組成圖像幀序列的圖像幀，各圖像幀序列包括10個圖像幀。正如前述所提到的，對于各成像組件60，第一圖像幀獲取于關聯(lián)的紅外光源處于打開狀態(tài)時。余下的9個圖像幀則獲取于關聯(lián)的紅外光源處于關閉狀態(tài)時。為避免相鄰紅外光源的光照所帶來的任何影響，該四個成像組件60的圖像傳感器70的曝光相互交錯，從而使得在給定時間內(nèi)僅有一個成像組件60捕獲圖像幀。同理，這些紅外光源的光照相互交錯并與其關聯(lián)的圖像傳感器70同步。當一個成像組件60的圖像傳感器70捕獲一個圖形幀后，通過讀出控制74讀出所捕獲的圖像幀的圖像數(shù)據(jù)。讀出控制74以垂直方向而并非以水平方向逐列從圖像傳感器70的像素陣列中讀出圖像數(shù)據(jù)。以列優(yōu)先的方式從圖像傳感器70的像素陣列上讀出圖像數(shù)據(jù)簡化了下行圖像數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)。讀出控制74根據(jù)存儲于配置寄存器202中的窗口配置數(shù)據(jù)，僅從圖像傳感器70的像素陣列上讀出像素子集或窗口，從而使得僅具有有用圖像數(shù)據(jù)的像素被讀出。在本實施例中，讀出控制74從像素陣列位于窗口中的像素中讀出圖像數(shù)據(jù)，該窗口的形狀大致呈V形，當呈現(xiàn)于所捕獲的圖像幀中時，該窗口的形狀與邊框的形狀相適配。像素陣列的位于窗口中的像素覆蓋鄰近交互表面24的區(qū)域，從而使得從窗口中的像素上讀取出來的圖像數(shù)據(jù)足以標識鄰近該交互表面24的指針的位置及特征。如圖6所示，該窗口由兩條之間間隔有常數(shù)距離或高度H的倒置V形邊界線所界定。高度H的最小值為10個像素行，最大值為32個像素行。通過僅從像素陣列位于窗口中的像素中讀出圖像數(shù)據(jù)，減少了需要通過序列操作進行處理的圖像數(shù)據(jù)量，進而減少了ASIC信號處理電路72所需的處理功率及存儲器。在本實施例中，通過在初始化時改變傳送至成像組件60的配置數(shù)據(jù)，主DSP500可用于改變高度H及該窗口的形狀。尤其地，配置數(shù)據(jù)定義了三個沿該窗口的上邊界線分布的可調(diào)整的點A，B，及C，其中點A和C位于該上邊界線的兩端，點B位于沿該上邊界線長度的中間位置。從讀出控制74上讀出的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送至預處理電路76。預處理電路76包括模數(shù)轉換器(ADC)，模擬增益及線性器及其他用于執(zhí)行例如模擬數(shù)字轉換、增益、線性化、壞點/熱點校正、傾斜補償、數(shù)字像素合并等處理功能的構件。子幀管理器78接收來自預處理電路76的預處理的圖像數(shù)據(jù)并負責追蹤從屬于同一圖像幀序列的所獲取圖像幀上讀出的圖像數(shù)據(jù)。子幀管理器78酌情將預處理圖像數(shù)據(jù)重定向至主子幀處理器80或次子幀處理器82。從圖像幀序列中的前兩個圖像幀上讀取出來的圖像數(shù)據(jù)被定向至主子幀處理器80。由于第一圖像幀獲取于紅外光源處于打開狀態(tài)時且第二圖像幀獲取于紅外光源處于關閉狀態(tài)時，主子幀處理器80采用來自這些圖像幀的預處理圖像數(shù)據(jù)，通過從該兩圖像幀中減去該預處理圖像數(shù)據(jù)而移除出現(xiàn)在該兩圖像幀中的環(huán)境光偽影。該不同圖像數(shù)據(jù)進而被存儲在幀緩存器86a中。該不同圖像數(shù)據(jù)的各個像素具有范圍介于0至255之間的8位顏色值。該背景緩存器86b存儲了背景圖像，該背景圖像在所獲取的圖像幀中沒有檢測到指針時動態(tài)更新。幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)及背景緩存器86b中的背景圖像之間的重要區(qū)別表明一個或多個指針存在于所獲取的圖像幀中。VIP及ROI處理器88采用存儲于幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)及存儲于背景緩存器86b中的背景圖像對存儲于邊框地圖208中的邊框文件所定義的區(qū)域中的VIP進行計算。