CN102053728A - 图像显示器的控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像显示器的控制装置及方法，所述控制装置包括至少两个参考点、调制单元以及遥控装置。调制单元以一亮度变化周期调制参考点所发出的预设光谱的光。调制单元于亮度变化周期的第一期间控制参考点以第一亮度发光并于亮度变化周期的第二期间控制参考点以第二亮度发光，其中第一亮度和第二亮度不为零灰阶。遥控装置以一取样周期撷取预设光谱的光并解调出参考点相对于遥控装置的图像变化。根据本发明的图像显示器的控制装置及方法，通过调制参考点的预设频谱以排除环境光源所造成的影响。由此，图像处理时仅处理参考点所形成的图像，具有简化图像处理复杂度及增加控制正确性的功效。

Description

图像显示器的控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种互动系统，并且尤其涉及一种图像显示器的控制装置及方法。

背景技术

一种现有的游标控制方法，如公开号为200540687的中国台湾专利“游标控制方法及装置”，其公开了一种使用手持式装置进行游标控制的方法。首先，所述手持式装置利用光学装置监测移动。接着，依据其所监测到的移动计算位置差。然后，所述手持装置将所述位置差无线地传送到特定装置，从而依据所述位置差来控制所述特定装置上的游标活动，且依据所述游标活动操作所述特定装置上的应用程序。然而，在实际使用中，利用所述光学装置感测图像区域时，光学装置与被摄取对象间的摄像距离及光学装置摄像时的旋转角度皆会影响感测阵列上所取得图像的位置，若不同时进行校正则会发生游标误控制的情形。此外，所述光学装置所监测的图像因包含所述光学装置的视角范围内的所有对象，所以在图像辨识上也较为复杂。

为了解决上述现有技术所存在的问题，由申请人所共同持有的名为“指针定位装置及方法”的中国台湾专利申请095116011，以及名为“游标控制方法及使用所述方法的装置”的中国台湾专利申请0951149408中公开了通过设定至少一个参考点以产生红外光谱信号(波长约为940纳米)，并在图像传感器上设置红外光滤光器以滤除所述红外光谱以外的光信号，由此，所述图像传感器仅能感测所述参考点产生的红外光谱信号，从而简化了图像判别的复杂度；并根据所述图像传感器所感测的所述参考点的图像变化，例如位移，来控制图像显示装置。然而，虽然所述图像传感器在一般室内日光灯(波长为350-750纳米)的环境下不会受到干扰，但若室内存在有卤素灯光源(波长约为350-1100纳米)时，则会受到所述卤素灯光源的影响，特别是所述卤素灯光源位于所述参考点附近时，所述图像传感器通过红外光滤光器所获取到的图像将包含所述参考点及所述卤素灯光源，如此将导致后端图像处理器产生误判，从而无法正确控制所述图像显示装置。此外，对于所述控制装置而言，太阳光亦为一种干扰光源。

基于上述原因，确实有必要进一步改良上述现有的图像显示器的控制装置，以便增加所述控制装置的操控正确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种图像显示器的控制装置及控制方法，所述控制装置通过至少一个参考点产生经调制的预设光谱，利用遥控装置监测所述经调制的预设光谱信号并以此控制图像显示器，由于所述遥控装置可排除环境光源的干扰，因而可增加图像显示器的操控正确性。

本发明提出一种图像显示器的控制装置，该装置包括至少两个参考点、调制单元以及遥控装置。所述调制单元以一亮度变化周期调制所述参考点所发出的预设光谱的光。所述调制单元于所述亮度变化周期的第一期间控制所述参考点以第一亮度发光，并于所述亮度变化周期的第二期间控制所述参考点以第二亮度发光，其中所述第一亮度和第二亮度不为零灰阶。所述遥控装置以一取样周期撷取所述预设光谱的光，并解调出所述参考点相对于该遥控装置的图像变化。

本发明另提出一种图像显示器的控制装置，该装置包括第一参考点、第二参考点、调制单元以及遥控装置。所述调制单元以第一周期调制所述第一参考点所发出的预设光谱的光，并以第二周期调制所述第二参考点所发出预设光谱的光。所述调制单元于所述第一周期的第一期间控制所述第一参考点以第一亮度发光并于所述第一周期的第二期间控制所述第一参考点以第二亮度发光；所述调制单元于所述第二周期的第三期间控制所述第二参考点以第三亮度发光并于所述第二周期的第四期间控制所述第二参考点以第四亮度发光，其中所述第一、第二、第三以及第四亮度不为零灰阶。所述遥控装置以一取样周期撷取所述预设光谱的光，并解调出所述第一参考点和第二参考点相对于该遥控装置的图像变化。

本发明另提出一种图像显示器的控制方法，该方法包括下列步骤：提供第一参考点和第二参考点，以发出预设光谱的光；以第一周期调制所述第一参考点所发出的光，以使该第一参考点于所述第一周期的第一期间发出第一亮度的光并于所述第一周期的第二期间发出第二亮度之光；以第二周期调制所述第二参考点所发出的光，以使该第二参考点于所述第二周期的第三期间发出第三亮度的光并于所述第二周期的第四期间发出第四亮度的光；以及提供遥控装置，以一取样周期撷取所述预设光谱的光，并解调出所述第一参考点和第二参考点相对于该遥控装置的图像变化；其中，所述第一、第二、第三以及第四亮度不为零灰阶。

