CN102637094A - 应用于光学式触控装置的校正信息计算方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种校正信息计算系统，应用于包括一面板及至少一图像撷取单元的一光学式触控装置；该系统包含一治具，及一处理单元。该治具设置于该图像撷取单元对应的一图像撷取范围内，该治具的一面具有多个标记图样，每两个标记图样间的一边缘对应一已知的边缘位置。该处理单元接收一图像帧，该图像帧是由该图像撷取单元撷取具有该多个标记图样的该面的一图像所产生。其中，该处理单元根据该图像帧进行边缘检测，以得到多个图像内边缘位置，并根据该等已知的边缘位置，及该多个图像内边缘位置，求得对应于该图像撷取单元的校正信息。

Description

应用于光学式触控装置的校正信息计算方法及系统
技术领域
本发明是有关于一种光学触控(optical touch)相关技术，特别是指一种应用于光学式触控装置的校正信息计算方法及系统。
背景技术
一般的光学式触控装置通常包括至少两个感光元件，利用该等感光元件检测到的光信号进行运算，可求得对应于该光学式触控装置的一面板上所发生的触碰的触碰点(touch point)坐标；然，若该等感光元件的感测结果有偏差，将影响到触碰点坐标的精确度。
现有的应用于光学式触控装置的校正技术，如中国台湾专利公开号201015507所揭露，是于一面板上显示对应已知坐标的多个点，由使用者以手指或物体触碰该面板所显示的该等点，并由至少一感光元件进行感测以对应产生该等点被触碰的观察图像，再根据已知坐标与观察图像进一步求得对应该感光元件的校正信息，例如，角度校正函数。此现有技术需由使用者实际上去触碰该面板所显示的该等点，方能进行后续相关运算以得到对应该感光元件的校正信息。
发明内容
因此，本发明的目的，即在于提供一种不需由使用者进行实际触碰的应用于光学式触控装置的校正信息计算方法。
于是，本发明应用于光学式触控装置的校正信息计算方法，是利用一处理单元配合一治具及该光学式触控装置的至少一图像撷取单元来执行，该治具的一面具有多个标记图样，每两个标记图样间的一边缘对应于该光学式触控装置的一面板的一已知的边缘位置，该方法包含下列步骤：
A)该图像撷取单元撷取具有该等标记图样的该面的一图像以产生一图像帧；
B)该处理单元根据步骤A)所产生的该图像帧进行边缘检测，以得到多个图像内边缘位置；及
C)该处理单元根据该等已知的边缘位置，及步骤B)所得到的该等图像内边缘位置，求得对应于该图像撷取单元的校正信息。
本发明的另一目的，即在于提供一种不需由使用者进行实际触碰的校正信息计算系统。
于是，本发明校正信息计算系统应用于包括一面板及至少一图像撷取单元的一光学式触控装置。该系统包含一治具及一处理单元。该治具设置于该图像撷取单元对应的一图像撷取范围内，该治具的一面具有多个标记图样，每两个标记图样间的一边缘对应该面板的一已知的边缘位置。该处理单元接收来自于该图像撷取单元的一图像帧，该图像帧是由该图像撷取单元撷取具有该等标记图样的该面的一图像所产生。其中，该处理单元根据该图像帧进行边缘检测，以得到多个图像内边缘位置，并根据该等已知的边缘位置，及该等图像内边缘位置，求得对应于该图像撷取单元的校正信息。
附图说明
图1是一示意图，说明本发明校正信息计算系统的一实施例，及其所应用的一光学式触控装置，其中，该校正信息计算系统的一治具贴合设置于该光学式触控装置的一面板的一第二边；
图2是一流程图，说明本发明应用于光学式触控装置的校正信息计算方法；
图3是一示意图，说明校正信息计算系统的治具的一面的一图像、相关于该图像的多个边缘值所形成的一个二值化图像，及一直方图；
图4是一示意图，说明在本实施例中，对应图1的设置方式所得到的多个检测的边缘位置，及多个检测的参数的一范例；
图5是一示意图，说明该校正信息计算系统的治具相对于该光学式触控装置的面板的第二边倾斜地设置；及
图6是一示意图，说明在本实施例中，对应图5的设置方式所得到的该治具内其中一边缘于该光学式触控装置的面板相对一参考原点的坐标。
[主要元件标号说明]
1光学式触控装置                      11面板
111第一边                            112第二边
12图像撷取单元                121图像撷取范围
13图像撷取单元                131图像撷取范围
2治具                         21面
211标记图样                   212标记图样
213边缘                       3处理单元
