CN101727219A - 位移侦测装置和方法 - Google Patents

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CN101727219A CN200910203213A CN200910203213A CN101727219A CN 101727219 A CN101727219 A CN 101727219A CN 200910203213 A CN200910203213 A CN 200910203213A CN 200910203213 A CN200910203213 A CN 200910203213A CN 101727219 A CN101727219 A CN 101727219A
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李敬洲
陈信嘉
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Abstract

一种位移侦测方法，该方法包括下列步骤：撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；将该侦测位移变化量与至少一个门槛值比较；以及根据比较结果适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。本发明还提供一种位移侦测装置。本发明提供的位移侦测的装置和方法可在操作过程中根据侦测位移变化量自动并即时地进行位移灵敏度的调整，从而增加位移侦测装置的操控便利性和实用性。

Description

位移侦测装置和方法
技术领域
本发明涉及一种位移侦测装置和方法，特别涉及一种可适应性调整位移灵敏度的位移侦测装置和可适应性调整位移侦测装置的位移灵敏度的方法。
背景技术
现有的位移侦测装置，如鼠标或指标定位装置，将其所侦测到的位移量传输至图像显示装置，例如投影装置、游戏主机、个人电脑和电视等，以相对控制显示于该图像显示装置屏幕上的光标或指向指标的移动。传统的位移侦测装置中，所侦测到的位移量与光标或指向指标的位移之间通常具有固定的预设关系，称为每英寸位移量(counts per inch，CPI)或每毫米位移量(countsper millimeter)，例如位移灵敏度(空间位移解析度)为800CPI的位移侦测装置是指位移侦测装置每移动一英寸，位于图像显示装置上的光标或指向指标则相对移动800像素的距离。
然而于某些情形下，固定的位移灵敏度并无法满足使用者操作的需求，例如当使用者操控光标或指向指标进行绘图软件的操作，且同时需要进行精细的移动时，太高的位移灵敏度将导致难以进行微小位移的操控；另一方面，当使用者操控光标或指向指标进行游戏时，反而有可能需要较高的位移灵敏度，以增加游戏进行的流畅性。有鉴于此，业界便研发出了可调整位移灵敏度的位移侦测装置，然而大部分位移侦测装置中，位移灵敏度的调整必须由使用者自行手动调整，且使用者并不一定能够迅速地自行调整至所需要的位移灵敏度。
例如，在标题为“一种光学指向装置中的位移数据后处理和回报(Displacement Data Post-processing and Reporting in an Optical PointingDevice)”的第7,161,585号美国专利中，公开了一种光学指向装置中处理和回报所侦测的位移量的方法，该方法包括下列步骤：侦测所述位移量并累计第一计数，以代表相关累计单元中的侦测位移量大小，所述第一计数代表在第一空间位移解析度下的侦测位移量大小(步骤a)；处理累计于所述累计单元中的第一计数，将该第一计数转换为回报计数，以代表在第二空间解析度下的侦测位移量大小，且第二空间解析度低于所述第一空间解析度(步骤b)；将所述回报计数回报至个人电脑或外部控制器(步骤c)；以及重复步骤a至步骤c(步骤d)；其中，所述第二空间解析度可选自至少两种预设解析度，包括低回报解析度和高回报解析度；其中，所述回报计数以一选定的回报率回报，当从所述高回报解析度转换成所述低回报解析度时，降低所述回报率；当从所述低回报解析度转换成所述高回报解析度时，提升所述回报率。然而，此种方法并无法直接根据所侦测的位移量大小自动地调整光学指向装置所输出的位移灵敏度，因此仍无法满足各种使用者的需求。
本发明提供一种位移侦测的装置和方法，其可在操作过程中根据侦测位移变化量自动并即时地进行位移灵敏度的调整，从而增加位移侦测装置的操控便利性和实用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种位移侦测装置和方法，其空间位移灵敏度(解析度)可根据所侦测到的位移变化量大小即时并自动地调整，以提高操控的精确性。
本发明的另一目的在于提供一种位移侦测装置和方法，其中所输出的空间位移灵敏度(解析度)可大于、等于或小于所能侦测的位移灵敏度(解析度)，以提升位移侦测装置和方法的实用性。
为达上述目的，本发明提供一种位移侦测方法，该方法包括下列步骤：撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；将该侦测位移变化量与至少一个门槛值比较；以及根据比较结果适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。