由于现有的图像显示器的控制装置，可能受环境光源影响，而具有误控制图像显示器的问题。根据本发明的图像显示器的控制装置，通过调制参考点的预设频谱以排除环境光源所造成的影响。由此，图像处理时仅处理参考点所形成的图像，具有简化图像处理复杂度及增加控制正确性的功效。

本发明的图像显示器的控制装置及控制方法可应用于各种图像显示器的控制，例如：计算机屏幕、游戏主机的屏幕、投影机屏幕、监视器及电视等。在本发明的一个实施例中，所述控制装置及方法可用以控制图像显示器的控制界面上的游标的移动，以进行图像显示器的功能状态设定及调整。在本发明的另一个实施例中，可通过旋转控制装置的遥控装置，以仿真模拟旋钮的旋转动作来相对控制所述图像显示器的功能状态。此外，所述电视可为CRT显示器、液晶显示器或等离子显示器等。

附图说明

图1显示了本发明提供的图像显示器的控制装置的第一实施例的示意图；

图2a显示了本发明提供的图像传感器所感测图像的示意图，其中所述控制装置使用所述调制单元调制所述预设光谱，从而排除环境光源的影响；

图2b显示了本发明提供的图像传感器所感测图像的示意图，其中不使用所述调制单元调制所述预设光谱因而无法排除环境光源的影响；

图3显示了本发明提供的图像显示器的控制装置的第二实施例的示意图；

图4显示了本发明实施例中利用所述图像显示器的控制装置控制所述图像显示器上的游标移动的流程图；

图5a显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在摄像时顺时针旋转一角度时所感测的数字图像；

图5b显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在摄像时顺时针旋转角度大于180度时所感测的数字图像；

图6显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在不同距离摄像时所感测的数字图像；

图7显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器指向位置移动时所感测的数字图像；

图8显示了本发明实施例中利用所述图像显示器的控制装置控制所述图像显示器的功能状态的流程图；

图9a显示了本发明中用以计算所述遥控装置的旋转角度的一种实施例的示意图；

图9b显示了本发明中用以计算所述遥控装置的旋转角度的另一种实施例的示意图；

图10a显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的示意图，其中所述遥控装置在使用时未旋转；

图10b显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转30度；

图10c显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转60度；

图10d显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转90度；

图10e显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转120度；

图11a显示了本发明实施例中参考点的发光信号与图像传感器的取样信号的示意图；

图11b显示了本发明实施例中参考点的发光信号与图像传感器的取样信号的另一示意图；

图12a-12b显示了本发明的遥控装置于不同角度摄像的示意图，其中扩散片设置于参考点前方。

主要元件符号说明

100 图像显示器控制装置  10 图像显示器

102 显示屏幕            104 游标

12、14 参考点           16 调制单元

20 遥控装置             22 滤光器

24 图像传感器           26 处理单元

28 无线传输单元                  30 光源

DS 数字信号                      S 控制信号

200 图像显示器控制装置           A 可感测范围

i₁₂、i₁₄ 参考点感测图像          I₁₂、I₁₄ 参考点感测图像

I₃₀ 光源感测图像                 I₁₂′、I₁₄′ 参考点感测图像

I₁₂″、I₁₄″ 参考点感测图像      I₁₂″′、I₁₄″′ 参考点感测图像

L、l 参考点图像间距离            θ 旋转角度

(X，Y) 参考点图像平均坐标        (X_i，Y_i) 参考点图像平均坐标

(X′，Y′) 参考点图像平均坐标    (X₁₂′，Y₁₂′) 参考点图像坐标

(X₁₄′，Y₁₄′) 参考点图像坐标    (X₁₂，Y₁₂) 参考点图像坐标

(X₁₄，Y₁₄) 参考点图像坐标        X_scale、Y_scale 比例参数

ΔS 参考点图像移动距离           ΔS_X 水平移动距离

ΔS_Y 垂直移动距离                4 扩散片

(X₀，Y₀) 在预设距离摄像时参考点图像平均坐标

D、d 参考点联机与感测阵列中心的距离

150～720 步骤                    1100～1610步骤

S_LED 发光信号                    S_SYNC取样信号

T_LED 亮度变化周期                T_SYNC取样周期

t₁ 第一期间                      t₂第二期间

t₁′ 第三期间                    t₂′第四期间

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。此外，在本说明书的说明内容中，类似的组件是以相同的附图标记表示的。

参照图1所示，其显示了根据本发明的图像显示器10的控制装置100的第一种实施例，所述控制装置100包括图像显示器10，所述图像显示器10具有用以显示图像画面的显示屏幕102、两个参考点12、14、调制单元16及遥控装置20。所述图像显示器10的实施例包括电视、游戏主机的屏幕、投影屏幕、计算机屏幕、监视器或其它任何用以显示图像的装置。所述图像显示器10可经由用户界面(user interface)控制其功能状态设定及调整，例如音量调整、频道选择、色彩设定、音效设定等；所述设定及调整可经由显示屏幕102上的游标104通过控制面板(未绘出)或遥控装置来控制。

