CN102645982B - 应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法，本发明的平滑化光学指示装置的光标移动的方法，包含下列步骤：利用一光学指示装置感测一表面的图像并产生感测信号；连续根据该感测信号输出一移动量信号以控制一显示屏幕上的一光标的移动；以及根据该移动量信号所代表的移动速度，不同程度地平滑化该连续输出的移动量信号。本发明于高空间解析度的应用时改进其线性不良的效应，而在非高空间解析度的应用时仍可达到较佳的操控性。

Description

应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法

技术领域

本发明涉及光学指示装置，特别涉及应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法。

背景技术

指示装置，例如鼠标，是一种可检测其相对于一支援平面的位移的装置。使用者可以手掌握住一指示装置，并使其在一平面上滑动。该指示装置即可计算出其相对于该平面位移的距离，并借此作为电脑的输入信号。传统指示装置根据一装设于其上的滚轮相对于一平面的滚动量以计算其滚动程度。然而，滚轮式的指示装置会随着使用次数增加，而累积灰尘以致干扰其位移的计算。因此，随着科技进步，光学指示装置，例如光学鼠标，已逐渐取代传统滚轮式的指示装置。

光学指示装置同样也是检测其相对于一支援平面的位移的装置。不同于传统滚轮式的指示装置，光学指示装置根据光的反射计算其位移量。图1显示一公知的光学指示装置的示意图。如图1所示，该光学指示装置100包含一光源102、一聚焦透镜104、一截取透镜106、一感测装置108和一处理单元110。该光源102可能为一二极管光源或一激光光源，并通过该聚焦透镜104投射光线于一平面150上。该光线于该平面150形成反射，并经由该截取透镜反射至该感测装置108。该处理单元110即可利用该感测装置108所输出的信号计算该光学指示装置100相对于该平面150的位移距离。

图2显示该感测装置108的放大示意图。如图2所示，该感测装置108包含多个呈阵列排列的图像感测单元200。所述图像感测单元200可捕捉该平面150的图像并据此产生感测信号。该处理单元110即比较连续两张图像之间的关联性(correlation)，并根据较高关联性的方位和程度决定该光学指示装置100和该平面150之间的位移距离。例如，若经由该处理单元110的比对结果可知第二张图像和第一张图像于左上方的关联性较高，则可决定该光学指示装置100相较于该平面150往左上方移动。

一般而言，具有固定图像感测单元尺寸的光学指示装置，其对应的空间解析度(Counts Per Inch，CPI)也随之固定。若需要高空间解析度的应用时，例如若需要大于该光学指示装置实际的空间解析度，则需要实现一线性比例的放大计算。然而，任何该光学指示装置的线性不良的效应也将随之放大。虽然光学指示装置可利用平滑化(smoothing)机制以平滑化该线性不良的效应，但其亦将降低该光学指示装置的操控性，而带给使用者较差的使用经验。

据此，业界所需要的是一种应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法，其可根据不同使用情境进行调整，于高空间解析度的应用时改进其线性不良的效应，而在非高空间解析度的应用时仍可达到较佳的操控性。本发明即提供该装置及方法。

发明内容

本发明提供一种图像提取装置，用于一光学指示装置，该图像提取装置包含多个相邻排列的图像感测单元和一处理单元。所述图像感测单元用以感测一表面的图像并产生一感测信号，该感测信号用以估算该光学指示装置的移动速度。该处理单元用以连续根据该感测信号输出一移动量信号，以控制一显示屏幕上的一光标的移动，并根据该移动量信号所代表的移动速度，不同程度地平滑化该连续输出的移动量信号。

本发明提供一种平滑光学指示装置的光标移动的方法，包含下列步骤：利用一光学指示装置感测一表面的图像并产生感测信号；连续根据该感测信号输出一移动量信号以控制一显示屏幕上的一光标的移动；以及根据该移动量信号所代表的移动速度，不同程度地平滑化该连续输出的移动量信号。

本发明的有益效果在于，本发明的一种应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法，其可根据不同使用情境进行调整，于高空间解析度的应用时改进其线性不良的效应，而在非高空间解析度的应用时仍可达到较佳的操控性。

上文已经概略地叙述本发明的技术特征，以使下文的详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求标的的其它技术特征将描述于下文。本发明所属技术领域技术人员应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而相当轻易地予以修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域技术人员亦应可了解，这类等同的建构并无法脱离权利要求所提出的本发明的精神和范围。