根据本发明的另一特点，本发明还提供一种位移侦测方法，该方法包括用于适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。该方法包括下列步骤：提供对照表，该对照表用于表示多个门槛值与所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度之间的关系；撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；以及比较该侦测位移变化量与所述对照表，以适应性地调整所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度。
本发明还提供一种位移侦测装置，该装置包括：图像撷取单元、储存单元、灵敏度控制单元和处理单元。所述图像撷取单元用于撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量。所述储存单元储存有至少一个门槛值。所述灵敏度控制单元用于调整所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度。所述处理单元比较所述侦测位移变化量和所述门槛值，并根据比较结果适应性地控制所述灵敏度控制单元调整所输出的位移灵敏度。
本发明的位移侦测方法可适用于位移侦测装置，例如光学鼠标或光学指向指标装置，根据所侦测到的位移变化量大小适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度，并将该位移灵敏度通过传输接口单元无线或电性地传输至图像显示装置，例如电视屏幕、电脑屏幕、游戏机屏幕或投影屏幕等，以根据不同的位移灵敏度控制屏幕上的光标或指向指标的移动。
附图说明
图1a是显示本发明实施例的位移侦测装置的示意图；
图1b是显示本发明实施例的位移侦测装置的方块图；
图2a是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与门槛值设定的示意图；
图2b是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与门槛值设定的另一示意图；
图3a是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与多个门槛值之间的关系图；
图3b是显示在本发明实施例的位移侦测装置中，位移灵敏度与多个门槛值之间的另一关系图；
图4是显示本发明实施例的位移侦测方法的流程图；以及
图5是显示本发明实施例的位移侦测装置的另一实施形式的示意图。
主要元件符号说明
1、1′位移侦测装置                    100    壳体
101   光源                            102、102′图像撷取单元
103   灵敏度控制单元                  104    储存单元
105   处理单元                        106    传输接口单元
107   透镜                            H      透孔
S     表面                            90     图像显示装置
91    光标                            S1～S4 步骤
ΔX   水平位移变化量                  ΔY    垂直位移变化量
92、92′参考点
具体实施方式
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
请参照图1a和1b所示，其分别显示根据本发明一种实施例的位移侦测装置1的示意图和方块图，该位移侦测装置1的实施例包括光学鼠标和光学指向装置(optical pointing device)，用于相对控制图像显示装置90上的光标(或指向指标)91的移动。首先，以光学鼠标为例对所述位移侦测装置1进行例示性的说明。
所述位移侦测装置1(例如光学鼠标)一般具有壳体100，其下方具有透孔H，且所述位移侦测装置1的其他构件设置于壳体100内部，所述构件包括光源101、图像撷取单元102、灵敏度控制单元103、储存单元104、处理单元105、传输接口单元106以及至少一个透镜(或透镜组)107。所述位移侦测装置1放置于表面S，例如桌面或鼠标垫的表面等，以供使用者(未绘示)进行操控。
所述光源101的实施例包括，但不限于，发光二极管和激光二极管，其透过壳体100下方的透孔H照明表面S，以提供图像撷取单元102撷取所述表面S的图像时所需要的光。必须强调的是，当位移侦测装置1为光学鼠标时，位移侦测装置1可包括光源101；但是当位移侦测装置1并非为光学鼠标时，例如为光学指向装置时，位移侦测装置1并不一定具有光源101。
