CN101916150A - 物体侦测系统及物体侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种物体侦测系统及物体侦测方法。物体侦测系统包含周边构件、反射组件、线感应摄像单元、光源模块及数据处理模块。周边构件定义指示空间与指示空间内的指示平面以供物体指示目标位置。周边构件与物体具有对比关系。反射组件位于指示平面的边缘且设置于周边构件上。光源模块耦合于周边构件，用以照射指示空间。线感应摄像单元设置于指示平面的隅角周边，用以定义摄像点并撷取综合影像讯号。数据处理模块处理综合影像讯号以决定物体位于指示空间内的物体信息。本发明的物体侦测系统及物体侦测方法透过影像能量解析方法的应用，有效地减少传统光学式触控系统所需的组件，以达到降低成本并简化其构造的目的。

Description

物体侦测系统及物体侦测方法

技术领域

本发明与光学式触控有关，特别是关于一种透过影像能量解析方法达成简化结构及降低成本的功效的物体侦测系统及物体侦测方法。

背景技术

在触控系统日趋成熟之下，拥有大尺寸与多点触控技术的装置将成为未来的主流。目前，光学式触控系统相较其它方式，如电阻式、电容式、超音波式或投影影像式等，具有更低成本与更易达成的优势。

美国专利案号US7460110揭露一种高分辨率的光学式触控系统。于此前案的图7中，触控屏幕上的P点为向周围辐射发光的光源，触控屏幕的上侧边跟左侧边为不反光背景，右侧边需设置90°反光镜(见此前案的图4)，而下侧边需设置平面镜，其中反光镜的功能是将触控屏幕上的光线平行导入触控面下的波导中。如此前案的图9所示，在未设置光源的一侧边的两隅角各设置摄像单元，藉此即可根据摄像单元于上层或下层产生成像判别出物体在指示区域内触控的位置，如图1所示，图1绘示习知的光学式触控系统感测成像的示意图。

然而，根据图1可知，美国专利案号US7460110仍需采用由两个线传感器(line sensor)或一个面传感器(area sensor)所构成的感测装置感测摄像单元于上层(图1中的U)产生成像U1及U2或于下层(图1中的L)产生成像L1及L2，使得该光学式触控系统的构造无法进一步进行简化，导致其生产成本无法有效降低。因此，若能将先前技术的光学式触控系统的缺陷加以改进，将更有利于光学式触控系统的使用和推广，增进其市场竞争力。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种物体侦测系统及物体侦测方法，透过影像能量解析方法的应用，有效地减少传统光学式触控系统所需的组件，以达到降低成本并简化其构造的目的。

根据本发明之一具体实施例为一种物体侦测系统。于此实施例中，该物体侦测系统包含周边构件、反射组件、线感应摄像单元、光源模块及数据处理模块。该周边构件定义指示空间与该指示空间内的指示平面以供物体指示目标位置，并且该周边构件与该物体具有对比关系。该指示平面具有第一边缘、第二边缘、第三边缘及第四边缘，其中该第一边缘及该第四边缘形成第一隅角；该第三边缘及该第四边缘形成第二隅角；该第四边缘及该第二边缘相对。该反射组件位于该第二边缘且设置于该周边构件上。该光源模块耦合于该周边构件，用以照射该指示空间。该线感应摄像单元设置于该第一隅角周边，用以定义摄像点并撷取综合影像讯号，其中，该综合影像讯号包含该指示空间呈现于该第二边缘及该第三边缘上的部分该周边构件的影像以及该指示空间藉由该反射组件呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件的反射影像的综合信息。该数据处理模块电连接该线感应摄像单元，并处理该综合影像讯号以决定该物体位于该指示空间内的物体信息。

于实际应用中，该数据处理模块可以将大于第一阈值的该综合影像讯号组成对应该影像的高强度讯号序列，并且将小于第二阈值的该综合影像讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值小于或等于该第一阈值，并定义第三阈值大于该第一阈值。若该高强度讯号序列包含大于该第三阈值的超值讯号时，该数据处理模块将该高强度讯号序列扣除掉该超值讯号，以及该将超值讯号加入该低强度讯号序列。

作为可选的技术方案，若该低强度讯号序列包含单独讯号序列，该单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该单独讯号序列并非呈现近似常态分布，则该数据处理模块将该低强度讯号序列扣除掉该单独讯号序列，以及将该单独讯号序列加入至该高强度讯号序列。

作为可选的技术方案，若该低强度讯号序列包含二组单独讯号序列，该二组单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该二组单独讯号序列共同呈现为近似常态分布的一部份，则该数据处理模块将该高强度讯号序列扣除掉对应该低强度讯号序列中的该二组单独讯号序列之间的调整讯号序列，以及将该调整讯号序列加入至该低强度讯号序列的该二组单独讯号序列之间，使该二组单独讯号序列与该调整讯号序列共同呈现为该近似常态分布。

作为可选的技术方案，该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，该数据处理模块根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径，并根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置，其中该反射物体点藉由位于该第二边缘上的该反射组件呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上。