所述参考点12、14可发出预设光谱信号，参考点12、14的一种实施例为利用红外发光二极管(IR LED)排列组成，例如可发出波长约为940纳米(nm)的光谱信号的发光二极管，利用红外发光二极管不同的排列可形成不同形状的参考点12及14，例如于此实施例中是将3个红外发光二极管排成一列以形成两个长条状的参考点，在其它实施例中可形成两个不同面积的参考点或一条状以及一点状的参考点。所述调制单元16耦接于所述参考点12及14，所述调制单元16利用预设方式调制参考点12、14所发出的预设光谱信号，例如利用周期调制(periodic modulation)，所述调制单元16具有预设调制频率，例如在一种实施例中，所述预设调制频率为20赫兹，并用以同时调制二个参考点12、14所产生的预设光谱。在另一种实施例中，参考点12及14所发出的光谱信号亦可以采用不同的预设调制频率予以调制。必须注意的是，若以不同预设调制频率分别调制参考点12及14所产生的预设光谱信号，优选为两个预设调制频率之间成倍数关系，以使两个参考点12及14所发出的预设光谱间能够同步，例如若以20赫兹调制参考点12所发出的预设光谱信号，而以40赫兹调制参考点14所产生的光谱信号时，参考点14于每25毫秒(ms)点亮一次，而参考点12于每50毫秒点亮一次，亦即参考点14每点亮两次时参考点12点亮一次，且优选为同时点亮以形成同步，此外亦可采用相反的预设调制频率分别调制参考点12及14所产生的预设光谱。于其它实施例中也可利用非周期调制(non-periodic modulation)的方式予以实施，以使参考点12及14所发出的预设光谱与周围环境光源信号区别，特别是当所述光源所发出光谱信号的频带部分或全部与所述预设光谱频带重叠时。此外，参考点12、14以及调制单元16可集成在图像显示器10中，或另设置成一独立组件并于操作时放置于所述图像显示器10的附近。

遥控装置20包括滤光器22、图像传感器24、处理单元26及无线传输单元28。所述遥控装置20是利用所述图像传感器24接收参考点12、14的预设光谱信号以形成数字图像，并根据参考点12、14于数字图像上的图像变化，例如位置变化或角度变化，据以相对控制所述图像显示器10，其详细内容将于下列段落中描述。例如若所述图像显示器10为电视，所述遥控装置20则为电视遥控器以进行一般的电视遥控；若所述图像显示器10为游戏机的显示屏幕，则可利用所述遥控装置20进行游戏的控制。若所述图像显示器10为投影屏幕，所述遥控装置20则可为鼠标以控制所述投影幕上应用软件的动作。必需理解的是，上述显示器的种类及其控制方式仅为一种实施例，并非用以限制本发明，于其它实施例中可在其它种类的显示器上进行任何的控制。所述无线传输单元28受处理单元26的控制，并发出控制信号S至图像显示器10以相对控制其动作。

参照图1、2a及2b所示，本发明第一实施例在实际操作时，为了说明的目的，假设在图像显示器10的附近及在图像传感器24的视角范围内具有可发出光信号的光源30，其频带与参考点12、14所发出的光谱信号的频带部份或全部地重叠，例如卤素灯或太阳光光源。首先，参考点12、14接受调制单元16的周期调制并发出具有所述预设调制频率的预设光谱信号，为了使图像传感器24能获取所述预设光谱图像，所述预设调制频率优选为低于图像传感器24的图像取样频率，所述图像取样频率即为图像传感器24每秒所取样的图数。所述图像取样频率优选为与所述预设调制频率之间成倍数关系，以使所述图像的取样与参考点12、14的点亮形成同步。例如于一种实施例中，所述图像传感器24的图像取样频率为200赫兹(每5毫秒取样一次)，参考点12、14的预设调制频率为20赫兹(每50毫秒点亮一次)，当图像传感器24每取样到第10次时，参考点12、14皆点亮，以使图像传感器24成功获取参考点12、14所产生的预设光谱信号。

接着，图像传感器24通过所述滤光器22接收参考点12、14的预设光谱信号，由于所述滤光器22可滤除所述预设光谱以外的频谱信号，因而图像传感器24仅可接收参考点12、14以及光源30的图像，并产生数字信号DS；处理单元26接收数字信号DS后，则根据参考点12、14的图像变化来相对控制图像显示器10，由于处理单元26是依据计算参考点12、14的图像变化来控制图像显示器10的，因此若计算过程中包含所述光源30的信号，则会有误控制的情形发生。所述处理单元26必须能解调制所述数字信号DS中，经过前述预设调制频率调制的信号，并产生数字图像，且所述数字图像仅包含参考点12、14的图像，如图2a所示，其中I₁₂及I₁₄分别表示参考点12、14的图像；最后，所述处理单元26计算参考点I₁₂及I₁₄的图像变化后，控制无线传输单元28发射控制信号S至图像显示器10，以相对控制图像显示器10。由此，可排除环境中其它光源对于图像显示器控制装置100的干扰，以增加控制正确性。反之，若所述控制系统不具有调制及解调制的机制，则所述数字图像会包含参考点12、14及光源30的图像，亦即包含I₁₂、I₁₄及I₃₀，如图2b所示。