401～409步骤                  51图像
52二值化图像                  53直方图
H图像高度                     L基准线
L′1～L′n连线                θ′1～θ′n夹角
θ夹角                        d距离
0参考原点
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。
参阅图1，本发明校正信息计算系统的一实施例，应用于包括一面板11及二个图像撷取单元12、13的一光学式触控装置1；其中，该面板11具有相间隔且彼此平行的一第一边111及一第二边112，该等图像撷取单元12、13被间隔地设置于该面板11的该第一边111。该校正信息计算系统包含一治具2及一处理单元3。
该校正信息计算系统的该治具2设置于该光学式触控装置1的该等图像撷取单元12、13分别对应的二个图像撷取范围121、131内，其中，该治具2的一面21具有多个标记图样(mark pattern)211、212，每两个标记图样211、212间的一边缘(edge)213对应该面板11的一已知的(known)边缘位置。在本实施例中，该治具2贴合设置于该面板11的该第二边112；该治具2的该面21的该等标记图样211、212是沿一预设方向配置，更进一步地，该等标记图样211、212分为一第一颜色的标记图样211及一第二颜色的标记图样212，且该第一颜色的标记图样211与该第二颜色的标记图样212是沿该预设方向间隔地配置，其中，该第一颜色为白色，该第二颜色为黑色。
该光学式触控装置1的该等图像撷取单元12、13撷取具有该等标记图样211、212的该面21的至少一图像以产生对应该图像的一图像帧(imageframe)。
该校正信息计算系统的该处理单元3电连接于该等图像撷取单元12、13，可接收来自于该等图像撷取单元12、13的图像帧。对于来自于该等图像撷取单元12、13中任一者的图像帧，例如，来自于该图像撷取单元12的一图像帧，该处理单元3先根据该图像帧进行边缘检测(edge detection)，以得到多个图像内边缘位置；接着根据该等已知的边缘位置及该等图像内边缘位置，求得对应于该图像撷取单元12的校正信息。
参阅图1至图4，以下是说明通过该实施例来执行的一应用于光学式触控装置的校正信息计算方法。
由于该光学式触控装置1的该等图像撷取单元12、13的运作相类似，而且该校正信息计算系统的该处理单元3对于来自于该等图像撷取单元12、13中任一者的图像帧所进行的相关计算类似，故以下的说明仅针对其中一图像撷取单元12所产生的图像帧，以及该处理单元3对于来自于该图像撷取单元12的图像帧所进行的相关计算进行说明。
在步骤401中，该图像撷取单元12撷取具有该等标记图样211、212的该面21的一图像51(见图3)以产生对应该图像51的一图像帧。在本实施例中，该图像撷取单元12所撷取的该图像51为一彩色图像，该图像帧包括该图像51中每一像素(pi xe l)对应的一R(红)值、一G(绿)值，及一B(蓝)值。
在步骤402中，该处理单元3根据该图像帧求得该图像51中每一像素对应的一灰阶(gray level)值。令该图像51中位于(x，y)的任一像素对应的该R值以IR(x，y)表示、该G值以IG(x，y)表示，该B值以IB(x，y)表示；而据以求得的该灰阶值以Igray(x，y)表示；该处理单元3利用下列式(1)求得该图像51中每一像素对应的该灰阶值。
Igray(x，y)＝0.299×IR(x，y)+0.587×IG(x，y)+0.114×IB(x，y)    ………(1)
值得一提的是，由该图像撷取单元12所撷取的该图像51亦可为一灰阶图像，若为灰阶图像，则该处理单元3可省略步骤402的计算，直接由对应该图像51(灰阶图像)的一图像帧得到该等灰阶值，并不限于本实施例所揭露。
更进一步地来说，因为该图像撷取单元12与该治具2设置的相对位置与角度的关系，有可能使得所撷取的该图像51呈现歪斜(非图3所示的长方形)的现象，故有可能须对该图像帧进行相关的图像几何校正，然，与此图像几何校正相关的技术为已知技术，且并非本发明的重点，故不在此赘述。
在步骤403中，该处理单元3根据步骤402所求得的该等灰阶值计算每一像素对应的至少一梯度值(gradient value)。如图1所示，在本实施例中，由于该治具2的该面21的该第一颜色的标记图样211与该第二颜色的标记图样212是沿该预设方向间隔地配置，且每一第一颜色的标记图样211与其相邻的该第二颜色的标记图样212间的一边缘213垂直于该预设方向，该图像撷取单元12所撷取的该图像51具有与该等标记图样211、212于该面21的配置相关的图像内容特性，因此，该处理单元3计算每一像素于相关于该预设方向的一x方向对应的一梯度值(以Gx(x，y)表示)，其计算整理如下列式(2)所示。换句话说，该等梯度值在计算上的方向性，是与该治具2的该面21的该等标记图样211、212于该面21的配置相关。