作为可选的技术方案，该数据处理模块根据该高强度讯号序列、该低强度讯号序列及三角量测方法判断该物体点及该反射物体点。

作为可选的技术方案，该数据处理模块将该综合影像讯号转换为频域讯号，将第一阈值范围以外的该频域讯号组成对应该影像的高强度讯号序列，并且将第二阈值范围以内的该频域讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值范围小于或等于该第一阈值范围。

作为可选的技术方案，该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，该数据处理模块根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径，并根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置，其中该反射物体点乃藉由位于该第二边缘上的该反射组件呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上。

作为可选的技术方案，该高强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，该数据处理模块根据该两相邻讯号分布的平均数决定该物体点。

作为可选的技术方案，该低强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，该数据处理模块根据该两相邻讯号分布的平均数决定该反射物体点。

根据本发明之另一具体实施例为一种物体侦测方法。于此实施例中，该物体侦测方法用以于物体侦测系统中判断关于物体的物体信息。该物体侦测系统包含周边构件及线感应摄像单元。该周边构件其上定义指示空间与该指示空间内的指示平面以供该物体指示目标位置。该指示平面具有第一边缘、第二边缘、第三边缘及第四边缘，其中，该第一边缘及该第四边缘形成第一隅角；该第三边缘及该第四边缘形成第二隅角；该第四边缘及该第二边缘相对。该线感应摄像单元设置于该第一隅角周边并定义摄像点。

首先，该物体侦测方法以该线感应摄像单元撷取综合影像讯号。其中，该综合影像讯号包含该指示空间呈现于该第二边缘及该第三边缘上的部分该周边构件的影像以及该指示空间藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分周边构件的反射影像的综合信息。接着，该物体侦测方法处理该综合影像讯号以区分该影像与该反射影像。之后，该物体侦测方法根据该影像与该反射影像以决定该物体位于该指示空间内的该物体信息。

作为可选的技术方案，步骤(b)包含下列步骤：将大于第一阈值的该综合影像讯号组成对应该影像的高强度讯号序列；将小于第二阈值的该综合影像讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值小于或等于该第一阈值；以及，定义第三阈值大于该第一阈值，若该高强度讯号序列包含大于该第三阈值的超值讯号时，将该高强度讯号序列扣除掉该超值讯号，以及将超值讯号加入该低强度讯号序列。

作为可选的技术方案，若该低强度讯号序列包含单独讯号序列，该单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该单独讯号序列并非呈现近似常态分布时，步骤(b)包含下列步骤：将该低强度讯号序列扣除掉该单独讯号序列；以及将该单独讯号序列加入至该高强度讯号序列。

作为可选的技术方案，若该低强度讯号序列包含二组单独讯号序列，该二组单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该二组单独讯号序列共同呈现为近似常态分布的一部份时，步骤(b)包含下列步骤：将该高强度讯号序列扣除掉对应该低强度讯号序列中的该二组单独讯号序列之间的调整讯号序列；以及将该调整讯号序列加入至该低强度讯号序列的该二组单独讯号序列之间，使该二组单独讯号序列与该调整讯号序列共同呈现为该近似常态分布。

作为可选的技术方案，该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，步骤(c)包含下列步骤：(c-1)根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，及根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，该反射物体点藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上；(c-2)根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，及根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径；以及(c-3)根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置。

作为可选的技术方案，步骤(c-1)包含下列步骤：根据该高强度讯号序列、该低强度讯号序列及三角量测方法决定该第一物体点及该第一反射物体点。

作为可选的技术方案，步骤(b)包含下列步骤：将该综合影像讯号转换为频域讯号；将第一阈值范围以外的该频域讯号组成对应该影像的高强度讯号序列；以及将第二阈值范围以内的该频域讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值范围小于或等于该第一阈值范围。

作为可选的技术方案，该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，步骤(c)包含下列步骤：(c-1)根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，及根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，该反射物体点藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上；(c-2)根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，及根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径；以及(c-3)根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置。

作为可选的技术方案，该高强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，步骤(c-1)包含下列步骤：根据该两相邻讯号分布的平均数或众数决定该物体点。

作为可选的技术方案，该低强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，步骤(c-1)包含下列步骤：根据该两相邻讯号分布的平均数或众数决定该反射物体点。

相较于先前技术，根据本发明的物体侦测系统及物体侦测方法能够应用于以光学影像方式实现触控位置判断的光学式触控系统，并可透过影像能量解析方法于线感应摄像单元所撷取的综合影像讯号中区分出不同性质的影像讯号，藉以达到简化光学式触控系统的构造以及降低其生产成本的功效。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1绘示习知的光学式触控系统感测成像的示意图。

图2绘示根据本发明的一具体实施例的物体侦测系统的示意图。

图3A至3F绘示数据处理模块处理综合影像讯号以形成高强度讯号序列及低强度讯号序列的示意图。

图4A至4D绘示对高强度讯号序列与低强度讯号序列进行调整的一实施例。

图4E至4H绘示对高强度讯号序列与低强度讯号序列进行调整的另一实施例。

图5A及5B绘示数据处理模块将综合影像讯号转换为频域讯号的示意图，其中图5A绘示转换前的综合影像讯号，图5B绘示转换后的综合影像讯号。

图6绘示根据本发明的另一具体实施例的物体侦测方法的流程图。

图7绘示图6中的步骤S12的一实施例的详细流程图。

图8绘示图6中的步骤S14的一实施例的详细流程图。

图9绘示图6中的步骤S12的另一实施例的详细流程图。

图10绘示图6中的步骤S14的另一实施例的详细流程图。

图11绘示图10中的步骤S140′的一实施例的详细流程图。

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例为一种物体侦测系统。请参阅图2，图2绘示该物体侦测系统的示意图。