参照图3所示，其显示根据本发明的图像显示器的控制装置200的第二实施例，其中遥控装置20电连接于图像显示器10，由此相对控制图像显示器10的调整及设定，例如，游戏机系统中，遥控装置电连接于显示屏幕，从而相对控制游戏的进行。所述图像显示器的控制装置200同样包括图像显示器10、参考点12、14、调制单元16、遥控装置20，所述控制装置200同样是利用遥控装置20通过图像传感器24摄取参考点12、14所发出的预设光谱信号以形成数字信号DS，处理单元26根据数字信号DS形成数字图像后，根据参考点12、14于所述数字图像上的图像变化来相对控制图像显示器10；调制单元16则用以调制参考点12、14所发出的预设光谱信号，使所述处理单元26解调制所述数字信号DS来形成数字图像从而排除环境光源的影响。必需说明的是，虽然于本发明实施例中是使用两个参考点12、14做说明，但本发明并不以此为限，于其它实施例中亦可仅使用一个参考点作为图像辨识的参考依据，或者仅调制两个参考点的其中之一。以下说明控制装置100、200根据参考点12、14于所述数字图像上所生成图像的图像变化，例如位置变化或角度变化，以便相对控制图像显示器10的二种实施例。

参照图4至7所示，在一种实施例中，所述控制装置100或200可用以控制图像显示器10的屏幕102上的游标104的移动，且此时参考点12、14是以两不同面积但相同形状的参考点表示，例如参考点12是以大面积星号表示，而呈现于所述数字图像上的则为I₁₂；参考点14是以小面积星号表示，而呈现于所述数字图像上的则为I₁₄。所述游标控制方法包括下列步骤：提供二个参考点以产生经调制的预设光谱，并界定包围参考点的预设范围(步骤150)；提供指向所述预设范围内的图像传感器(步骤250)；利用所述图像传感器接收所述预设光谱并形成数字图像(步骤300)；判定所述数字图像上的参考点的成像位置及形状，并产生第一参数(步骤400)；针对所述第一参数进行距离及角度补偿(步骤500)；于所述预设范围内移动所述图像传感器的指向位置，并产生第二参数(步骤600)；以及根据补偿后的所述第一参数及第二参数计算所述数字图像上的参考点成像位置的移动距离以相对控制所述游标的移动(步骤700)。其中，于步骤700中，将同时针对所述第二参数进行距离及角度补偿(步骤710)以及可选择输入比例参数(步骤720)以控制游标104移动的灵敏度，其中，步骤720在不同的应用中可选择为实施或不实施。

再参照图1、4及5a所示，所述控制装置100或200于出厂前，优选为预先于处理单元26中设定有预设成像位置参数及预设成像距离参数，所述参数可为遥控装置20距离参考点12、14预设距离(例如3公尺)时，根据所述图像传感器24所获取的参考点12、14的预设参考点图像I₁₂及I₁₄所求得的预设参数，以作为距离及角度补偿时的基准，如图5a所示。根据所述图像传感器24的感测阵列所形成的平面空间坐标，例如以感应阵列的中心“+”为原点所形成的平面坐标，可定义所述预设成像位置参数及预设成像距离参数。例如：所述预设成像位置参数可包含所述平面空间坐标中，参考点12及14所形成预设图像I₁₂及I₁₄的坐标、其平均坐标(X₀，Y₀)及所述二个预设图像I₁₂及I₁₄联机的倾斜角度；所述预设成像距离参数可包含参考点12及14所形成预设图像I₁₂及I₁₄间的距离L及其平均坐标(X₀，Y₀)与所述中心点“+”的距离D。

首先使参考点12、14产生预设光谱的信号，例如于本发明中为红外光光谱信号，如此依据所述图像传感器24的视角范围及参考点12、14的发光角度，可于参考点12、14周围决定可感测范围″A″(步骤150)；接着，以遥控装置20的图像传感器24指向所述可感测范围″A″范围内的任何一处(步骤250)，由于本发明所使用的图像传感器24为仅能感测所述预设光谱的图像传感器，且由于参考点12、14所产生的预设光谱经调制单元16所调制，因此所述处理单元26仅形成具有参考点12、14的数字图像(步骤300)，如图5a所示的I₁₂′及I₁₄′，且于本实施例中假设利用遥控装置20获取所述数字图像时，遥控装置20沿着顺时针方向旋转角度θ，由此参考点的成像I₁₂′及I₁₄′与图像传感器24于前述预设距离所摄得的参考点图像I₁₂及I₁₄间相对会产生旋转角度θ的偏差，因此造成参考点图像I₁₂′及I₁₄′的平均坐标(X，Y)不同于预设参考点图像I₁₂及I₁₄的平均坐标(X₀，Y₀)，虽然此时图像传感器24指向相同位置。