Gx(x，y)＝|Igray(x+1，y)-Igray(x，y)|     ………(2)
在步骤404中，该处理单元3根据步骤403所求得的该等梯度值配合一第一临界值(以Thr1表示)，得到相关于该图像51的多个边缘值(以E(x，y)表示)，其判断与运算整理如下列式(3)所示。其中，相关于该图像51的该等边缘值可形成如图3所示的一个二值化图像52。
Figure BDA0000048847880000051
在步骤405中，该处理单元3根据步骤404所得到的该等边缘值进行垂直于该x方向的一y方向的投影(projection)统计，以得到多个投影统计值(以H(x)表示)，其计算整理如下列式(4)所示。其中，h代表该图像51的一图像高度(即，于该y方向的像素数目)，该处理单元3将该等边缘值进行该y方向的投影统计后所得到的该等投影统计值可形成如图3所示的一个直方图(histogram)53。
H ( x ) = Σ y = 1 h E ( x , y ) · · · · · · · · · ( 4 )
在步骤406中，该处理单元3判断步骤405所得到的该等投影统计值中的何者大于一第二临界值(以Thr2表示)。
在步骤407中，该处理单元3根据步骤406的判断结果，得到该等图像内边缘位置；更进一步来说，请见图3的直方图53，该处理单元3是以该等投影统计值中大于该第二临界值者分别对应于该x方向的多个值(分别以x1，x2，...，xn表示)，作为该等图像内边缘位置。
在步骤408中，该处理单元3将步骤407所得到的该等图像内边缘位置转换为多个检测的(detected)边缘位置(分别以X1，X2，...，Xn表示)。其中，该处理单元3所执行的转换是将该等图像内边缘位置转换至其等分别对应于该光学式触控装置1的面板11的该等检测的边缘位置，由于该治具2相对于该面板11的设置方式为已知，所以步骤408可通过预先建立的转换方程式来完成。
在步骤409中，该处理单元3根据与该治具2的该面21的该等边缘213分别对应该面板11的该等已知的边缘位置，及步骤408所得到的该等检测的边缘位置，求得对应于该图像撷取单元12的校正信息。在本实施例中，该处理单元3根据该等已知的边缘位置、与该等已知的边缘位置相关联的多个已知的参数、该等检测的边缘位置，及与该等检测的边缘位置相关联的多个检测的参数，求得对应于该图像撷取单元12的校正信息。
其中，校正信息用于对该光学式触控装置1的该图像撷取单元12进行相关的校正，以提升该光学式触控装置1所产生的触碰点坐标的精确度。
举例来说，假设通过该等图像撷取单元12、13的一基准线以L表示，通过该图像撷取单元12及该等已知的边缘位置的多个连线分别以L1，L2，...，Ln表示，L分别与L1，L1，...，Ln所形成的多个夹角(分别以θ1，θ2，...，θn表示)皆为已知，其等作为该等已知的参数；再假设通过该图像撷取单元12及该等检测的边缘位置的多个连线分别以L′1，L′2，...，L′n表示，由于该图像撷取单元12，及该治具2的设置位置均为已知，因此该处理单元3可对应求得L分别与L′1，L′2，...，L′n所形成的夹角(分别以θ′1，θ′2，...，θn表示)，其等作为该等检测的参数。该处理单元3根据该等已知的边缘位置、该等已知的参数(θ1，θ2，...，θn)、该等检测的边缘位置，及该等检测的参数(θ′1，θ′2，...，θ′n)，即可求得对应该图像撷取单元12的一角度校正函数，该校正信息包括该角度校正函数。
值得一提的是，虽然上述范例是以对应该图像撷取单元12的该角度校正函数进行说明，但校正信息并不以此范例为限；再者，各种校正信息的计算与取得方式为本领域技术人员所熟知，且非本发明的重点，故不在此赘述其等的实施细节。
参阅图1、图5与图6，虽然在本实施例中，该治具2是贴合设置于该面板11的该第二边112；然，该治具2亦可相对于该面板11的该第二边112倾斜地设置，如图5所示，假设该治具2与该第二边112的夹角为θ，而其中该治具2内的其中一边缘213相对于一参考原点O的距离d亦为可得，该处理单元3即可利用下式(5)～(6)求得该其中一边缘213于该面板11相对该参考原点O的坐标(Xi，Yi)，以作为后续计算该图像撷取单元12的各种校正信息之用，并不限于本实施例所揭露。