物体侦测系统1包含周边构件M1-M4、第一反射组件14、第二反射组件16、第一线感应摄像单元18、第二线感应摄像单元20、第一光源22、第二光源24及数据处理模块26。周边构件M1-M4定义了指示空间S及其内的指示平面P，以供物体指示目标位置。周边构件M1-M4与该物体具有对比关系。于此实施例中，是以周边构件M1-M4所大致上围绕的空间定义为指示空间S，指示空间S的高度与周边构件M1-M4的高度大致相同。

指示平面P具有第一边缘E1、第二边缘E2、第三边缘E3及第四边缘E4，分别对应于周边构件M1-M4，其中第一边缘E1与第四边缘E4形成第一隅角A1；第三边缘E3及第四边缘E4形成第二隅角A2；第三边缘E3及第一边缘E1相对且第四边缘E4及第二边缘E2相对。实际上，指示平面P可为虚拟平面、显示面板或另行设置的对象，用以供使用者于其上指示目标位置。

于此实施例中，第一反射组件14位于第二边缘E2且设置于周边构件M2上；第二反射组件16分别设置于周边构件M1-M4上。于实际应用中，第一反射组件14可为平面镜，具有反射面。当然，第一反射组件14亦可以是棱镜或其它类型的镜面。至于第二反射组件16则可由反射材料所构成。

在前述实施例中，只要周边构件M1-M4具有反光的效果，使得周边构件M1-M4与物体之间具有一定的对比关系，即足以显示出做为背景的周边构件M1-M4与做为前景的物体之间亮度的区别，而具有类似第二反射组件16的功效，则于物体侦测系统1中即可不必额外设置第二反射组件16于周边构件M1-M4上，而这种情况下物体乃显现于周边构件M1-M4上，即影像与反射影像中显示出的背景乃周边构件M1-M4。然而，我们亦可在物体侦测系统1中额外设置第二反射组件16，藉以加强在指示空间S内对于光线的反射。

第一线感应摄像单元18设置于第一隅角A1周边，用以定义第一摄像点CP1并撷取第一综合影像讯号。该第一综合影像讯号包含指示空间S呈现于第二边缘E2及第三边缘E3上的部分周边构件M2及M3的影像以及指示空间S藉由第一反射组件14呈现于第三边缘E3及第四边缘E4上的部分周边构件M3及M4的反射影像的综合信息。

第二线感应摄像单元20设置于第二隅角A2周边，用以定义第二摄像点CP2并撷取第二综合影像讯号。该第二综合影像讯号包含指示空间S呈现于第一边缘E1及第二边缘E2上的部分周边构件M1及M2的影像以及指示空间S藉由第一反射组件14呈现于第一边缘E1及第四边缘E4上的部分周边构件M1及M4的反射影像的综合信息。

第一光源22耦合于第一线感应摄像单元18附近的周边构件M1或M4上，第二光源24耦合于第二线感应摄像单元20附近的周边构件M3或M4上，用以分别自不同角度照射指示空间S。实际上，第一光源22/第二光源24可以是点光源，但不以此为限。此外，第一光源22与第二光源24亦可整合成单一的线光源，并且该线光源属于周边构件M1-M4的一部份。

数据处理模块26电连接第一线感应摄像单元18及第二线感应摄像单元20，用以接收并处理第一综合影像讯号及第二综合影像讯号，藉以决定物体位于指示空间S内的物体信息。

于实际操作上，物体可为使用者的手指或其它指示组件(例如触控笔)以在指示平面P上指示出目标位置。物体信息可包含物体所在的目标位置相对于指示平面P的相对位置、物体投射于指示平面P的物体形状及/或物体面积以及物体位于指示空间S内的物体立体形状及/或物体体积。

周边构件M1-M4实际上可以是相互分离的构件或一体成型的单一构件，于此实施例中，指示平面P可定义延伸平面，周边构件M1-M4虽为设置于延伸平面上方的四个分离而相邻的构件，于实际应用中，其可由少于四个构件所构成并设置于指示平面P的一边或多边，只要其能供第一反射组件14设置于其上即可。

接下来，将就数据处理模块26如何处理第一综合影像讯号及第二综合影像讯号，以决定物体位于指示空间S内的物体信息作一详细的说明。为使本发明易于了解，以下仅以一个综合影像讯号为例说明。至于在有复数个综合影像讯号的情况中，各个综合影像讯号的处理方式并无不同。