参照图1、4、5a及5b所示，所述处理单元26判定参考点图像I₁₂′及I₁₄′的位置及形状，并产生第一参数，所述第一参数包括：第一成像位置参数、第一成像距离参数及成像形状参数(步骤400)。处理单元26则根据第一成像位置参数(例如参考点图像I₁₂′及I₁₄′的平均坐标及其联机的倾斜角度)与所述预设成像位置参数(例如预设参考点图像I₁₂及I₁₄及其联机的倾斜角度)间的角度偏差θ进行角度补偿(步骤500)，其补偿的方式以第(1)式来表示：

$\left[\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{\θ}\right)& -\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\\ \sin \left(\mathrm{\θ}\right)& \cos \left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，θ表示所述第一成像位置参数与所述预设成像位置参数间的旋转角度偏差；X、Y表示角度补偿前所述第一成像位置参数的平均坐标；X′、Y′(未绘出)表示补偿后参考点成像位置参数的平均坐标。因此，经补偿后的参考点12、14所生成的图像为在同一基准下所求得的图像，据此当使用者距离所述图像显示器10同一距离摄像时，所述图像传感器24于任何旋转角度操作时皆能得到相同的结果。

但是，若所述偏差角度θ大于180度而形成参考点图像I₁₂″及I₁₄″时，如图5b所示，若参考点图像I₁₂、I₁₄间不具差异性(具相同大小及形状)，则将无法判定参考点图像I₁₂″及I₁₄″是由参考点图像I₁₂′及I₁₄′(图5a)旋转形成的，亦或是平移形成的。因此本实施例是通过使用不同面积的二个参考点12、14，并根据所述处理单元26所求得的所述成像形状参数(例如参考点图像的面积大小)先辨识参考点12、14所生成图像的各自的位置，然后再进行角度补偿。如此，即使所述图像传感器24的旋转角度超过180度仍能正确的进行角度补偿。

参照图6所示，其显示了本发明实施例的距离补偿的方式。利用遥控装置20的图像传感器24在预设距离时，可获取参考点12及14的预设参考点图像I₁₂及I₁₄，当遥控装置20与参考点12、14间的距离逐渐加大时，其所取得的图像则会逐渐变小，且其平均坐标则会愈为靠近图像感测阵列的中心“+”，如图中所示的I₁₂″′及I₁₄″′，但此种偏移并不代表使用者改变了所述遥控装置20的指向位置，若不对其进行校正则可能发生因摄像距离的改变而误判为水平移动的情形。在本示例性范例中，假设所述预设成像距离参数中的图像I₁₂及I₁₄的距离为L，其平均坐标(X₀，Y₀)与感测阵列的中心″+″间的距离为D；所述第一成像距离参数中的图像I₁₂″′与I₁₄″′的距离为l，其平均坐标与感测阵列的中心“+”间的距离为d，由此可利用第(2)式的比例关系，补偿因摄像距离不同所造成的偏差(步骤500)：

$\frac{D}{L}=\frac{d}{l}---\left(2\right)$

参照图7所示，假设参考点的成像位置在补偿后为i₁₂及i₁₄，所述图像已被补偿为在同一预设的距离及角度基准下所求得的图像，且其平均坐标显示为(X_i，Y_i)，接着在所述可感测范围″A″内移动遥控装置20的指向位置(步骤600)，此时图像传感器24则持续将其所感测到的数字信号DS传送至处理单元26，处理单元26则根据数字信号DS产生第二参数，所述第二参数包括移动所述图像传感器24的指向位置后参考点12、14在所述数字图像上的第二成像位置参数及第二成像距离参数。所述第二成像位置参数是在图像传感器24的感测阵列所形成的平面空间上，例如以感应阵列中心为原点所形成的平面空间，所述参考点12、14所生成图像的平均坐标；所述第二成像距离参数是在图像传感器24的感测阵列所形成的平面空间上，所述参考点所生成图像间的距离。处理单元26则根据所述补偿后的第一成像位置参数及第二成像位置参数，连续地计算参考点图像i₁₂及i₁₄的移动距离ΔS。在计算的同时必须利用前述的补偿方式持续针对所述第二参数进行角度及距离偏差的补偿(步骤710)，以求得正确的游标控制，由于第二参数的补偿方式与第一参数相同，于此不再赘述。接着，处理单元26可利用无线或电连接的方式，将其计算的结果传送至图像显示单元10。所述图像显示单元10优选为内建有应用软件(software)，所述应用软件用以控制用户界面及游标104，在接收来自处理单元26的控制信号S后，则可相对控制游标104(步骤700)于显示屏幕102上移动。此外，在进行参考点图像i₁₂及i₁₄的移动距离ΔS的计算时，可选择输入一组比例参数X_scale、Y_scale(步骤720)用以调整游标104的移动灵敏度，例如，此时移动距离ΔS可以由(3)式表示：

$\mathrm{\ΔS}=(\frac{\mathrm{\Δ}{S}_X}{X_{\mathrm{scale}}},\frac{\mathrm{\Δ}{S}_Y}{Y_{\mathrm{scale}}})---\left(3\right)$