Xi＝d×cos(θ)    ………(5)
Yi＝d×sin(θ)    ………(6)
综上所述，通过本发明校正信息计算系统的该治具2，不需由使用者实际上对该光学式触控装置1的该面板11进行任何触碰，该校正信息计算系统的该处理单元3即可根据对应于该治具2的该面21的图像帧，得到分别对应该光学式触控装置1的该等图像撷取单元12、13的校正信息，故确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明权利要求涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种用于光学式触控装置的校正信息计算方法，利用一处理单元配合一治具及该光学式触控装置的至少一图像撷取单元来执行，该治具的一面具有多个标记图样，该治具的每两个标记图样间的一边缘对应于该光学式触控装置的一面板的一已知的边缘位置，该方法包含下列步骤：
A)该图像撷取单元撷取具有该多个标记图样的该面的一图像以产生一图像帧；
B)该处理单元根据步骤A)所产生的该图像帧进行边缘检测，以得到多个图像内边缘位置；及
C)该处理单元根据该等已知的边缘位置，及步骤B)所得到的该多个图像内边缘位置，求得对应于该图像撷取单元的校正信息。
2.根据权利要求1所述的用于光学式触控装置的校正信息计算方法，其中，步骤B)包括下列子步骤：
b-1)根据步骤A)所产生的该图像帧得到该图像中每一像素对应的一灰阶值；
b-2)根据子步骤b-1)所求得的该等灰阶值计算每一像素对应的至少一梯度值，其中，该等梯度值计算上的方向性与该治具的该面的该等标记图样于该面的配置相关；
b-3)根据子步骤b-2)所求得的该等梯度值配合一第一临界值，得到相关于该图像的多个边缘值；及
b-4)根据子步骤b-3)所得到的该等边缘值，得到该多个图像内边缘位置。
3.根据权利要求2所述的用于光学式触控装置的校正信息计算方法，其中，子步骤b-4)包括下列子步骤：
b-4-1)将子步骤b-3)所得到的该等边缘值进行投影统计，以得到多个投影统计值；
b-4-2)判断子步骤b-4-1)所得到的该多个投影统计值中的何者大于一第二临界值；及
b-4-3)根据子步骤b-4-2)的判断结果，得到该多个图像内边缘位置。
4.根据权利要求1所述的用于光学式触控装置的校正信息计算方法，其中，步骤C)包括下列子步骤：
c-1)将步骤B)所得到的该多个图像内边缘位置转换为多个检测的边缘位置；及
c-2)根据该等已知的边缘位置，及子步骤c-1)所得到的该等检测的边缘位置，求得对应于该图像撷取单元的校正信息。
5.根据权利要求4所述的用于光学式触控装置的校正信息计算方法，该光学式触控装置的面板具有相间隔且彼此平行的一第一边及一第二边，该图像撷取单元设置于该面板的第一边，该治具相对于该面板的第二边倾斜地设置，其中，子步骤c-1)是根据该治具与该第二边的夹角，将步骤B)所得到的该等图像内边缘位置转换为该等检测的边缘位置。
6.一种校正信息计算系统，用于包括一面板及至少一图像撷取单元的一光学式触控装置，该校正信息计算系统包含：
一治具，设置于该图像撷取单元对应的一图像撷取范围内，该治具的一面具有多个标记图样，每两个标记图样间的一边缘对应该面板的一已知的边缘位置；及
一处理单元，接收来自于该图像撷取单元的一图像帧，该图像帧是由该图像撷取单元撷取具有该多个标记图样的该面的一图像所产生；
其中，该处理单元根据该图像帧进行边缘检测，以得到多个图像内边缘位置，并根据该等已知的边缘位置，及该多个图像内边缘位置，求得对应于该图像撷取单元的校正信息。
7.根据权利要求6所述的校正信息计算系统，其中，该处理单元根据该图像帧得到该图像中每一像素对应的一灰阶值，并根据该等灰阶值计算每一像素对应的至少一梯度值，并根据该等梯度值配合一第一临界值，得到相关于该图像的多个边缘值，并根据该多个边缘值，得到该多个图像内边缘位置，其中，该等梯度值计算上的方向性与该治具的该面的该等标记图样于该面的配置相关。
8.根据权利要求6所述的校正信息计算系统，其中，该治具的该面的该等标记图样是沿一预设方向配置。
9.根据权利要求8所述的校正信息计算系统，其中，该治具的该面的该等标记图样分为一第一颜色的标记图样及一第二颜色的标记图样，该第一颜色的标记图样与该第二颜色的标记图样是沿该预设方向间隔地配置。
10.根据权利要求6所述的校正信息计算系统，其中，该处理单元将该多个图像内边缘位置转换为多个检测的边缘位置，再根据该等已知的边缘位置，及该等检测的边缘位置，求得对应于该图像撷取单元的校正信息。
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