请参照图3A至图3F，图3A至图3F绘示数据处理模块处理综合影像讯号以形成高强度讯号序列及低强度讯号序列的示意图。图3A绘示线感应摄像单元所撷取的综合影像的示意图。图3B绘示图3A的综合影像讯号的示意图。图3C绘示图3B的综合影像讯号经第一阈值筛选后的高强度讯号序列的示意图。图3D绘示图3B的综合影像讯号经第二阈值筛选后的低强度讯号序列的示意图。图3E绘示图3C的高强度讯号序列扣除超值讯号后的调整后高强度讯号序列的示意图。图3F绘示图3D的低强度讯号序列加上超值讯号后的调整后低强度讯号序列的示意图。图3B至图3F中的每一示意图的横轴皆对应至周边构件的相对位置，横轴的单位可为像素(pixel)，而纵轴代表影像讯号的能量。

请参照图3A与图3B，在本发明中，线感应摄像单元所撷取的综合影像讯号实乃包含代表影像32的讯号与代表反射影像30的讯号，但因线感应摄像单元所撷取的讯号仅能以累加方式呈现，而对应于各周边构件的同一相对位置可能同时存在影像32与反射影像30，此时代表影像32的讯号与代表反射影像30的讯号乃被累加，故由线感应摄像单元所撷取的综合影像讯号中，并无法直接区分何者为代表影像32的讯号以及何者为代表反射影像30的讯号。

如图3B至图3D所示，于一实施例中，对于图3B中的综合影像讯号定义第一阈值TH1与第二阈值TH2，第一阈值TH1被用以决定综合影像讯号中何者为代表影像32的讯号，而第二阈值TH2被用以决定综合影像讯号中何者为代表反射影像30的讯号。数据处理模块26将大于第一阈值TH1的该综合影像讯号组成对应影像32的高强度讯号序列RCS，如图3C所示，并且将小于第二阈值TH2的该综合影像讯号组成对应反射影像30的低强度讯号序列VCS，如图3D所示，其中第二阈值TH2小于或等于第一阈值TH1，此乃因反射影像30乃经过反射组件的反射而形成，故代表反射影像30的讯号的能量强度通常会小于或等于代表影像32的讯号的能量强度。请参照图3C，对于高强度讯号序列RCS，数据处理模块26定义大于第一阈值TH1的第三阈值TH3。第三阈值TH3代表对应于影像32的讯号的能量强度预定最大值。

请参照图3C并对照图3A，若高强度讯号序列RCS包含大于第三阈值TH3的超值讯号R时，代表对应反射影像30的某些低强度讯号序列VCS的能量可能被累加入对应至相同相对位置的影像32的高强度讯号序列RCS中，导致高强度讯号序列RCS中的某些讯号的能量超过能量强度预定最大值。故数据处理模块26会将图3C中的高强度讯号序列RCS扣除掉能量强度超过第三阈值TH3的超值讯号R，如图3E所示，并将超值讯号R加入至图3D中相对应的低强度讯号序列VCS中，如图3F所示。

第一阈值TH1、第二阈值TH2与第三阈值TH3的准位，可视实际需求而设定，并可考虑线感应摄像单元的变异或环境因素而调整。另外，对于综合影像讯号中的所有讯号而言，对应的第一阈值TH1、第二阈值TH2或第三阈值TH3不一定为固定值，亦可针对各个讯号设定不同的第一阈值TH1、第二阈值TH2或第三阈值TH 3。因此，第一阈值TH1、第二阈值TH2或第三阈值TH 3可以直线或曲线的方式呈现。在本实施例中，为简化说明，第二阈值TH2设定为等于第一阈值TH1，且第一阈值TH1、第二阈值TH2及第三阈值TH 3皆设定为固定值，即以直线的方式呈现，但本发明的各阈值不以此为限。

请参照图4A至图4D，图4A至图4D绘示对高强度讯号序列与低强度讯号序列进行调整的一实施例；图4A绘示调整前的高强度讯号序列；图4B绘示调整前的低强度讯号序列；图4C绘示调整后的高强度讯号序列；图4D绘示调整后的低强度讯号序列。同样的，图4A至4D中的每一示意图的横轴皆对应至周边构件的相对位置，横轴的单位可为像素(pixel)，而纵轴代表影像讯号的能量。

当数据处理模块26依前面描述，根据第一阈值TH1及第二阈值TH2将综合影像讯号区分为高强度讯号序列RCS及低强度讯号序列VCS之后，如图4A及图4B所示，仍有可能因为诸多因素的关系，例如：实际操作环境、噪声的干扰，使高强度讯号序列RCS及低强度讯号序列VCS的区分需再进一步的调整。如图4B所示，当低强度讯号序列VCS中包含一组单独讯号序列IS1，该单独讯号序列IS1与整个低强度讯号序列VCS中的其它讯号序列不连续，且单独讯号序列IS1大致上并非呈现近似常态分布，则数据处理模块26判断单独讯号序列IS1不应被归类于低强度讯号序列VCS，而应被归类为高强度讯号序列RCS。此乃因在低强度讯号序列VCS中，单独讯号序列IS1若可对应至物体，则原则上单独讯号序列IS1应呈现近似常态分布。若单独讯号序列IS1大致上并非呈现近似常态分布，则高强度讯号序列RCS及低强度讯号序列VCS应进行调整。此时，数据处理模块26会将低强度讯号序列VCS扣除掉单独讯号序列IS1，以及将单独讯号序列IS1加入至高强度讯号序列RCS中。调整后的高强度讯号序列RCS’与低强度讯号序列VCS’如图4C与图4D所示。