其中，ΔS_X表示在水平方向的移动距离分量；ΔS_Y表示在垂直方向的移动距离分量。由此可知，当(3)式中的X_scale及Y_scale增大时，则可使游标104的移动灵敏度降低，亦即遥控装置20的指向位移必须增大才能使得游标104移动相同的距离；反之，当(3)式中的X_scale及Y_scale减小时，则可使游标104的移动灵敏度升高，亦即所述遥控装置20的指向位移相对较小便能使得游标104移动相同的距离，如此可提升本发明的控制装置100的实用性。

参照图8至10e所示，在另一实施例中，所述控制装置100、200可仿真模拟旋钮的旋转动作，以控制图像显示器10的功能状态。参照图8所示，所述控制方法包括下列步骤：提供二个参考点以产生经调制的预设光谱，并界定预设范围(步骤1100)；提供图像传感器指向所述参考点周围的预设范围内(步骤1200)；利用所述图像传感器接收预设光谱以形成数字图像(步骤1300)；判定所述数字图像上的参考点的成像位置，并产生第一参数(步骤1400)；旋转所述图像传感器以仿真模拟旋钮的旋转动作，并产生第二参数(步骤1500)；以及计算所述第一及第二参数间的旋转角度差以相对控制所述功能状态(步骤1600)。

再参照图1、8及9a所示，首先，令参考点12、14产生预设波长的光谱信号，例如，波长约为0.84至0.94微米的红外光光谱信号，并于参考点12、14的周围界定出可感测范围″A″，所述可感测范围″A″由参考点12、14的发光角度以及所述图像传感器24的视角所共同决定(步骤1100)。接着利用所述图像传感器24指向所述可感测范围″A″(步骤1200)，且由于参考点12、14所产生的预设光谱经调制单元16调制，因此，所述图像传感器24的感应阵列上仅能得到参考点12、14的感测图像I₁₂及I₁₄(步骤1300)并储存于处理单元26，如图9a所示。接着，所述处理单元26计算参考点12、14的成像位置，以便产生第一参数(步骤1400)且同样储存于处理单元26，所述第一参数包括根据所述图像传感器24的感测阵列所形成的平面空间坐标中，例如，感测阵列的中心″+″为原点所形成的平面空间坐标，所计算求得的参考点图像I₁₂、I₁₄的坐标及其平均坐标。例如：在图9a中，所述平面空间坐标上的参考点12及14所形成的图像I₁₂及I₁₄的坐标分别为(X₁₂，Y₁₂)及(X₁₄，Y₁₄)，且其平均坐标为(X，Y)。

接着，使用者(未绘出)可将所述遥控装置20旋转以仿真模拟旋扭的旋转，由于本实施例中的图像传感器24内建于所述遥控装置20中，因此，所述图像传感器24同时做旋转，例如，本实施方式中使用者将遥控装置20做顺时针旋转，则参考点12、14在所述图像传感器24的感测阵列上的成像则逆时针旋转角度θ(图9a)，因此图像I₁₂、I₁₄经旋转后形成图像I₁₂′、I₁₄′(步骤1500)，图像I₁₂′、I₁₄′的坐标分别为(X₁₂′，Y₁₂′)及(X₁₄′，Y₁₄′)，且其平均坐标变为(X′，Y′)，并同样储存于所述处理单元26中。本实施方式用以计算遥控装置20(图像传感器24)的旋转角度的方式有两种，第一种方式是根据图9a中，利用旋转前的平均坐标(X，Y)与图像传感器24的感测阵列中心″+″的联机以及旋转后的平均坐标(X′，Y′)与图像传感器24的感测阵列中心″+″的联机间的夹角计算遥控装置20的旋转角度，所述旋转角度显示为角θ。

参照图9b所示，其显示了本发明计算遥控装置20的旋转角度的另一种实施方式，其中I₁₂、I₁₄为使用者旋转遥控装置20前参考点12、14在感测阵列所生成的图像；而I₁₂′、I₁₄′为使用者依顺时针旋转遥控装置20后参考点12、14在感测阵列所生成的图像。旋转角度的计算方式则是利用图像I₁₂、I₁₄的联机以及图像I₁₂′、I₁₄′的联机间的夹角θ来计算。处理单元26则可根据所计算的旋转角度来相对控制图像显示装置10的功能状态调整及设定。

再参照图8所示，为了调整所述功能状态的变化灵敏度，在旋转角度差的计算过程中，可选择输入级距参数至处理单元26(步骤1610)，例如本发明实施例中的级距参数为2度，亦即本发明的仿真模拟旋钮控制方法可辨识至少2度的旋转角度，由于其可辨识的角度范围为顺时针及逆时针各358度，因此共分179个级距。在其它实施例中，则可通过改变所述级距参数来改变可辨识的角度，且可设定为若输入较大的级距参数，则所述功能状态的变化灵敏度较低，亦即相对需旋转遥控装置20较大的角度方可使功能状态产生变化；亦或可设定为若输入较小的级距参数，则所述功能状态的变化灵敏度较高，其设定方式因不同的产品而定。

