CN101937290A - 光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法 - Google Patents

光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法。该位移侦测系统利用第一影像传感器和第二影像传感器在第一时间分别获取包括对象的影像的第一图像与第二图像，以及在第二时间分别获取包括该对象的影像的第三图像与第四图像。然后，坐标运算装置分别根据该第一图像与该第二图像，以及该第三图像与该第四图像计算该对象在该第一时间的第一坐标，以及在该第二时间的第二坐标。最后，坐标修正装置根据该第一坐标与该第二坐标计算该对象在该第一时间以及该第二时间之间的位移量并根据该位移量修正该对象在该第二时间的输出坐标。因此，本发明使得对象经过该位移量修正过后的轨迹，可不受操作面板上亮暗交界处的影响。

Description

光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法
技术领域
本发明是有关于一种光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法，尤指一种可根据位移量修正输出坐标的光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法。
背景技术
在传统光学触控屏幕中，利用光源照射面板，以及影像传感器获取包括对象影像的图像。因为利用重心计算遮断点时，要将亮度的信息考虑进去。但由于面板角落通常是面板上最暗的地方，因此，当对象滑过面板角落时，根据亮度的信息所得到的重心就会偏一边。所以，这种现象会造成对象在面板上虽然是以直线前进，但影像传感器获取对象经过面板角落的影像中会有曲线的效果出现。请参照图1，图1是说明在没有任何修正的机制下，对象滑过操作面板的角落时，影像传感器所获取到的图像的示意图。如图1所示，对象滑过操作面板的角落时，因为亮暗交界的缘故，导致根据亮度的信息所得到的重心就偏向一边。
而现有技术是利用对象中心来计算遮断点以改善上述情况。但利用对象中心的方法，在用内插计算时效果较差，导致慢速的情况下，会有小的锯齿图像出现。
发明内容
本发明的一实施例提供一种光学触控屏幕的位移侦测系统。该位移侦测系统包括操作面板、至少一第一影像传感器以及第二影像传感器、坐标运算装置及坐标修正装置。该操作面板是用以提供对象进行接触；该第一影像传感器与该第二影像传感器是设置于该操作面板不同位置，且具有重迭的视野；该坐标运算装置在第一时间利用该第一影像传感器与该第二影像传感器分别获取包括该对象的影像的第一图像与第二图像，且利用该对象在该第一图像以及该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的第一坐标，以及在第二时间利用该第一影像传感器与该第二影像传感器分别获取包括该对象的影像的第三图像与第四图像，且利用该对象在该第三图像以及该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的第二坐标；及该坐标修正装置是根据该第一坐标与该第二坐标计算该对象在该第一时间以及该第二时间之间的位移量，并根据该位移量修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置，以及利用修正后该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的输出坐标。
本发明的还一实施例提供一种光学触控屏幕的位移侦测方法。该位移侦测方法包括于第一时间，通过第一影像传感器获取操作面板上包括对象的第一图像，以及通过第二影像传感器获取该操作面板上包括该对象的第二图像；于第二时间，通过该第一影像传感器获取该操作面板上包括该对象的第三图像，以及通过该第二影像传感器获取该操作面板上包括该对象的第四图像；根据该对象在该第一图像以及该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的第一坐标；根据该对象在该第三图像以及该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的第二坐标；根据该第一坐标和该第二坐标，产生该对象在该第一时间以及该第二时间之间的位移量；根据该位移量修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置；及根据修正后该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的输出坐标。