请参照图4E至图4H，图4E至图4H绘示对高强度讯号序列与低强度讯号序列进行调整的另一实施例；图4E绘示调整前的高强度讯号序列；图4F绘示调整前的低强度讯号序列；图4G绘示调整后的高强度讯号序列；图4H绘示调整后的低强度讯号序列。同样的，图4E至4H中的每一示意图的横轴皆对应至周边构件的相对位置，横轴的单位可为像素(pixel)，而纵轴代表影像讯号的能量。

如图4F所示，当低强度讯号序列VCS中包含二组单独讯号序列IS2与IS3，单独讯号序列IS2与IS3与整个低强度讯号序列VCS中的其它讯号序列不连续，且单独讯号序列IS2与IS3大致上皆非呈现近似常态分布，而是共同呈现为近似常态分布NS的一部份，则数据处理模块26判断在低强度讯号序列VCS中，单独讯号序列IS2与IS3之间原应存在的其它讯号序列却被误归类为高强度讯号序列RCS，且数据处理模块26判断若在单独讯号序列IS2与IS3之间加上能量强度为EV的调整讯号序列AS后，即可使单独讯号序列IS2、调整讯号序列AS与单独讯号序列IS3共同呈现为近似常态分布NS。故数据处理模块26会将高强度讯号序列RCS中对应低强度讯号序列VCS中所需的调整讯号序列AS的部分(能量强度为ET)，扣除掉低强度讯号序列VCS中所需的调整讯号序列AS(能量强度为EV)，以及将能量强度为EV的调整讯号序列AS加入至低强度讯号序列VCS中的单独讯号序列IS2与IS3之间，共同成为调整后的低强度讯号序列VCS”。而在调整后的高强度讯号序列RCS”中，对应调整讯号序列AS的部分其能量强度则减少为ER，而ER与EV的能量强度加总即为ET。调整后的高强度讯号序列RCS”与低强度讯号序列VCS”如图4C与图4D所示。

于此实施例中，物体信息包含目标位置相对于指示平面P的相对位置。数据处理模块26将会根据高强度讯号序列RCS于第二边缘E2及/或第三边缘E3上决定物体点，并且根据低强度讯号序列VCS于第二边缘E2上决定反射物体点。

接着，数据处理模块26将会根据第一摄像点CP1与物体点的联机关系决定直进路径，并且根据第一摄像点CP1与反射物体点的联机关系以及第一反射组件14决定反射路径。然后，数据处理模块26再根据直进路径与反射路径的交会点决定相对位置，其中反射物体点乃藉由位于第二边缘E2上的第一反射组件14呈现于第三边缘E3及第四边缘E4上的部分周边构件M3及M4上。于光学式触控系统中，根据影像的讯号序列以及三角量测方法以决定物体点、路径与交会点乃属习知，故于本发明中仅以前述描述简要说明。

请参见图5A及5B，图5A及5B绘示数据处理模块将综合影像讯号转换为频域讯号的示意图，其中图5A绘示转换前的综合影像讯号，图5B绘示转换后的综合影像讯号。除了上述实施例的作法外，数据处理模块26亦可将该综合影像讯号转换为频域讯号(frequency domain signal)。接着，数据处理模块26将第一阈值范围THR1以外的频域讯号组成对应影像32的高强度讯号序列RCS，并且将第二阈值范围THR2以内的频域讯号组成对应反射影像30的低强度讯号序列VCS，其中第二阈值范围THR2小于或等于第一阈值范围THR1。第一阈值范围THR1与第二阈值范围THR2的准位范围，可视实际需求而设定，并可考虑线感应摄像单元的变异或环境因素而调整。

于此实施例中，物体信息包含目标位置相对于指示平面P的相对位置。数据处理模块26将会根据高强度讯号序列RCS于第二边缘E2及/或第三边缘E3上决定物体点，并且根据低强度讯号序列VCS于第二边缘E2上决定反射物体点。

接着，数据处理模块26将会根据第一摄像点CP1及物体点的联机关系决定直进路径，并且根据第一摄像点CP1及反射物体点的联机关系以及第一反射组件14决定反射路径。然后，数据处理模块26再根据直进路径与反射路径的交会点决定相对位置，其中反射物体点乃藉由位于第二边缘E2上的第一反射组件14呈现于第三边缘E 3及第四边缘E4上的部分周边构件M3及M4上。

于实际应用中，若高强度讯号序列RCS包含讯号强度相反的两个相邻讯号分布，数据处理模块26将会根据该两个相邻讯号分布的平均数决定物体点；同理，若低强度讯号序列VCS亦包含讯号强度相反的两个相邻讯号分布，数据处理模块26亦会根据该两个相邻讯号分布的平均数决定反射物体点。

于前述实施例中，说明物体侦测系统1如何侦测各种物体信息时，为方便说明起见，仅以第一线感应摄像单元18所撷取的影像进行说明，然熟习本领域技艺人士当可据以理解第二线感应摄像单元20的实际运作情形，故于此不再另行赘述。

需特别说明的是，本发明的物体侦测系统1透过影像能量解析方法的应用，而能采用由单一个线传感器(line sensor)所构成的线感应摄像单元进行成像的感测，故可有效地减少整个光学式触控系统所需的组件数目，藉以达到降低成本并简化其构造的目的，使得应用物体侦测系统1的光学式触控系统能够具有更强的市场竞争力。