附图说明

图1显示一公知的光学指示装置的示意图；

图2显示一公知的光学指示装置的图像感测单元的放大示意图；

图3显示本发明的一实施例的图像提取装置的示意图；

图4显示根据本发明的一实施例的平滑化光学指示装置的光标移动的方法的流程图；

图5显示根据本发明的另一实施例的平滑化光学指示装置的光标移动的方法的流程图；

图6显示根据本发明的一实施例的一无限脉冲响应数字滤波器的脉冲响应及其公式；以及

图7显示根据本发明的一实施例的一有限脉冲响应数字滤波器的脉冲响应及其公式。

其中，附图标记说明如下：

100        光学指示装置

102        光源

104        聚焦透镜

106        截取透镜

108        感测装置

110        处理单元

150        平面

200        图像感测单元

300        图像提取装置

302        图像感测单元

304        存储单元

306        处理单元

350        光学指示装置

360         平面

401～408    步骤

501～508    步骤

具体实施方式

本发明在此所探讨的方向为一种应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及组成。显然地，本发明的实施并未限定于本发明技术领域技术人员所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的组成或步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地实施在其他的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以权利要求为准。

图3显示本发明的一实施例的应用于光学指示装置的图像提取装置的示意图。如图3所示，该图像提取装置300装设于一光学指示装置350内，并包含多个相邻排列的图像感测单元302、一存储单元304和一处理单元306。该光学指示装置350相对于一平面360滑动。所述图像感测单元302用以感测一表面的图像并产生一感测信号，其中该感测信号可用以估算该光学指示装置350的移动速度。该存储单元304用以存储所述图像感测单元302所产生的感测信号。该处理单元306用以比较该存储单元304所存储的感测信号和所述图像感测单元302所产生的感测信号以计算该光学指示装置350的移动值。此外，该处理单元306可连续根据该感测信号输出一移动量信号以控制一显示屏幕上的一光标的移动，并根据该移动量信号所代表的移动速度，不同程度地平滑化该连续输出的移动量信号。

图4显示根据本发明的一实施例的平滑化光学指示装置的光标移动的方法的流程图，其中该方法可应用于该处理单元306。在步骤401，利用一光学指示装置感测一表面的图像并产生感测信号，并进入步骤402。在步骤402，连续根据该感测信号输出一移动量信号以控制一显示屏幕上的一光标的移动，并进入步骤403。在步骤403，判断该光学指示装置是否处于一高度平滑化状态。若判断结果为是，则进入步骤405，否则进入步骤404。在步骤404，判断该移动量信号所代表的移动速度是否超过一第一移动速度。若判断结果为是，则进入步骤406，否则进入步骤407。在步骤405，判断该移动量信号所代表的移动速度是否低于一第二移动速度，其中该第一移动速度大于该第二移动速度。若判断结果为是，则进入步骤407，否则进入步骤406。在步骤406，高度平滑化该连续输出的移动量信号，并进入步骤408。在步骤407，低度平滑化该连续输出的移动量信号，并进入步骤408。在步骤408，判断是否结束本方法。若是，则结束本方法，否则回到步骤401。

在本发明的部分实施例中，在步骤404中，该处理单元306根据该感测信号计算该光学指示装置350的水平移动值和垂直移动值。当所计算的水平移动值大于一第一水平临界值或所计算的垂直移动值大于一第一垂直临界值时，该处理单元306即决定该移动量信号所代表的移动速度超过该第一移动速度。在步骤405中，该处理单元306亦根据该感测信号计算该光学指示装置350的水平移动值和垂直移动值。当所计算的水平移动值小于一第二水平临界值，且所计算的垂直移动值小于一第二垂直临界值时，该处理单元306决定该移动量信号代表移动速度低于该第二移动速度。

根据图4所示的方法，该处理单元306可于其输出的移动量信号超过一预设门槛值时，平滑化该连续输出的移动量信号。特言之，该处理单元306可于该移动量信号所代表的移动速度超过该第一移动速度时，高度平滑化该连续输出的移动量信号，于该移动量信号代表移动速度低于该第二移动速度时，低度平滑化该连续输出的移动量信号。当搭配实际应用时，若使用者以高速操控该光学指示装置350，亦即该光学指示装置350所输出的移动量信号所代表的移动速度超过该第一移动速度，则该光学指示装置350涵盖的范围较广。此时，可利用线性放大技术以达到高空间解析度的目的。同时，该处理单元306即高度平滑化该连续输出的移动量信号以达到平滑化的效果。由于此时使用者系以高速操控该光学指示装置350，该使用者将难以感受到平滑化所造成的拉扯效应。若使用者以低速操控该光学指示装置350，亦即该光学指示装置350所输出的移动量信号所代表的移动速度低于该第二移动速度时，则该光学指示装置350涵盖的范围较小。此时，该处理单元306即可低度平滑化该连续输出的移动量信号，以降低平滑化所造成的拉扯效应，而带给使用者更好的使用经验。