在該過程中，采用存儲于幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)并行執(zhí)行兩個分立的VIP計算，采用存儲于背景緩存器86b中的背景圖像執(zhí)行一個VIP計算。在第一VIP計算期間，采用存儲于幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)，通過沿像素列將像素強度值進行相加，并將各像素列像素強度值的和除以對應的像素列數(shù)而對相加結果進行標準化。該VIP計算方法的進一步細節(jié)描述于2008年5月9日提交的，名稱為“交互式系統(tǒng)及用于該交互式系統(tǒng)的邊框”，由漢森等人所有的公開號為2009/0277694的共同轉讓的發(fā)明專利申請中，此專利文獻所公開的內(nèi)容在此通過參考整體并入本文中。還可采用存儲于背景緩存器86b中的背景圖像以相同方式對VIP進行計算。在VIP及ROI處理器88采用幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)以及背景緩存器86b中的背景圖像計算VIP后，VIP及ROI處理器88基于逐列比較的方式比較該兩VIP以根據(jù)以下方程式生成第一標準化VIP：NormalizedVIP＝VIP_frame/VIP_background(1)VIP及ROI處理器88進而將該第一標準化VIP與一上閾值及一下閾值相比較。比較的結果以各列單一字節(jié)的形式進行存儲。零“0”表明了存在潛在指針，一“1”則表明了不存在指針。一串零則形成了感興趣區(qū)域(ROI)并表明了指針的存在。當檢測到一串零時，VIP及ROI處理器88生成向量形式的ROI數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括具有形成該ROI的零的連續(xù)列。該ROI數(shù)據(jù)因此標識了指針在該不同圖像數(shù)據(jù)中的位置。可選地，該VIP及ROI處理器88可通過例如標識該ROI的起始列數(shù)，該ROI的結束列數(shù)以及該ROI的寬度等生成不同格式的ROI數(shù)據(jù)。圖7示出了存儲于幀緩存器86a中用于表明指針存在的不同圖像數(shù)據(jù)。圖8示出了采用圖7所示的不同圖像數(shù)據(jù)生成的第一標準化VIP及在將該第一標準化VIP與上閾值及下閾值進行比較之后所出現(xiàn)的ROI。通常而言，當無源指針鄰近該交互表面24時，該無源指針遮擋了邊框部分上的反射帶所反射的IR光照并如圖7所示呈現(xiàn)為阻斷亮帶的暗區(qū)域。然而在一些情況中，無源指針可呈現(xiàn)為亮區(qū)域。如圖9中所示，如果無源指針例如手指F進入交互表面24鄰近的區(qū)域中位于靠近其中一成像組件60的位置，當與該成像組件60相關聯(lián)的紅外光源在圖像幀捕獲期間進入打開狀態(tài)時，該紅外光源所發(fā)出的紅外光照可被手指F反射至圖像傳感器70，從而導致指針如圖10所示在圖像幀中呈現(xiàn)為亮區(qū)域而非暗區(qū)域。圖11為圖10所示的圖像幀的放大部分示意圖，其中突出了代表該手指的亮區(qū)域。正如圖10及11中所能看出的，只有靠近該手指邊緣的區(qū)域為暗的。其他區(qū)域，包括該手指的中間部分都相對是亮的。亮區(qū)域模糊了邊框及該邊框上方及下方的暗區(qū)域。在這種情況下，第一VIP計算方法可能返回錯誤的指針檢測結果。這是由于存儲于幀緩存器86a的不同圖像數(shù)據(jù)上的對應該手指中間部位的像素值與代表該邊框(例如，色度為50％或灰階為128)的像素的平均值相接近。結果，當該第一標準化VIP被計算出來時，該第一標準化VIP對應該手指中間部分的列的字節(jié)值等于表明了不存在指針的1。只有該第一標準化VIP對應該手指兩邊緣區(qū)域的列的字節(jié)值等于0。因此，當?shù)谝粯藴驶疺IP與上門限及下閾值進行比較時，表示了存在兩個指針的兩個ROI被檢測到而導致了如圖12A所是的錯誤的指針檢測。為避免該錯誤的結果，第二VIP計算由VIP及ROI處理器88所執(zhí)行。