根据本发明之另一具体实施例为一种物体侦测方法。于此实施例中，该物体侦测方法用以于物体侦测系统中判断关于物体的物体信息。该物体侦测系统包含周边构件及线感应摄像单元。该周边构件其上定义指示空间与该指示空间内的指示平面以供该物体指示目标位置。该指示平面具有第一边缘、第二边缘、第三边缘及第四边缘，其中，该第一边缘及该第四边缘形成第一隅角；该第三边缘及该第四边缘形成第二隅角；该第四边缘及该第二边缘相对。该线感应摄像单元设置于该第一隅角周边并定义摄像点。

请参照图6，图6绘示该物体侦测方法的流程图。首先，该物体侦测方法执行步骤S10，以该线感应摄像单元撷取综合影像讯号。其中，该综合影像讯号包含该指示空间呈现于该第二边缘及该第三边缘上的部分该周边构件的影像以及该指示空间藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分周边构件的反射影像的综合信息。

接着，该物体侦测方法执行步骤S12，处理该综合影像讯号以区分该影像与该反射影像。然后，该物体侦测方法执行步骤S14，根据该影像与该反射影像以决定该物体位于该指示空间内的该物体信息。

接下来，将就上述步骤S12中，该物体侦测方法如何处理该综合影像讯号以区分该影像与该反射影像进行详细的说明。

请参照图7，图7绘示步骤S12的一实施例的详细流程图。如图7所示，于步骤S12中，该物体侦测方法先执行步骤S120，将大于第一阈值的该综合影像讯号组成对应该影像的高强度讯号序列，并且将小于第二阈值的该综合影像讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列。此乃因反射影像30乃经过反射组件的反射而形成，故代表反射影像30的讯号的能量强度通常会小于或等于代表影像32的讯号的能量强度。第一阈值TH1被用以决定原始综合影像讯号中何者为代表影像32的讯号，而第二阈值TH2被用以决定原始综合影像讯号中何者为代表反射影像30的讯号。其中，该第二阈值小于或等于该第一阈值。接着，该物体侦测方法执行步骤S121，定义大于该第一阈值的第三阈值。第三阈值TH3代表对应于影像32的讯号的能量强度预定最大值。

之后，该物体侦测方法执行步骤S122，判断该高强度讯号序列是否包含大于该第三阈值的超值讯号。第三阈值代表对应于影像32的讯号的能量强度预定最大值。当高强度讯号序列包含大于第三阈值的超值讯号时，代表对应反射影像30的某些低强度讯号序列的能量可能被累加入对应至相同相对位置的影像32的高强度讯号序列中，导致高强度讯号序列中的某些讯号的能量超过能量强度预定最大值。若步骤S122的判断结果为是，该物体侦测方法执行步骤S123，将该高强度讯号序列扣除掉该超值讯号，并将超值讯号加入该低强度讯号序列。第一阈值、第二阈值与第三阈值的准位，可视实际需求而设定，并可考虑线感应摄像单元的变异或环境因素而调整。另外，对于综合影像讯号中的所有讯号而言，对应的第一阈值、第二阈值或第三阈值不一定为固定值，可针对各个讯号设定不同的第一阈值、第二阈值或第三阈值。因此，第一阈值、第二阈值或第三阈值可以直线或曲线的方式呈现。

当物体侦测方法依前述描述，根据第一阈值及第二阈值将综合影像讯号区分为高强度讯号序列及低强度讯号序列之后，仍有可能因为诸多因素的关系，例如：实际操作环境、噪声的干扰，使高强度讯号序列及低强度讯号序列的区分需再进一步的调整。故该物体侦测方法执行步骤S125，判断低强度讯号序列中是否包含一组单独讯号序列，该单独讯号序列与整个低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且单独讯号序列大致上并非呈现近似常态分布。若步骤S125的判断结果为是，表示单独讯号序列不应被归类于低强度讯号序列，而应被归类为高强度讯号序列。此乃因在低强度讯号序列中，单独讯号序列若可对应至一物体，则原则上单独讯号序列应呈现近似常态分布。若单独讯号序列大致上并非呈现近似常态分布，则高强度讯号序列及低强度讯号序列应进行调整。故该物体侦测方法执行步骤S126，将低强度讯号序列扣除掉单独讯号序列，以及将单独讯号序列加入至高强度讯号序列。

此外，物体侦测方法可执行步骤S127，判断低强度讯号序列是否包含二组单独讯号序列，该二组单独讯号序列与低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该二组单独讯号序列大致上共同呈现为近似常态分布的一部份。若步骤S127的判断结果为是，表示该二组单独讯号序列与之间原应存在的其它讯号序列却被误归类为高强度讯号序列。故该物体侦测方法执行步骤S128，将高强度讯号序列扣除掉对应低强度讯号序列中该二组单独讯号序列之间的一组调整讯号序列，以及将该组调整讯号序列加入至低强度讯号序列中的该二组单独讯号序列之间，使该二组单独讯号序列与调整讯号序列AS共同呈现为该近似常态分布。值得注意的是，上述步骤S125-S126与步骤S127-S128之间的执行顺序并无先后关系，可相互调换，端视实际需求而定。