图像撷取单元102透过透孔H撷取表面S的多个图像，并据以计算出位移侦测装置1相对于表面S的侦测位移变化量(displacement variation)。所述灵敏度控制单元103用于调整位移侦测装置1所输出的位移灵敏度(CPI)。所述储存单元104中储存有至少一个门槛值或者对照表，该门槛值作为调整位移灵敏度的依据；所述对照表则为依据多个门槛值与位移侦测装置1所欲输出的位移灵敏度之间的关系所制成的对照表，且该对照表的设定是根据实际产品的需求而设定的。所述处理单元105比较图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量与储存于储存单元中的门槛值，并根据比较结果适应性地(自动并即时地)调整位移侦测装置1所输出的位移灵敏度。所述传输接口单元106则将位移侦测装置1所欲输出的位移灵敏度通过无线或者电性连接的方式传输至图像显示装置90，例如电视屏幕、电脑屏幕、游戏机屏幕或投影屏幕等，以相对控制显示于屏幕上的光标(或指向指标)91的移动。当位移灵敏度较高时，光标91的移动速度较快；当位移灵敏度较低时，光标91的移动速度较慢。可以了解的是，侦测位移变化量并不一定限定为由图像撷取单元102计算，其也可由处理单元105计算。
请参照图2a所示，其显示了在本发明实施例的位移侦测装置1中，位移侦测装置1所输出的位移灵敏度与门槛值设定的关系示意图，其中横轴的数字表示储存于储存单元104中的门槛值，单位为英寸/秒；纵轴的数字表示位移侦测装置1所输出的位移灵敏度(CPI)。如图所示，储存单元104中储存有四个门槛值，包括两个上升门槛值(例如3英寸/秒和9英寸/秒)，以及两个下降门槛值(例如1英寸/秒和8英寸/秒)，且所述上升门槛值(risingthreshold)设定为高于所述下降门槛值(falling threshold)，但并不限于此；此外，位移侦测装置1可输出三种位移灵敏度，例如分别为400CPI、800CPI以及1,600CPI。
根据图2a的设定，对位移侦测装置1的动作方式作出如下说明，当位移侦测装置1所输出的位移灵敏度为400CPI，且处理单元105判定图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量小于3英寸/秒时，处理单元105通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1维持输出400CPI的位移灵敏度；反之，当侦测位移变化量大于3英寸/秒或9英寸/秒时，处理单元105则通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1分别输出800CPI或1,600CPI的位移灵敏度。当位移侦测装置1所输出的位移灵敏度为800CPI，且处理单元105判定该图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量小于1英寸/秒时，该处理单元105通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1输出400CPI的位移灵敏度；另一方面，当侦测位移变化量大于9英寸/秒时，处理单元105通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1输出1,600CPI的位移灵敏度，否则位移侦测装置1维持输出800CPI的位移灵敏度。当位移侦测装置1所输出的位移灵敏度为1,600CPI，且处理单元105判定图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量小于1英寸/秒或8英寸/秒时，处理单元105通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1分别输出400CPI或800CPI的位移灵敏度，否则位移侦测装置1维持输出1,600CPI的位移灵敏度。在此实施形式中，设定所述上升门槛不同于所述下降门槛的原因在于，当图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量位于门槛值附近时，可避免位移侦测装置1所输出的位移灵敏度在两个数值之间往复震荡，以增加装置的稳定性，然而，上升和下降灵敏度还可设定为相同值或者上升门槛值低于下降门槛值，并不限定于图2a所公开的情况。藉此，可适应性地调整位移侦测装置1所输出的位移灵敏度，以更加符合使用者在操控时的需求，提升位移侦测装置1的实用性。
请参照图2b所示，其显示了图2a中所述图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量与门槛值之间的关系图的另一种实施形式，其中所述侦测位移变化量包括水平位移变化量ΔX和垂直位移变化量ΔY，且所述侦测位移变化量被设定为所述水平位移变化量的绝对值与所述垂直位移变化量的绝对值之和，也就是|ΔX|+|ΔY|。在此实施形式中，处理单元105比较图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量|ΔX|+|ΔY|与门槛值，该门槛值例如也包括两个上升门槛值3英寸/秒、9英寸/秒以及两个下降门槛值1英寸/秒、8英寸/秒，并根据比较结果通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1所输出的位移灵敏度，其调整方式与图2a的说明类似，于此不再赘述。此外，图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量并不限定于图2b中所表示的情况，例如还可表示为(ΔX2+ΔY2)1/2或其他用于表示位移变化量的方式。本发明的精神在于，将图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量与至少一个门槛值相比较，以作为灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1所输出的位移灵敏度(CPI)的依据，并不限定于特定的位移量表示方式。此外，可以了解的是，图2a和图2b中所表示的数值以及门槛值数目，仅为例示性的说明，并非用于限定本发明。