请参照图10a～10e所示，其分别显示了本实施例的仿真模拟旋钮控制方法顺时针旋转不同角度时所生成的数字图像。如图10a所示，其显示了使用者并未旋转所述遥控装置20时所生成的图像(其亦可为预设图像)，所述参考点图像I_12′、I₁₄′与步骤1400中的参考点图像I₁₂、I₁₄相同，此时可设定所述功能状态不变化；如图10b所示，其显示使用者顺时针旋转所述遥控装置30度后所生成的数字图像，且此处的显示方式是利用前述第一种方式显示参考点图像I₁₂′、I₁₄′与参考点图像I₁₂、I₁₄间的角度差，此时可设定所述功能状态增加或减少20％；如图10c所示，其显示了使用者顺时针旋转所述遥控装置60度后所生成的数字图像，此时可设定所述功能状态增加或减少40％；如图10d所示，其显示了使用者顺时针旋转所述遥控装置90度后所生成的数字图像，此时可设定所述功能状态增加或减少60％；如图10e所示，其显示了使用者顺时针旋转遥控装置120度后所生成的数字图像，此时可设定所述功能状态增加或减少80％。必需说明的是，此处所显示的数值设定仅为一种实施方式，并非用以限定本发明，在其它实施方式中，所述数值的设定可随产品的需求而定。此外，虽然此处仅以顺时针旋转遥控装置20作为说明，但是，以逆时针旋转遥控装置20的详细实施方式与顺时针旋转时相类似，因此不再赘述。虽然本发明的实施例中仅说明参考点12、14图像的位置及角度变化，但其并非用以限制本发明，在其它实施例中，利用参考点12、14图像的其它变化来相对控制图像显示器10的方式并不脱离本发明的精神。

本发明的另一实施例中，为避免降低控制装置100或200的数据回报率(reporting rate)，调制单元16可控制参考点12、14于不同期间以不同的亮度发光。请参照图11a所示，其显示参考点12、14的发光信号S_LED与图像传感器24的取样信号S_SYNC之间的关系图，其中参考点12、14的亮度变化周期T_LED例如为30毫秒，图像传感器24的取样周期T_SYNC例如为5毫秒，但本发明并不限于此。处理单元16可根据所撷取图像中，参考点图像的亮度变化频率与环境光源的差别以排除环境光源的干扰。

于此实施例中，调制单元16于亮度变化周期T_LED的第一期间t₁控制参考点12、14以第一亮度发光，并于第二期间t₂控制参考点12、14以第二亮度发光，其中第一亮度及第二亮度均不为零灰阶且第一亮度不同于第二亮度。一种实施例中，第一周期t₁及第二周期t₂例如为亮度变化周期T_LED的一半，但本发明并不限于此。其他实施例中，第一周期t₁及第二周期t₂也可为亮度变化周期T_LED的其他比例。

一种实施例中，第一亮度及第二亮度为全亮(例如255灰阶)或半亮(例如128灰阶)，例如第二亮度可为第一亮度的一半或2倍。可以理解的是，参考点12、14于第一期间t₁及第二期间t₂中可以不同亮度发光，亦即参考点12以第一亮度发光时，参考点14以第二亮度发光；参考点12以第二亮度发光时，参考点14以第一亮度发光。此实施例中，参考点12、14可具有不同面积。

另一种实施例中，除了利用不同面积以辨识不同参考点外，还可利用不同亮度调制相同面积的参考点以作为不同参考点的辨识方式。例如，调制单元16于亮度变化周期T_LED的第一期间t₁控制参考点12以第一亮度发光，并于第二期间t₂控制参考点12以第二亮度发光；调制单元16于亮度变化周期T_LED的第一期间t₁控制参考点14以第三亮度发光，并于第二期间t₂控制参考点14以第四亮度发光，其中第一亮度至第四亮度均不为零灰阶且第一亮度至第四亮度均具有不同灰阶。一种实施例中，所述第二亮度为所述第一亮度的一半或2倍，且所述第四亮度为所述第三亮度的一半或2倍。据此，处理单元26于判定遥控装置20的摄像角度时，则可根据不同的亮度辨识不同的参考点。此时，参考点12、14可具有相同或不同面积。于另一种实施例中，所述第一亮度等于所述第三亮度且所述第二亮度等于所述第四亮度，或所述第一亮度等于所述第四亮度且所述第二亮度等于所述第三亮度。

请参照图11b所示，调制单元16还可以不同的亮度变化周期分别调制参考点12、14，例如调制单元16以第一亮度变化周期调制参考点12或14，并以第二亮度变化周期调制参考点14或12，其中调制单元16于第一亮度变化周期的第一期间t₁控制参考点12或14以第一亮度发光，并于第二期间t₂控制参考点12或14以第二亮度发光；调制单元16于第二亮度变化周期的第三期间t₁′控制参考点14或12以第三亮度发光，并于第四期间t₂′控制参考点14或12以第四亮度发光。本实施例中，第一亮度变化周期及第二亮度变化周期优选为倍数关系，且取样周期T_SYNC优选与第一亮度变化周期及第二亮度变化周期成同步并为成倍数关系。