于此实施例中，该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，如图8所示，于步骤S14中，该物体侦测方法先执行步骤S140，根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，并根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点。其中，该反射物体点乃藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上。

接着，该物体侦测方法执行步骤S142，根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，并根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径。之后，该物体侦测方法执行步骤S144，根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置。于光学式触控系统中，根据影像的讯号序列以及三角量测方法以决定物体点、路径与交会点乃属习知，故于本发明中仅以前述描述简要说明。

除了上述作法外，于另一实施例中，如图9所示，于步骤S12中，该物体侦测方法亦可执行步骤S120′，将该综合影像讯号转换为频域讯号。接着，该物体侦测方法执行步骤S122′，将第一阈值范围以外的该频域讯号组成对应该影像的高强度讯号序列，并将第二阈值范围以内的该频域讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列。其中，该第二阈值范围小于或等于该第一阈值范围。第一阈值范围与第二阈值范围的准位范围，可视实际需求而设定，并可考虑线感应摄像单元的变异或环境因素而调整。

于此实施例中，该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，如图10所示，步骤S14除了上述作法外，该物体侦测方法亦可执行步骤S140′，根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，并根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点。其中，该反射物体点乃藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上。

接着，该物体侦测方法执行步骤S142′，根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，并根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径。然后，该物体侦测方法执行步骤S144′，根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置。

如图11所示，于步骤S140′中，该物体侦测方法执行步骤S1400′，判断该高强度讯号序列是否包含讯号强度相反的两个相邻讯号分布。若步骤S1400′的判断结果为是，该物体侦测方法执行步骤S1402′，根据该两个相邻讯号分布的平均数或众数决定该物体点。接着，该物体侦测方法执行步骤S1404′，判断该低强度讯号序列是否包含讯号强度相反的两个相邻讯号分布。若步骤S1404′的判断结果为是，该物体侦测方法执行步骤S1406′，根据该讯号分布的平均数或众数决定该反射物体点。值得注意的是，步骤S1400′-S1402′与步骤S1404′-S1406′之间的执行顺序可相互调换，端视实际需求而定。

相较于先前技术，根据本发明的物体侦测系统及物体侦测方法能够应用于以光学影像方式实现触控位置判断的光学式触控系统，并可透过影像能量解析方法使得数个影像分段时投影至数量较少的线感应摄像单元，藉以达到简化光学式触控系统的构造以及降低其生产成本的功效。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种物体侦测系统，其特征在于该物体侦测系统包含：

周边构件，定义指示空间与该指示空间内的指示平面以供物体指示目标位置，该周边构件与该物体具有对比关系，该指示平面具有第一边缘、第二边缘、第三边缘及第四边缘，该第一边缘及该第四边缘形成第一隅角，该第三边缘及该第四边缘形成第二隅角，该第四边缘及该第二边缘相对；

反射组件，位于该第二边缘且设置于该周边构件上；

线感应摄像单元，设置于该第一隅角周边，该感应线摄像单元定义摄像点并撷取综合影像讯号，该综合影像讯号包含该指示空间呈现于该第二边缘及该第三边缘上的部分该周边构件的影像以及该指示空间藉由该反射组件呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件的反射影像的综合信息；

光源模块，耦合于该周边构件，用以照射该指示空间；以及

数据处理模块，电连接该线感应摄像单元，该数据处理模块处理该综合影像讯号以决定该物体位于该指示空间内的物体信息。

2.如权利要求1所述的物体侦测系统，其特征在于该数据处理模块将大于第一阈值的该综合影像讯号组成对应该影像的高强度讯号序列，并且将小于第二阈值的该综合影像讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值小于或等于该第一阈值，并定义第三阈值大于该第一阈值，若该高强度讯号序列包含大于该第三阈值的超值讯号时，该数据处理模块将该高强度讯号序列扣除掉该超值讯号，以及该将超值讯号加入该低强度讯号序列。

3.如权利要求2所述的物体侦测系统，其特征在于若该低强度讯号序列包含单独讯号序列，该单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该单独讯号序列并非呈现近似常态分布，则该数据处理模块将该低强度讯号序列扣除掉该单独讯号序列，以及将该单独讯号序列加入至该高强度讯号序列。

4.如权利要求2所述的物体侦测系统，其特征在于若该低强度讯号序列包含二组单独讯号序列，该二组单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该二组单独讯号序列共同呈现为近似常态分布的一部份，则该数据处理模块将该高强度讯号序列扣除掉对应该低强度讯号序列中的该二组单独讯号序列之间的调整讯号序列，以及将该调整讯号序列加入至该低强度讯号序列的该二组单独讯号序列之间，使该二组单独讯号序列与该调整讯号序列共同呈现为该近似常态分布。

5.如权利要求2所述的物体侦测系统，其特征在于该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，该数据处理模块根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径，并根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置，其中该反射物体点藉由位于该第二边缘上的该反射组件呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上。