请参照图3a和3b所示，其分别显示了在本发明实施例的位移侦测装置1中，图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量与门槛值设定的另一种实施形式，其中可将多个门槛值与相对应的位移灵敏度制作成对照表或关系图。此处为了便于说明，图3a和3b中，将多个门槛值与位移灵敏度的相对关系绘制成关系图，而本领域技术人员也可根据图3a和3b所公开的内容了解到对照表的形成方式。所述处理单元105则利用查表或对照关系图的方式通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1输出的位移灵敏度。例如在图3a中，当位移侦测装置1所输出的位移灵敏度为400CPI，且处理单元105判定图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量大于3英寸/秒时，处理单元105则通知灵敏度控制单元103自动地控制位移侦测装置1在不同的侦测位移变化量下输出不同的位移灵敏度，例如当侦测位移变化量超过4英寸/秒而小于5英寸/秒时，位移灵敏度例如可为600CPI。可以了解的是，门槛值的数目与位移灵敏度的对照关系可根据实际需求任意设定，以同时达成提升操控效率和实用性的目的。此外，如图3b中所示，在位移灵敏度与门槛值之间的关系曲线中，上升曲线和下降曲线可选择设定为不同，藉以避免当图像撷取单元102所求得的侦测位移变化量位于门槛值附近时，造成位移灵敏度在两个数值之间往复震荡的问题。可以了解的是，在图3a和图3b中，侦测位移变化量的表示方式还可为各种位移量表示方式，例如|ΔX|+|ΔY|或(ΔX2+ΔY2)1/2，于此不再赘述。
请参照图4所示，其显示了根据本发明实施例的位移侦测方法的流程图，所述位移侦测方法包括下列步骤：撷取第一图像和第二图像(步骤S1)；根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量(步骤S2)；将该侦测位移变化量与至少一个门槛值相比较(步骤S3)；以及适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度(步骤S4)。
首先，图像撷取单元102在不同时间分别侦测表面S的多个图像，例如第一图像和第二图像(步骤S1)，接着根据该第一图像和第二图像计算出侦测位移变化量后(步骤S2)，处理单元105比较该侦测位移变化量与门槛值(步骤S3)，并根据预先设定的对照表或图2a至图3b所示的关系图，通知灵敏度控制单元103控制位移侦测装置1所输出的位移灵敏度(步骤S4)。最后位移灵敏度将通过传输接口单元106传输至图像显示装置90，以相对控制显示于其上的光标或指向指标91的移动。
请参照图5所示，其显示根据本发明的另一种实施形式，所述位移侦测装置1′被显示为光学指向装置。在此实施形式中，图像显示装置90上优选地还包括两参考点92和92′，但并不局限于两个，其可为设置于该图像显示装置90面板前方的两个光源，例如发光二极管；也可为直接显示于该图像显示装置90的显示画面上的两个预设图像。位移侦测装置1′(光学指向装置)同样通过图像撷取单元102′接收所述参考点92和92′所发出的光信号以形成多个图像，并利用习知方法计算出所述参考点92和92′的图像的侦测位移变化量，例如，但不限于，中国台湾专利公开200742600号所公开的方法。此外，位移侦测装置1′同样包括灵敏度控制单元，用于调整位移侦测装置1′所输出的位移灵敏度；储存单元，用于储存有至少一个门槛值、对照表或者关系图；处理单元，用于比较图像撷取单元102′所求得的侦测位移变化量与储存于储存单元中的门槛值，并根据比较结果适应性地(自动并即时地)调整位移侦测装置1′所输出的位移灵敏度；以及传输接口单元，用于将位移侦测装置1′所欲输出的位移灵敏度通过无线或者电性连接的方式传输至图像显示装置90。当计算出侦测位移变化量后，其他的实施方式均类似所述位移侦测装置1，于此不再赘述。
可以了解的是，本发明的位移侦测方法并不限定应用于本说明所举出的实施例，其还适用于其他光标或指向指标的控制，例如光枪游戏中瞄准点的控制。也就是说，只要是通过计算出侦测装置与基准物件之间的相对位移量，并据以控制光标或指向指标的控制装置，均不脱离本发明的精神。
综上所述，由于现有的位移侦测装置无法在操作过程中根据操控状态自动并即时地调整输出灵敏度，具有无法符合各种使用者需求的问题。本发明提供一种位移侦测装置和方法(图1a、图1b和图4)，其可根据所求得的侦测位移变化量自动并即时地控制位移侦测装置的位移灵敏度，以有效提升其操控精确性和实用性。
虽然本发明已被上述优选实施例所公开，然而所述实施例并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种改动与修改。因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求书所界定的为准。

Claims (16)

1.一种位移侦测方法，该方法包括下列步骤：
撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；
将该侦测位移变化量与至少一个门槛值比较；以及
根据比较结果适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度。
2.根据权利要求1所述的位移侦测方法，该方法还包括下列步骤：传输所述位移灵敏度至图像显示装置，以相对控制该图像显示装置上的光标或指向指标的移动。
3.根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述位移灵敏度包括第一灵敏度和高于该第一灵敏度的第二灵敏度，调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度的步骤包括下列步骤：
当所述侦测位移变化量小于所述门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度；以及
当所述侦测位移变化量大于所述门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第二灵敏度。
4.根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述位移灵敏度包括第一灵敏度和高于该第一灵敏度的第二灵敏度，所述门槛值包括上升门槛值和低于该上升门槛值的下降门槛值，当所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度时，调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度的步骤还包括下列步骤：
当所述侦测位移变化量大于所述上升门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第二灵敏度；以及
当所述侦测位移变化量小于所述上升门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度。
5.根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述位移灵敏度包括第一灵敏度和高于该第一灵敏度的第二灵敏度，所述门槛值包括上升门槛值和低于该上升门槛值的下降门槛值，当所述位移侦测装置输出所述第二灵敏度时，调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度的步骤还包括下列步骤：
当所述侦测位移变化量大于所述下降门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第二灵敏度；以及
当所述侦测位移变化量小于所述下降门槛值时，所述位移侦测装置输出所述第一灵敏度。
6.根据权利要求1所述的位移侦测方法，其中所述侦测位移变化量为水平位移变化量的绝对值与垂直位移变化量的绝对值之和。
7.一种位移侦测方法，该方法用于适应性地调整位移侦测装置所输出的位移灵敏度，该方法包括下列步骤：
提供对照表，该对照表用于表示多个门槛值与所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度之间的关系；
撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；以及
比较该侦测位移变化量与所述对照表，以适应性地调整所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度。
8.根据权利要求7所述的位移侦测方法，该方法还包括下列步骤：传输所述位移灵敏度至图像显示装置，以相对控制该图像显示装置上的光标或指向指标的移动。
9.根据权利要求7所述的位移侦测方法，其中所述对照表被绘制成多个门槛值与所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度之间的关系图。
10.一种位移侦测装置，该装置包括：
图像撷取单元，用于撷取第一图像和第二图像，并根据该第一图像和第二图像求得侦测位移变化量；
储存单元，储存有至少一个门槛值；
灵敏度控制单元，用于调整所述位移侦测装置所输出的位移灵敏度；以及
处理单元，比较所述侦测位移变化量和所述门槛值，并根据比较结果适应性地控制所述灵敏度控制单元调整所输出的位移灵敏度。
11.根据权利要求10所述的位移侦测装置，该装置还包括传输接口单元，该传输接口单元用于将所述灵敏度控制单元所输出的位移灵敏度传输至图像显示装置。
12.根据权利要求11所述的位移侦测装置，其中所述图像显示装置选自电视、电脑屏幕、游戏机屏幕和投影屏幕中的一者。
13.根据权利要求11所述的位移侦测装置，其中所述位移侦测装置无线或电性连接至所述图像显示装置。
14.根据权利要求10所述的位移侦测装置，其中所述位移侦测装置为光学鼠标或光学指向装置。
15.根据权利要求10所述的位移侦测装置，其中所述储存单元储存有多个门槛值，且每一个门槛值对应一个位移灵敏度，其中所述门槛值与位移灵敏度形成为对照表。
16.根据权利要求10所述的位移侦测装置，其中所述储存单元储存有多个门槛值，且每一个门槛值对应一个位移灵敏度，其中所述门槛值与位移灵敏度形成为关系图。
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