在運用該第二VIP計算方法期間，邊框地圖208中的邊框文件被用于定義出供存儲于幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)被分割成多個區(qū)域的點。在本實施例中，邊框文件使得不同圖像數(shù)據(jù)被分割成如圖7及11所示的五個區(qū)域。本領域的技術人員可以理解的是，可被分割成多于五個區(qū)域。區(qū)域1包括位于該邊框之上的暗像素。區(qū)域2的高度為三個像素且該區(qū)域同樣包括暗像素。區(qū)域3為位于邊框之上的像素與位于邊框中的像素之間的過渡區(qū)域。區(qū)域4的高度同樣為三個像素且包括位于該邊框中的像素。區(qū)域5包括位于該邊框中的像素及成像組件所看到的代表呈現(xiàn)于交互表面24上的邊框的反射的像素。VIP及ROI處理器88用于在該第二VIP計算中僅考慮靠近邊框的區(qū)域。在該第二VIP計算期間，采用存儲于幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)，區(qū)域2中的像素值從區(qū)域4中的像素值中被減去。所得結果進而除以區(qū)域2或區(qū)域4中的所有像素列的總數(shù)以生成如下所表達的第二VIP：第二標準化VIP進而可通過將第二VIP及采用存儲于背景緩存器86b中的背景圖像逐列計算出的第一VIP根據(jù)以下公式進行比較而確定：M_NormalizedVIP＝M_VIP_frame/VIP_background(3)接著，采用存儲于幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)，另一VIP通過將區(qū)域4及5中的像素值相加并將所得結果除以區(qū)域4及5中的像素行總素而計算得出，如下所示：標準化VIP進而通過將該VIP及采用存儲于背景緩存器86b的背景圖像逐列計算出的第一VIP進行比較而確定，以根據(jù)以下公式生成標準化VIP：T_NormalizedVIP＝T_VIP_frame/VIP_background(5)VIP及ROI處理器88進而結合該兩標準化VIP，將該結果與上閾值及下閾值進行比較，并將該比較結果以各列單字節(jié)的形式進行存儲。若該兩標準化VIP中的一者小于該下閾值則確定圖像幀數(shù)據(jù)中存在指針。當采用該第二VIP計算方法，區(qū)域2中的像素值從區(qū)域4的像素值中從減去，導致平均像素值為零(0)。根據(jù)方程式(5)所限定的位于該手指中間部分的第二標準化VIP亦接近于零(0)。同時，靠近該手指兩邊緣的暗區(qū)域的標準化VIP值亦接近于零(0)。因此，當所結合的標準化VIP與上閾值和下閾值進行比較時，僅生成了一個如圖12B所示的ROI。當指針鄰近交互表面24且位于與成像組件60所間隔開的位置上，并且因此避免了結合圖10及11所討論的情況時，第二標準化VIP的計算結果與第一標準化VIP的計算結果大致相同。因此，各標準化VIP計算生成的ROI數(shù)據(jù)是相同的。一旦ROI數(shù)據(jù)通過各標準化VIP計算而生成，VIP及ROI處理器88結合該ROI數(shù)據(jù)并將該ROI數(shù)據(jù)傳送給圖像處理器92。圖像處理器92還接收幀緩存器86a中的不同圖像數(shù)據(jù)及背景緩存器86b中的背景圖像。次子幀處理器82接收并處理圖像幀序列的第三至第十圖像幀以檢測用于與交互表面24進行交互的有源指針身份，假設該有源指針為采用獨特于該有源指針的調(diào)制頻率對其發(fā)出的紅外光照進行調(diào)制的類型。尤其地，該次子幀處理器82將該八個圖像幀的感興趣區(qū)域中的所有像素進行相加并結合移位邏輯以在圖像幀中具有調(diào)制亮區(qū)域時生成光強度變化。對該光強度變化進行傅里葉變換以在存在光強度變化時生成該光強度頻率領域表示?？梢岳斫獾氖牵舨捎脽o源指針與交互表面24進行交互，由于各圖像幀將是暗的，因此不會生成光亮度變化。不過，如果采用有源指針與交互表面24進行交互，該有源指針的身份根據(jù)知道其對應調(diào)制頻率的光強度變化進行確定。關于該有源指針識別方法的進一步詳細內(nèi)容描述于2010年4月1日提交的，名稱為“交互式輸入系統(tǒng)及其信息輸入方法”，由麥克吉布內(nèi)等人所有的公開號為2011/0242060的共同轉讓的專利申請中，此專利文獻所公開的內(nèi)容在此通過參考整體并入本文中。