6.如权利要求5所述的物体侦测系统，其特征在于该数据处理模块根据该高强度讯号序列、该低强度讯号序列及三角量测方法判断该物体点及该反射物体点。

7.如权利要求1所述的物体侦测系统，其特征在于该数据处理模块将该综合影像讯号转换为频域讯号，将第一阈值范围以外的该频域讯号组成对应该影像的高强度讯号序列，并且将第二阈值范围以内的该频域讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值范围小于或等于该第一阈值范围。

8.如权利要求7所述的物体侦测系统，其特征在于该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，该数据处理模块根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径，并根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置，其中该反射物体点藉由位于该第二边缘上的该反射组件呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上。

9.如权利要求8所述的物体侦测系统，其特征在于该高强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，该数据处理模块根据该两相邻讯号分布的平均数决定该物体点。

10.如权利要求8所述的物体侦测系统，其特征在于该低强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，该数据处理模块根据该两相邻讯号分布的平均数决定该反射物体点。

11.一种物体侦测方法，用以于物体侦测系统中判断关于物体的物体信息，其特征在于，该物体侦测系统包含周边构件及线感应摄像单元，该周边构件其上定义指示空间与该指示空间内的指示平面以供该物体指示目标位置，该指示平面具有第一边缘、第二边缘、第三边缘及第四边缘，该第一边缘及该第四边缘形成第一隅角，该第三边缘及该第四边缘形成第二隅角，该第四边缘及该第二边缘相对，该线感应摄像单元设置于该第一隅角周边并定义摄像点，该物体侦测方法包含下列步骤：

(a)以该线感应摄像单元撷取综合影像讯号，该综合影像讯号包含该指示空间呈现于该第二边缘及该第三边缘上的部分该周边构件的影像以及该指示空间藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分周边构件的反射影像的综合信息；

(b)处理该综合影像讯号以区分该影像与该反射影像；以及

(c)根据该影像与该反射影像以决定该物体位于该指示空间内的该物体信息。

12.如权利要求11所述的物体侦测方法，其特征在于步骤(b)包含下列步骤：

将大于第一阈值的该综合影像讯号组成对应该影像的高强度讯号序列；

将小于第二阈值的该综合影像讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值小于或等于该第一阈值；以及

定义第三阈值大于该第一阈值，若该高强度讯号序列包含大于该第三阈值的超值讯号时，将该高强度讯号序列扣除掉该超值讯号，以及将超值讯号加入该低强度讯号序列。

13.如权利要求12所述的物体侦测方法，其特征在于若该低强度讯号序列包含单独讯号序列，该单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该单独讯号序列并非呈现近似常态分布时，步骤(b)包含下列步骤：

将该低强度讯号序列扣除掉该单独讯号序列；以及

将该单独讯号序列加入至该高强度讯号序列。

14.如权利要求12所述的物体侦测方法，其特征在于若该低强度讯号序列包含二组单独讯号序列，该二组单独讯号序列与该低强度讯号序列中的其它讯号序列不连续，且该二组单独讯号序列共同呈现为近似常态分布的一部份时，步骤(b)包含下列步骤：

将该高强度讯号序列扣除掉对应该低强度讯号序列中的该二组单独讯号序列之间的调整讯号序列；以及

将该调整讯号序列加入至该低强度讯号序列的该二组单独讯号序列之间，使该二组单独讯号序列与该调整讯号序列共同呈现为该近似常态分布。

15.如权利要求12所述的物体侦测方法，其特征在于该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，步骤(c)包含下列步骤：

(c-1)根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，及根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，该反射物体点藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上；

(c-2)根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，及根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径；以及

(c-3)根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置。

16.如权利要求15所述的物体侦测方法，其特征在于步骤(c-1)包含下列步骤：

根据该高强度讯号序列、该低强度讯号序列及三角量测方法决定该第一物体点及该第一反射物体点。

17.如权利要求11所述的物体侦测方法，其特征在于步骤(b)包含下列步骤：

将该综合影像讯号转换为频域讯号；

将第一阈值范围以外的该频域讯号组成对应该影像的高强度讯号序列；以及

将第二阈值范围以内的该频域讯号组成对应该反射影像的低强度讯号序列，该第二阈值范围小于或等于该第一阈值范围。

18.如权利要求17所述的物体侦测方法，其特征在于该物体信息包含该目标位置相对于该指示平面的相对位置，步骤(c)包含下列步骤：

(c-1)根据该高强度讯号序列于该第二边缘及/或该第三边缘上决定物体点，及根据该低强度讯号序列于该第二边缘上决定反射物体点，该反射物体点藉由该第二边缘上的反射呈现于该第三边缘及该第四边缘上的部分该周边构件上；

(c-2)根据该摄像点及该物体点的联机关系决定直进路径，及根据该摄像点及该反射物体点的联机关系以及该反射组件决定反射路径；以及

(c-3)根据该直进路径及该反射路径的交会点以决定该相对位置。

19.如权利要求18所述的物体侦测方法，其特征在于该高强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，步骤(c-1)包含下列步骤：

根据该两相邻讯号分布的平均数或众数决定该物体点。

20.如权利要求18所述的物体侦测方法，其特征在于该低强度讯号序列包含两相邻的讯号分布，该两相邻的讯号分布的讯号强度相反，步骤(c-1)包含下列步骤：

根据该两相邻讯号分布的平均数或众数决定该反射物体点。

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