本发明的还一实施例提供一种光学触控屏幕的位移侦测系统。该位移侦测系统操作面板、至少一第一影像传感器以及第二影像传感器、坐标运算装置及坐标修正装置。该操作面板，用以提供对象进行接触；该第一影像传感器与该第二影像传感器是设置于该操作面板不同位置，且具有重迭的视野；该坐标运算装置储存对象在起始时间位于该操作面板的起始坐标，在第一时间利用该第一影像传感器与该第二影像传感器分别获取包括该对象的影像的第一图像与第二图像，且利用该对象在该第一图像以及该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的第一坐标；及该坐标修正装置是根据该起始坐标与该第坐标计算该对象在该起始时间与该第一时间之间的位移量，并根据该位移量修正该对象在该第一图像与该第二图像的成像位置，以及利用修正后该对象在该第一图像与该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的输出坐标。
本发明所提供的一种光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法，根据对象在二个不同时间点之间的位移量，产生适应性平滑参数。然后，基于该对象的移动速度和前一次时间点的成像位置的关联性呈现反向关系的原理，利用该适应性平滑参数给予二个不同时间点的成像位置不同的加权数。使得该对象经过不同的加权数修正过后的轨迹，可较不受操作面板上亮暗交界处的影响。
附图说明
图1是说明在没有任何修正的机制下，对象滑过操作面板的角落时，影像传感器所获取到的图像的示意图。
图2是为本发明的一实施例说明光学触控屏幕的位移侦测系统的示意图。
图3是为本发明的还一实施例说明光学触控屏幕的位移侦测系统的示意图。
图4是本发明的还一实施例说明一种光学触控屏幕的位移侦测方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
200、300    位移侦测系统
202         操作面板
204         第一光源
206         第二光源
208         第一影像传感器
210         第二影像传感器
212         坐标运算装置
214        平滑参数产生装置
216        坐标修正装置
400-418    步骤
具体实施方式
请参照图2，图2是为本发明的一实施例说明光学触控屏幕的位移侦测系统200的示意图。位移侦测系统200包括操作面板202、第一光源204、第二光源206、第一影像传感器208、第二影像传感器210、坐标运算装置212、平滑参数产生装置214及坐标修正装置216。操作面板202是用以提供至少一对象进行接触；第一光源204和第二光源206是用以照明操作面板202；第一影像传感器208与第二影像传感器210是设置于操作面板202的不同位置，且具有重迭的视野。在第一时间，第一影像传感器208与第二影像传感器210分别获取包括对象的影像的第一图像与第二图像，以及在第二时间，第一影像传感器208与第二影像传感器210分别获取包括对象的影像的第三图像与第四图像。坐标运算装置212是耦接于第一影像传感器208与第二影像传感器210，利用对象在第一图像以及第二图像的成像位置计算对象在第一时间的第一坐标D1，以及利用对象在第三图像以及第四图像的成像位置计算对象在第二时间的第二坐标D2。坐标修正装置216是耦接于坐标运算装置212，根据第一坐标D1与第二坐标D2，计算对象在第一时间以及第二时间之间的位移量Z。
平滑参数产生装置214是耦接于坐标修正装置216，将位移量Z代入式(1)，产生适应性平滑参数λ：
λ = k 1 ( y i ( t ) - y o ( t - 1 ) ) 2 + ( x i ( t ) - x o ( t - 1 ) ) 2 , 0 ≤ λ ≤ 1 - - - ( 1 )
式(1)中，k是为适应性平滑常数；yi(t)是为在第二时间对象修正前的y坐标；yo(t-1)是为在第一时间对象修正后的y坐标；xi(t)是为在第二时间对象修正前的x坐标；及xo(t-1)是为在第一时间对象修正后的x坐标。
坐标修正装置216根据位移量Z所得到的适应性平滑参数λ，修正计算对象在第一图像以及第三图像的成像位置用以取得第一加权成像位置(λxo(t-1)，λyo(t-1))，以及修正计算对象在第二图像以及第四图像的成像位置用以取得第二加权成像位置((1-λ)xi(t)，(1-λ)yi(t))。然后，再根据第一加权成像位置、第二加权成像位置以及式(2)，计算对象在第二时间的输出坐标(xo(t)，yo(t))。
yo(t)＝(1-λ)yi(t)+λyo(t-1)；
xo(t)＝(1-λ)xi(t)+λxo(t-1)；(2)
式(2)中，yo(t)是为对象在第二时间的输出的y坐标；及xo(t)是为对象在第二时间的输出的x坐标。而利用适应性平滑参数λ，修正计算对象的成像位置以取得加权成像位置的概念是基于如果对象移动速度快(位移量Z较大)，则和前一次时间点的成像位置的关联性较低；如果对象移动速度慢(位移量Z较小)，则和前一次时间点的成像位置的关联性较高。因此，从式(1)以及上述概念可知适应性平滑参数λ和速度呈现反向关系。所以，给予第一时间的成像位置的加权数为λ，以及第二时间的成像位置的加权数为1-λ。
