DE102004025516A1 - Object, e.g. user`s, fingertip, position determining arrangement ,for use in room, has opto-electronic camera with visible mirror and evaluation unit determining position of object based on signal generated by camera - Google Patents

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Abstract

The arrangement has an opto-electronic camera (1), and a visible mirror (2) for the camera. A plane, convex or concave reflecting surface of the mirror is turned towards the camera, such that an object (3) between the camera and the mirror is recorded simultaneously as image or mirror image in the camera. An evaluation unit is provided for determining a spatial position of the object based on a signal generated by the camera.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Positionsermittlung eines Objektes im Raum.The The invention relates to an arrangement for determining the position of a Object in the room.

Zur Positionsermittelung von Objekten sind verschiedene Verfahren und Anordnungen bekannt. So wird häufig eine Stereokamera verwendet, deren Stereobildpaar nach einer Rechnung Aufschluß über die räumliche Position der aufgenommenen Objekte relativ zur Stereokamera gibt. Nachteilig ist dabei, daß zwei Kameras notwendig sind, falls die Auswertung in Echtzeit geschehen soll.to Position determination of objects are different methods and Arrangements known. This is how it often becomes used a stereo camera whose stereo image pair after an invoice Information about the spatial Position of the recorded objects relative to the stereo camera. The disadvantage here is that two Cameras are necessary if the evaluation is done in real time should.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfach zu gestaltende Anordnung zur Positionsermittlung von Objekten anzugeben, die mit lediglich einer Kamera auskommt und gleichzeitig echtzeitfähig ist.It is therefore an object of the invention, as simple as possible to be designed Arrangement for determining the position of objects to be specified with only one camera works and at the same time is real-time capable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Anordnung zur Positionsermittlung eines Objektes im Raum, mindestens umfassend:

  • – eine opto-elektronische Kamera,
  • – mindestens einen für besagte Kamera mindestens teilweise sichtbaren Spiegel, dessen spiegelnde Oberfläche besagter Kamera zugewandt ist, so daß zwischen Kamera und Spiegel befindliche Objekte gleichzeitig als Bild und als Spiegelbild von der Kamera aufgenommen werden, sowie
  • – eine Auswerteelektronik für die von der Kamera erzeugten Signale zur Ermittlung der räumlichen Position des besagten Objekts.
This object is achieved by an arrangement for determining the position of an object in the room, at least comprising:
  • - an opto-electronic camera,
  • - At least one for said camera at least partially visible mirror, the reflective surface of said camera is facing, so that objects located between the camera and mirror are recorded simultaneously as an image and a mirror image of the camera, and
  • - An evaluation of the signals generated by the camera to determine the spatial position of said object.

Die Auswerteelektronik für die von der Kamera erzeugten Signale eine elektronische Schaltung ist so ausgestaltet, daß sie

  • – eine Objekterkennung in dem jeweils von der Kamera aufgenommenen Bild und Spiegelbild durchführt, um die Position mindestens eines Objektdetails, bevorzugt einer Kante, in aufgenommenem Bild und Spiegelbild zu ermitteln,
  • – weiterhin einen Größenverhältnis des besagten Objektdetails bzgl. der Größe in Bild und Spiegelbild ermittelt,
  • – ferner an Hand der gewonnen Position bzw. des Größenvergleichs die räumliche Position des besagten Objektes bzw. des Objektdetails im Verhältnis zur Kamera ermittelt.
The evaluation of the signals generated by the camera an electronic circuit is designed so that they
  • Performing an object recognition in the image and mirror image respectively taken by the camera in order to determine the position of at least one object detail, preferably an edge, in recorded image and mirror image,
  • Further determines a size ratio of said object detail with respect to the size in image and mirror image,
  • - Further determined on the basis of the obtained position or the size comparison, the spatial position of said object or the object details in relation to the camera.

Die Festlegung des entsprechenden Objektdetails geschieht einfach durch Auswahl eines Bildabschnittes, z.B. des mittleren Bildpunktes, im Sichtfeld der Kamera.The Determining the corresponding object details is done simply by Selecting an image portion, e.g. of the middle pixel, in the field of view the camera.