次子幀處理器82將該圖像幀及該有源指針的識別信息，若有，提供至圖像處理器92。圖像處理器92對存在于ROI數(shù)據(jù)中的ROI總數(shù)進行計數(shù)并且在本實施例中，圖像處理器92用于檢測上至十(10)個ROI。然而，本領域的技術人員可以理解的是，基于交互式輸入系統(tǒng)所需，少于或多于十(10)個ROI亦是可行的。圖像處理器92主要執(zhí)行數(shù)據(jù)壓縮及標準化。來自幀緩存器96a的不同圖像數(shù)據(jù)，來自背景緩沖器86b的背景圖像以及來自于次子幀處理器82的圖像幀通過將該不同圖像數(shù)據(jù)及圖像幀除以該背景圖像而實現(xiàn)標準化。若該標準化圖像數(shù)據(jù)及該ROI數(shù)據(jù)的總和超過雙向串行接口200所允許的帶寬，圖像處理器92則壓縮該ROI數(shù)據(jù)。尤其地，這些ROI根據(jù)由大到小的順序進行壓縮直到帶寬總和低于雙向串行接口200的最大限度值。ROI數(shù)據(jù)的壓縮可通過平均相鄰列數(shù)據(jù)而實現(xiàn)。若采用2:1的壓縮比例，具有32行及100列的ROI數(shù)據(jù)可被壓縮至32行及50列。當然也可采用不同的壓縮比例，例如4:1等。被處理的ROI數(shù)據(jù)量是可配置的。在本實施例中，ROI數(shù)據(jù)量的范圍為64至512列，其步長為64列。數(shù)據(jù)格式器96接收來自圖像處理器92的標準化數(shù)據(jù)、壓縮的ROI數(shù)據(jù)以及在采用有源指針與交互表面24進行交互時的有源指針I(yè)D，并將該數(shù)據(jù)以串流的形式通過雙向串行接口200以固定格式傳輸至主控器50。下表1示出了一示例性格式：表1圖像數(shù)據(jù)集中器300接收各成像組件60的數(shù)據(jù)格式器96所傳送的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)與通過并行端口PPI傳送至圖像DSP400的單數(shù)據(jù)流進行結合。圖像DSP400處理來自圖像數(shù)據(jù)集中器300的數(shù)據(jù)流以移除錯誤的指針目標。圖像DSP400還處理來自圖像數(shù)據(jù)集中器300的數(shù)據(jù)流以確定指針接觸狀態(tài)及指針邊界等并將該圖像數(shù)據(jù)合成至指針角度中。主DSP500接收來自圖像DSP400的指針角度及指針接觸狀態(tài)信息并以三角函數(shù)計算該指針角度以確定指針在交互表面24的(X，Y)坐標系上的位置。該指針坐標及指針接觸狀態(tài)信息進一步通過USB線纜30傳送至通用計算裝置28。盡管圖像數(shù)據(jù)集中器300已被描述為實現(xiàn)于現(xiàn)場可編程邏輯門陣列上，本領域的技術人員可以理解該圖像數(shù)據(jù)集中器還可為其他形式。例如，圖像數(shù)據(jù)集中300可體現(xiàn)于復雜可編程邏輯器件(CPLD)或其他合適的器件中。盡管主控器50已被描述為包括圖像DSP和分立的主DSP，其他主控器配置方式亦可行。例如，如圖14中所示，主控器50可包括單一的實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)集中器及圖像DSP及主DSP功能的專用集成電路?；蛘呷鐖D15中所示的，圖像DSP及主DSP的功能亦可通過單一DSP來結合和執(zhí)行。在上述實施例中，交互式板22被描述為安裝于垂直支撐面上?？梢岳斫獾氖牵换ナ桨?2亦可替代性地通過站臺實現(xiàn)支撐于垂直方向或可從頂面或其他上方結構上懸吊下來。安裝于由該支撐面向外延伸而出的吊桿上的投影機或背投式投影機，而并非是高射短焦投影機可用于將圖像投影至交互表面24上。可選地，交互式板22可放置于如其上呈現(xiàn)有圖像的液晶顯示器(LCD)或等離子電子等平板顯示裝置或采用平板顯示裝置實現(xiàn)。交互式板22可選地可放置于水平方向并形成交互式觸控桌的一部分。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。