请参照图3，图3是为本发明的还一实施例说明光学触控屏幕的位移侦测系统300的示意图。位移侦测系统300可利用坐标运算装置212储存对象在起始时间位于操作面板202的起始坐标C0。因此，可在第一时间利用第一影像传感器208与第二影像传感器210分别获取包括对象的影像的第一图像与第二图像，且利用对象在第一图像以及第二图像的成像位置计算对象在第一时间的第一坐标C1。而坐标修正装置212则可根据起始坐标C0和第一坐标C1，计算对象在起始时间与第一时间之间的位移量Z1。得到位移量Z1之后，接下来的操作原理则和图2的实施例相同，在此不再赘述。
请参照图4，图4是本发明的还一实施例说明一种光学触控屏幕的位移侦测方法的流程图。图4的方法是通过图2所示的位移侦测系统200说明，其步骤是详述如下：
步骤400：开始；
步骤402：于第一时间，通过第一影像传感器208获取操作面板202上包括对象的第一图像，以及通过第二影像传感器210获取操作面板202上包括对象的第二图像；
步骤404：于第二时间，通过第一影像传感器208获取操作面板202上包括对象的第三图像，以及通过第二影像传感器210获取操作面板202上包括对象的第四图像；
步骤406：坐标运算装置212根据对象在第一图像以及第二图像的成像位置，计算对象在第一时间的第一坐标D1；
步骤408：坐标运算装置212根据对象在第三图像以及第四图像的成像位置，计算对象在第二时间的第二坐标D2；
步骤410：坐标修正装置216根据第一坐标D1和第二坐标D2，产生对象在第一时间以及第二时间之间的位移量Z；
步骤412：平滑参数产生装置214根据位移量Z，产生适应性平滑参数λ；
步骤414：坐标修正装置216根据适应性平滑参数λ，修正对象在第三图像与第四图像的成像位置；
步骤416：坐标修正装置216根据修正后对象在第三图像与第四图像的成像位置，计算对象在第二时间的输出坐标；
步骤418：结束。
综上所述，本发明所提供的光学触控屏幕的位移侦测系统及其方法，根据对象在二个不同时间点之间的位移量，产生适应性平滑参数。然后，基于对象移动速度快，则和前一次时间点的成像位置的关联性较低；对象移动速度慢，则和前一次时间点的成像位置的关联性较高的原理，利用适应性平滑参数给予二个不同时间点的成像位置不同的加权数。使得对象经过加权数修正过后的轨迹，可较不受操作面板上亮暗交界处的影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种光学触控屏幕的位移侦测系统，包括：
操作面板，用以提供对象进行接触；
至少一第一影像传感器以及第二影像传感器，其中该第一影像传感器与该第二影像传感器是设置于该操作面板不同位置，且具有重迭的视野；及
坐标运算装置，在第一时间利用该第一影像传感器与该第二影像传感器分别获取包括该对象的影像的第一图像与第二图像，且利用该对象在该第一图像以及该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的第一坐标，以及在第二时间利用该第一影像传感器与该第二影像传感器分别获取包括该对象的影像的第三图像与第四图像，且利用该对象在该第三图像以及该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的第二坐标；
该位移侦测系统的特征在于还包括：
坐标修正装置，根据该第一坐标与该第二坐标计算该对象在该第一时间以及该第二时间之间的位移量，并根据该位移量修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置，以及利用修正后该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的输出坐标。
2.如权利要求1所述的位移侦测系统，其特征在于，还包括至少一光源，用以照明该操作面板。
3.如权利要求1所述的位移侦测系统，其特征在于，该坐标修正装置根据该位移量修正计算该对象在该第一图像以及该第三图像的成像位置用以取得第一加权成像位置，以及根据该位移量修正计算该对象在该第二图像以及该第四图像的成像位置用以取得第二加权成像位置，再根据该第一加权成像位置以及该第二加权成像位置计算该输出坐标。
4.如权利要求1所述的位移侦测系统，其特征在于，还包括平滑参数产生装置，用以根据该位移量以及下列方程式产生适应性平滑参数：
λ = k 1 ( y i ( t ) - y o ( t - 1 ) ) 2 + ( x i ( t ) - x o ( t - 1 ) ) 2 , 0 ≤ λ ≤ 1 ;
其中：
λ是为该适应性平滑参数；
k是为适应性平滑常数；
yi(t)是为在该第二时间该对象修正前的y坐标；
yo(t-1)是为在该第一时间该对象修正后的y坐标；
xi(t)是为在该第二时间该对象修正前的x坐标；及
xo(t-1)是为在该第一时间该对象修正后的x坐标。
5.如权利要求4所述的位移侦测系统，其特征在于，该坐标修正装置根据该位移量修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置，是利用下列方程式：
yo(t)＝(1-λ)yi(t)+λyo(t-1)；