Besagte Ermittlung der räumlichen Position des besagten Objektes bzw. des Objektdetails geschieht durch Vergleich mit einer Datenbank, die für eine Anzahl von Größenverhältnissen und Positionen von Objektdetails in Bild und Spiegelbild die zugeordneten räumlichen Positionen im Verhältnis zur Kamera enthält. Eine solche Datenbank wird vorab für eine gegebene Parameter wie Kameratyp und – ausrichtung sowie zugehörigem Spiegeltyp und -ausrichtung für eine Vielzahl von Objektpositionen erstellt. Mit Spiegelausrichtung ist insbesondere der Neigungswinkel des Spiegels zur optischen Achse der Kamera gemeint. Ferner können auch gleichzeitig mehrere Spiegel zum Einsatz kommen, die jeweils unterschiedliche Neigungswinkel zur optischen Achse der Kamera aufweisen.said Determination of spatial Position of the said object or the object details happens by comparing it with a database covering a number of proportions and positions of object details in image and mirror image associated with each other spatial Positions in proportion to the camera contains. Such a database will advance for a given parameter such as Camera type and orientation and related Mirror type and orientation for created a variety of object positions. With mirror alignment is in particular the angle of inclination of the mirror to the optical axis meant the camera. Furthermore, can At the same time several mirrors are used, each one have different angles of inclination to the optical axis of the camera.

Der mindestens eine Spiegel weist eine plane, konvexe oder konkave spiegelnde Oberfläche auf. Weiterhin kann der mindestens eine Spiegel in besonderen Ausgestaltungen im wesentlichen nur Licht ausgewählter Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche, nicht aber des gesamte sichtbare Lichtspektrum reflektieren. Letztere Gestaltung muß aber nicht immer angewendet werden.Of the at least one mirror has a plane, convex or concave reflective Surface on. Furthermore, the at least one mirror in particular embodiments essentially only light selected wavelength or wavelength ranges, but not reflect the entire visible light spectrum. Latter But design does not have to always be applied.

Weiterhin kann die Kamera unbeweglich oder beweglich angeordnet sein.Farther The camera can be immovable or movable.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfaßt ferner bevorzugt noch eine Lichtquelle zur Beleuchtung des in Rede stehenden Objektes, für das die Position ermittelt werden soll.The inventive arrangement further includes preferably still a light source for lighting the subject in question Object, for that the position should be determined.

Für besondere Anwendungszwecke umfaßt die Anordnung weiterhin einen autostereoskopischen Bildschirm, an dessen Oberkante die besagte Kamera und an dessen Unterkante der mindestens eine Spiegel installiert ist. Damit wird es möglich, räumlich wahrnehmbar dargestellte Objekte in Verbindung mit der durch die erfindungsgemäße Anordnung Position eines Objektes, etwa einer Fingerspitze, in Verbindung zu bringen. Somit wird eine räumlich-interaktive Darstellung geschaffen: Der Bildschirm zeigt räumliche Objekte, die vermittels des Fingers eines Benutzers „angeklickt" werden können.For special Applications includes the Arrangement also has an autostereoscopic screen, at the Top edge of the said camera and at the lower edge of at least a mirror is installed. This makes it possible to present spatially perceptible Objects in connection with the arrangement according to the invention Position of an object, such as a fingertip, in conjunction bring to. Thus, a spatially-interactive presentation created: The screen shows spatial objects, which means of a user's finger can be "clicked".

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt 1 eine Prinzipskizze zur Anordnung zur Positionsermittlung eines Objektes im Raum.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. It shows 1 a schematic diagram of the arrangement for determining the position of an object in space.

Bei dieser beispielhaften Ausgestaltung der Anordnung nach 1 sind folgende Komponenten vorgesehen:

  • – eine opto-elektronische Kamera 1,
  • – ein für besagte Kamera 1 mindestens teilweise sichtbarer Spiegel 2, dessen spiegelnde Oberfläche besagter Kamera 1 zugewandt ist, so daß zwischen Kamera 1 und Spiegel 2 befindliche Objekte 3 gleichzeitig als Bild und als Spiegelbild von der Kamera 1 aufgenommen werden, sowie
  • – eine (zeichnerisch nicht dargestellte) Auswerteelektronik für die von der Kamera 1 erzeugten
In this exemplary embodiment of the arrangement according to 1 the following components are planned:
  • - an opto-electronic camera 1 .
  • - one for said camera 1 at least partially visible mirror 2 whose reflecting surface said camera 1 facing, so that between camera 1 and mirrors 2 located objects 3 at the same time as a picture and as a mirror image of the camera 1 be included, as well
  • - An evaluation (not shown in the drawing) for the of the camera 1 generated

Signale zur Ermittlung der räumlichen Position des besagten Objekts 3.Signals for determining the spatial position of said object 3 ,

Weiterhin umfaßt die Anordnung einen autostereoskopischen Bildschirm 4, an dessen Oberkante die besagte Kamera 1 und an dessen Unterkante der Spiegel 2 installiert ist.Furthermore, the arrangement comprises an autostereoscopic screen 4 , at the top edge of which said camera 1 and at the bottom of the mirror 2 is installed.