图5显示根据本发明的另一实施例的平滑化光学指示装置的光标移动的方法的流程图，其中该方法可应用于该处理单元306。在步骤501，利用一光学指示装置感测一表面的图像并产生感测信号，并进入步骤502。在步骤502，连续根据该感测信号输出一移动量信号以控制一显示屏幕上的一光标的移动，并进入步骤503。在步骤503，判断该光学指示装置是否处于一高度平滑化状态。若判断结果为是，则进入步骤505，否则进入步骤504。在步骤504，判断该移动量信号是否超过一第一预设门槛值，。若判断结果为是，则进入步骤506，否则进入步骤507。在步骤505，判断该移动量信号是否低于一第二预设门槛值，其中该第一预设门槛值大于该第二预设门槛值。若判断结果为是，则进入步骤507，否则进入步骤506。在步骤506，高度平滑化该连续输出的移动量信号，并进入步骤508。在步骤507，低度平滑化该连续输出的移动量信号，并进入步骤508。在步骤508，判断是否结束本方法。若是，则结束本方法，否则回到步骤501。

在本发明的部分实施例中，在步骤504中，该处理单元306根据该感测信号计算该光学指示装置350的水平移动值和垂直移动值。当所计算的水平移动值大于一第一水平临界值或所计算的垂直移动值大于一第一垂直临界值时，该处理单元306即决定该移动量信号超过该第一预设门槛值。在步骤505中，该处理单元306亦根据该感测信号计算该光学指示装置350的水平移动值和垂直移动值。当所计算的水平移动值小于一第二水平临界值且所计算的垂直移动值小于一第二垂直临界值时，该处理单元306决定该移动量信号低于该第二预设门槛值。

根据图5所示的方法，该处理单元306可于其输出的移动量信号超过一预设门槛值时，平滑化该连续输出的移动量信号。特言之，该处理单元306可于该移动量信号超过该第一预设门槛值时，高度平滑化该连续输出的移动量信号，于该移动量信号低于该第二预设门槛值时，低度平滑化该连续输出的移动量信号。类似于图4的方法，该光学指示装置350可应用图5的方法，使得该光学指示装置350于利用线性放大以达到高空间解析度时，可高度平滑化该连续输出的移动量信号。反之，在注重使用者的操控性时，低度平滑化该连续输出的移动量信号。

在本发明的部分实施例中，该高度平滑化的处理机制根据一无限脉冲响应数字滤波器(Infinite Impulse Filter，IIR)算法实现。在本发明的部分实施例中，该光学指示装置350进一步包含一无限脉冲响应数字滤波器电路以高度平滑化该连续输出的移动量信号。图6显示根据本发明的一实施例的一无限脉冲响应数字滤波器的脉冲响应及其公式，其中该无限脉冲响应数字滤波器可应用于图3的该光学指示装置350。

在本发明的部分实施例中，该低度平滑化的处理机制根据一有限脉冲响应数字滤波器(Finite Impulse Filter，FIR)算法实现。在本发明的部分实施例中，该光学指示装置350进一步包含一有限脉冲响应数字滤波器电路以低度平滑化该连续输出的移动量信号。图7显示根据本发明的一实施例的几个有限脉冲响应数字滤波器的脉冲响应及其公式，其中所述有限脉冲响应数字滤波器可应用于图3的该光学指示装置350。

综上所述，本发明的应用于光学指示装置的图像提取装置及其方法可根据不同使用情境进行调整，于高空间解析度的应用时高度平滑化连续输出的移动量信号以改进其线性不良的效应，而在非高空间解析度的应用时以低度平滑化该连续输出的移动量信号，故可达到较佳的操控性。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种图像提取装置，用于一光学指示装置，包含：

多个相邻排列的图像感测单元，用以感测一表面的图像并产生一感测信号，该感测信号用以估算该光学指示装置的移动速度；以及

一处理单元，用以连续根据该感测信号输出一移动量信号，以控制一显示屏幕上的一光标的移动，并于该移动量信号所代表的移动速度超过一第一移动速度时，高度平滑化该连续输出的移动量信号，于该移动量信号所代表的移动速度低于一第二移动速度时，低度平滑化该连续输出的移动量信号，其中该第一移动速度大于该第二移动速度。