xo(t)＝(1-λ)xi(t)+λxo(t-1)；
其中：
yo(t)是为在该第二时间该对象修正后的y坐标；及
xo(t)是为在该第二时间该对象修正后的x坐标。
6.一种光学触控屏幕的位移侦测方法，包括：
于第一时间，通过第一影像传感器获取操作面板上包括对象的第一图像，以及通过第二影像传感器获取该操作面板上包括该对象的第二图像；
于第二时间，通过该第一影像传感器获取该操作面板上包括该对象的第三图像，以及通过该第二影像传感器获取该操作面板上包括该对象的第四图像；
根据该对象在该第一图像以及该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的第一坐标；
根据该对象在该第三图像以及该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的第二坐标；
根据该第一坐标和该第二坐标，产生该对象在该第一时间以及该第二时间之间的位移量；
该位移侦测方法的特征在于还包括：
根据该位移量修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置；及
根据修正后该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置计算该对象在该第二时间的输出坐标。
7.如权利要求6所述的位移侦测方法，其特征在于，修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置以及计算该输出坐标包括根据该位移量修正计算该对象在该第一图像以及该第三图像的成像位置用以取得第一加权成像位置，以及根据该位移量修正计算该对象在该第二图像以及该第四图像的成像位置用以取得第二加权成像位置，再根据该第一加权成像位置以及该第二加权成像位置计算该输出坐标。
8.如权利要求6所述的位移侦测方法，其特征在于，还包括根据该位移量以及下列方程式产生适应性平滑参数：
λ = k 1 ( y i ( t ) - y o ( t - 1 ) ) 2 + ( x i ( t ) - x o ( t - 1 ) ) 2 , 0 ≤ λ ≤ 1 ;
其中：
λ是为该适应性平滑参数；
k是为适应性平滑常数；
yi(t)是为在该第二时间该对象修正前的y坐标；
yo(t-1)是为在该第一时间该对象修正后的y坐标；
xi(t)是为在该第二时间该对象修正前的x坐标；及
xo(t-1)是为在该第一时间该对象修正后的x坐标。
9.如权利要求8所述的位移侦测方法，其特征在于，根据该位移量修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置，是利用下列方程式：
yo(t)＝(1-λ)yi(t)+λyo(t-1)；
xo(t)＝(1-λ)xi(t)+λxo(t-1)；
其中：
yo(t)是为在该第二时间该对象修正后的y坐标；及
xo(t)是为在该第二时间该对象修正后的x坐标。
10.一种光学触控屏幕的位移侦测系统，包括：
操作面板，用以提供对象进行接触；
至少一第一影像传感器以及第二影像传感器，其中该第一影像传感器与该第二影像传感器是设置于该操作面板不同位置，且具有重迭的视野；及
该位移侦测系统的特征在于还包括：
坐标运算装置，储存对象在起始时间位于该操作面板的起始坐标，在第一时间利用该第一影像传感器与该第二影像传感器分别获取包括该对象的影像的第一图像与第二图像，且利用该对象在该第一图像以及该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的第一坐标；
坐标修正装置，根据该起始坐标与该第一坐标计算该对象在该起始时间与该第一时间之间的位移量，并根据该位移量修正该对象在该第一图像与该第二图像的成像位置，以及利用修正后该对象在该第一图像与该第二图像的成像位置计算该对象在该第一时间的输出坐标。
11.如权利要求10所述的位移侦测系统，其特征在于，还包括平滑参数产生装置，用以根据该位移量以及下列方程式产生适应性平滑参数：
λ = k 1 ( y i ( t ) - y o ( t - 1 ) ) 2 + ( x i ( t ) - x o ( t - 1 ) ) 2 , 0 ≤ λ ≤ 1 ;
其中：
λ是为该适应性平滑参数；
k是为适应性平滑常数；
yi(t)是为在该第二时间该对象修正前的y坐标；
yo(t-1)是为在该第一时间该对象修正后的y坐标；
xi(t)是为在该第二时间该对象修正前的x坐标；及
xo(t-1)是为在该第一时间该对象修正后的x坐标。
12.如权利要求11所述的位移侦测系统，其特征在于，该坐标修正装置根据该位移量修正该对象在该第三图像与该第四图像的成像位置，是利用下列方程式：
yo(t)＝(1-λ)yi(t)+λyo(t-1)；
xo(t)＝(1-λ)xi(t)+λxo(t-1)；
其中：
yo(t)是为在该第二时间该对象修正后的y坐标；及
xo(t)是为在该第二时间该对象修正后的x坐标。
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