Die Auswerteelektronik für die von der Kamera 1 erzeugten Signale ist wie weiter oben beschrieben ausgestaltet. Der Spiegel 2 weist eine plane spiegelnde Oberfläche auf.The transmitter for the camera 1 generated signals is configured as described above. The mirror 2 has a flat reflective surface.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist es möglich, räumlich wahrnehmbar dargestellte Objekte 3 in Verbindung mit der durch die erfindungsgemäße Anordnung ermittelten Position eines Objektes, wie hier einer Fingerspitze 3, in Verbindung zu bringen. Somit wird eine räumlich-interaktive Darstellung geschaffen: Der Bildschirm 4 zeigt räumliche Objekte, die vermittels des Fingers 3 eines Benutzers „angeklickt" werden können.With the arrangement described above, it is possible to spatially perceptible represented objects 3 in conjunction with the determined by the inventive arrangement position of an object, such as a fingertip here 3 to connect. Thus, a spatially interactive presentation is created: the screen 4 shows spatial objects by means of the finger 3 of a user can be "clicked".

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß vermöge einer einzigen Kamera Positionsermittlungen von Objekten in Echtzeit ermöglicht werden.The Invention offers the advantage that by means of a single camera position determinations of objects in real time become.

Claims (8)

Anordnung zur Positionsermittlung eines Objektes im Raum, mindestens umfassend: – eine opto-elektronische Kamera, – mindestens einen für besagte Kamera mindestens teilweise sichtbaren Spiegel, dessen spiegelnde Oberfläche besagter Kamera zugewandt ist, so daß zwischen Kamera und Spiegel befindliche Objekte gleichzeitig als Bild und als Spiegelbild von der Kamera aufgenommen werden, sowie – eine Auswerteelektronik für die von der Kamera erzeugten Signale zur Ermittlung der räumlichen Position des besagten Objekts.Arrangement for determining the position of an object in the room, at least comprising: - an opto-electronic camera, - at least one for said camera at least partially visible mirror whose reflective surface said Camera faces, so that between Camera and mirror objects simultaneously as a picture and be taken as a mirror image of the camera, as well - An evaluation for the signals generated by the camera to determine the spatial Position of said object. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik für die von der Kamera erzeugten Signale eine elektronische Schaltung ist, die – eine Objekterkennung in dem jeweils von der Kamera aufgenommenen Bild und Spiegelbild durchführt, um die Position mindestens eines Objektdetails, bevorzugt einer Kante, in aufgenommenem Bild und Spiegelbild zu ermitteln, – weiterhin einen Größenverhältnis des besagten Objektdetails bzgl. der Größe in Bild und Spiegelbild ermittelt, – ferner an Hand der gewonnen Position bzw. des Größenvergleichs die räumliche Position des besagten Objektes bzw. des Objektdetails im Verhältnis zur Kamera ermittelt.Arrangement according to claim 1, characterized that the Evaluation electronics for the signals generated by the camera an electronic circuit is the - one Object recognition in the respective image taken by the camera and mirror image, around the position of at least one object detail, preferably one Edge to detect in captured image and mirror image - Farther a size ratio of said object details regarding the size in image and mirror image, - further on the basis of the obtained position or the size comparison the spatial Position of said object or object detail in relation to the camera determined. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittelung der räumlichen Position des besagten Objektes bzw. des Objektdetails durch Vergleich mit einer Datenbank geschieht, die für eine Anzahl von Größenverhältnissen und Positionen von Objektdetails in Bild und Spiegelbild die zugeordneten räumlichen Positionen im Verhältnis zur Kamera enthält.Arrangement according to claim 2, characterized that the Determination of spatial Position of said object or object detail by comparison With a database that happens for a number of proportions and positions of object details in image and mirror image associated with each other spatial Positions in proportion to the camera contains. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera unbeweglich oder beweglich angeordnet ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Camera is immovable or movable. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Spiegel eine plane, konvexe oder konkave spiegelnde Oberfläche aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one mirror a plane, convex or concave reflecting surface having. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Spiegel im wesentlichen nur Licht ausgewählter Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche, nicht aber des gesamte sichtbare Lichtspektrum reflektiert.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one mirror essentially only light of selected wavelengths or Wavelength ranges, not but reflects the entire visible light spectrum. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des in Rede stehenden Objektes umfaßt.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they at least one light source for illuminating the subject in question Object includes. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen autostereoskopischen Bildschirm umfaßt, an dessen Oberkante die besagte Kamera und an dessen Unterkante der mindestens eine Spiegel installiert ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they further comprises an autostereoscopic screen, on whose Top edge of the said camera and at the lower edge of at least a mirror is installed.
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