2.如权利要求1所述的图像提取装置，其特征在于，该处理单元可根据该感测信号计算该光学指示装置的水平移动值和垂直移动值，当所计算的水平移动值大于一第一水平临界值或所计算的垂直移动值大于一第一垂直临界值时，该处理单元决定该移动量信号代表移动速度超过该第一移动速度，当所计算的水平移动值小于一第二水平临界值且所计算的垂直移动值小于一第二垂直临界值时，该处理单元决定该移动量信号代表移动速度低于该第二移动速度。

3.如权利要求1所述的图像提取装置，其特征在于，该高度平滑化的处理机制根据一无限脉冲响应数字滤波器算法实现。

4.如权利要求1所述的图像提取装置，其特征在于，该图像提取装置进一步包含一无限脉冲响应数字滤波器电路以高度平滑化该连续输出的移动量信号。

5.如权利要求1所述的图像提取装置，其特征在于，该低度平滑化的处理机制根据一有限脉冲响应数字滤波器算法实现。

6.如权利要求1所述的图像提取装置，其特征在于，该图像提取装置进一步包含一有限脉冲响应数字滤波器电路以低度平滑化该连续输出的移动量信号。

7.一种图像提取装置，用于一光学指示装置，包含：

多个相邻排列的图像感测单元，用以感测一表面的图像并产生一感测信号，该感测信号用以估算该光学指示装置的移动速度；以及

一处理单元，用以连续根据该感测信号输出一移动量信号，以控制一显示屏幕上的一光标的移动，并于该移动量信号超过一第一预设门槛值时，高度平滑化该连续输出的移动量信号，并且于该移动量信号低于一第二预设门槛值时，低度平滑化该连续输出的移动量信号，其中该第一预设门槛值大于该第二预设门槛值。

8.如权利要求7所述的图像提取装置，其特征在于，该处理单元根据该感测信号计算该光学指示装置的水平移动值和垂直移动值，当所计算的水平移动值大于一第一水平临界值或所计算的垂直移动值大于一第一垂直临界值时，该处理单元决定该移动量信号超过一第一预设门槛值，当所计算的水平移动值小于一第二水平临界值且所计算的垂直移动值小于一第二垂直临界值时，该处理单元决定该移动量信号低于该第二预设门槛值。

9.如权利要求7所述的图像提取装置，其特征在于，该高度平滑化的处理机制根据一无限脉冲响应数字滤波器算法实现。

10.如权利要求7所述的图像提取装置，其特征在于，该图像提取装置进一步包含一无限脉冲响应数字滤波器电路以高度平滑化该连续输出的移动量信号。

11.如权利要求7所述的图像提取装置，其特征在于，该低度平滑化的处理机制根据一有限脉冲响应数字滤波器算法实现。

12.如权利要求7所述的图像提取装置，其特征在于，该图像提取装置进一步包含一有限脉冲响应数字滤波器电路以低度平滑化该连续输出的移动量信号。

13.如权利要求1所述的图像提取装置，其特征在于，该图像提取装置还包含一存储单元以用以存储所述图像感测单元所产生的感测信号。

14.一种平滑化光学指示装置的光标移动的方法，包含下列步骤：

利用一光学指示装置感测一表面的图像并产生感测信号；

连续根据该感测信号输出一移动量信号以控制一显示屏幕上的一光标的移动；以及

当该移动量信号所代表的移动速度超过一第一移动速度时，高度平滑化该连续输出的移动量信号，以及当该移动量信号代表移动速度低于一第二移动速度时，低度平滑化该连续输出的移动量信号，其中该第一移动速度大于该第二移动速度。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该高度平滑化的处理机制根据一无限脉冲响应数字滤波器算法实现。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该低度平滑化的处理机制根据一有限脉冲响应数字滤波器算法实现。

17.一种平滑化光学指示装置的光标移动的方法，包含下列步骤：

利用一光学指示装置感测一表面的图像并产生感测信号；

连续根据该感测信号输出一移动量信号以控制一显示屏幕上的一光标的移动；以及

当该移动量信号超过一第一预设门槛值时，高度平滑化该连续输出的移动量信号，以及当该移动量信号低于一第二预设门槛值时，低度平滑化该连续输出的移动量信号，其中该第一预设门槛值大于该第二预设门槛值。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该高度平滑化的处理机制根据一无限脉冲响应数字滤波器算法实现。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该低度平滑化的处理机制根据一有限脉冲响应数字滤波器算法实现。