请参照图12a所示，本发明的另一实施例中，为使得遥控装置20在不同角度撷取参考点12、14图像时，所撷取的参考点图像能够具有大致相同的亮度，可于该等参考点12、14前方分别设置扩散片(diffuser)4，如此可避免亮度误判的情形。可以理解的是，扩散片4的形状可为任意形状，并不限于图12a所示。扩散片4例如还可如图12b所示那样弯曲地被设置于参考点12及14的前方。

综上所述，由于现有的图像显示器的控制装置，可能受环境光源影响，而具有误控制图像显示器的问题。根据本发明的图像显示器的控制装置(如图1及图3所示)，通过调制参考点的预设频谱以排除环境光源所造成的影响。由此，图像处理时仅处理参考点所形成的图像，具有简化图像处理复杂度及增加控制正确性的功效。

虽然本发明已由前述优选实施例加以描述，但所述内容并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明作出各种更动与修改。因此，本发明的保护范围当由所附的权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种图像显示器的控制装置，该装置包括：

至少两个参考点，该至少两个参考点发出预设光谱的光；

调制单元，该调制单元以一亮度变化周期调制所述参考点所发出的光，该调制单元于所述亮度变化周期的第一期间控制所述参考点以第一亮度发光，并于所述亮度变化周期的第二期间控制所述参考点以第二亮度发光；以及

遥控装置，该遥控装置以一取样周期撷取所述预设光谱的光，解调出所述参考点相对于该遥控装置的图像变化；

其中，所述第一亮度和所述第二亮度不为零灰阶。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述第二亮度为所述第一亮度的一半或2倍；所述亮度变化周期为所述取样周期的整数倍。

3.根据权利要求1所述的控制装置，该装置还包括扩散片，该扩散片设置于所述参考点前方；所述至少两个参考点中各个参考点具有不同的面积。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述遥控装置包括：

图像传感器，以所述取样周期撷取所述预设光谱的光，并产生数字信号；

处理单元，接收并解调所述数字信号以形成数字图像，并根据该数字图像求得所述参考点相对于所述遥控装置的图像变化；

滤光器，该滤光器设置于所述图像传感器前方，以滤除所述预设光谱以外的光；以及

无线传输单元，与图像显示器进行通信。

5.一种图像显示器的控制装置，该装置包括：

第一参考点和第二参考点，该第一参考点和第二参考点发出预设光谱的光；

调制单元，该调制单元以第一周期调制所述第一参考点所发出的光并以第二周期调制所述第二参考点所发出的光，该调制单元于所述第一周期的第一期间控制所述第一参考点以第一亮度发光并于所述第一周期的第二期间控制所述第一参考点以第二亮度发光，该调制单元于所述第二周期的第三期间控制所述第二参考点以第三亮度发光并于所述第二周期的第四期间控制所述第二参考点以第四亮度发光；以及

遥控装置，该遥控装置以一取样周期撷取所述预设光谱的光，解调出所述第一参考点和第二参考点相对于该遥控装置的图像变化；

其中，所述第一、第二、第三以及第四亮度不为零灰阶。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，所述第二亮度为所述第一亮度的一半或2倍，所述第四亮度为所述第三亮度的一半或2倍；所述第一周期、第二周期以及取样周期成倍数关系。

7.根据权利要求5所述的控制装置，该装置还包括扩散片，该扩散片分别设置于所述第一参考点和第二参考点前方；所述第一参考点和第二参考点具有相同或不同的面积。

8.根据权利要求5所述的控制装置，其中，所述遥控装置包括：

图像传感器，以所述取样周期撷取所述预设光谱的光，并产生数字信号；

处理单元，接收并解调所述数字信号，以形成数字图像，并根据该数字图像求得所述第一参考点和第二参考点相对于所述遥控装置的图像变化；

滤光器，设置于所述图像传感器前方，以滤除所述预设光谱以外的光；以及

无线传输单元，与图像显示器进行通信。

9.根据权利要求5所述的控制装置，其中，所述第一周期等于所述第二周期。

10.一种图像显示器的控制方法，该方法包括下列步骤：

提供第一参考点和第二参考点，以发出预设光谱的光；

以第一周期调制所述第一参考点所发出的光，以使该第一参考点于所述第一周期的第一期间发出第一亮度的光并于所述第一周期的第二期间发出第二亮度的光；

以第二周期调制所述第二参考点所发出的光，以使该第二参考点于所述第二周期的第三期间发出第三亮度的光并于所述第二周期的第四期间发出第四亮度的光；以及

提供遥控装置，以一取样周期撷取所述预设光谱的光，并解调出所述第一参考点和第二参考点相对于所述遥控装置的图像变化；

其中，所述第一、第二、第三以及第四亮度不为零灰阶。

11.根据权利要求10所述的控制方法，该方法还包括下列步骤：

以所述遥控装置将所述图像变化传输至图像显示器；以及

根据所述图像变化控制所述图像显示器执行相应动作。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述第二亮度为所述第一亮度的一半或2倍，所述第四亮度为所述第三亮度的一半或2倍；所述第一周期、第二周期以及取样周期成倍数关系。

13.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述第一周期等于所述第二周期；所述第一亮度等于所述第三亮度且所述第二亮度等于所述第四亮度，或所述第一亮度等于所述第四亮度且所述第二亮度等于所述第三亮度。

Images