CN102801901A - 对象追踪装置与应用该装置的互动影像播放系统及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种对象追踪装置与应用对象追踪装置的互动影像播放系统，及相关方法，对象追踪装置根据特定对象的动作，产生控制讯号输入影像播放装置，以播放特定影像，对象追踪装置包含：影像传感器，侦测影像播放装置所播放的特定图案，以产生感测影像；演算电路，对感测影像进行处理，产生包括位置坐标的演算资料；以及处理电路，产生一预设影像资料，并根据该预设影像资料产生前述特定图案，该处理电路将前述演算资料与预设影像资料比较，以产生一校正值。

Description

对象追踪装置与应用该装置的互动影像播放系统及相关方法

技术领域

本发明涉及一种对象追踪装置与应用对象追踪装置的互动影像播放系统，及相关方法，特别是指一种可根据感测影像播放装置所播放的特定图案，以校正互动影像播放装置所播放影像的对象追踪装置与应用对象追踪装置的互动影像播放系统，及相关方法。

现有背景技术

图1显示一种现有技术的应用对象追踪装置100的互动影像播放系统控制流程图。如图1所示，对象追踪装置100包含影像传感器10、演算电路20、以及处理电路30。影像传感器10感测使用者手持特定对象的动作(例如使用者手持可发出红外光的指针棒(pointer stick)，影像传感器10感测该指针棒的位置与停留时间)，将结果输入演算电路20；演算电路20根据感测的影像与时间，处理后将结果输入处理电路30；处理电路30再将要播放的影像资料输入影像播放装置40；影像播放装置40即可播放与手持特定对象的动作相关的特定影像，而产生互动的效果。

以上现有技术常会遇到的问题如图2所示。图2显示影像播放装置40接收预设影像资料101，但因为影像播放装置40设置的位置、镜头的曲率、投影位置不平整或其它原因所产生的变形等，播放影像102相较于预设影像资料101间，会产生移位、变形、改变大小、倾斜以及旋转等；另外，传感器10的可视范围103与播放装置40的播放范围104的位置、大小、与倾斜与旋转角度经常也有所不同，如图2所示。而上述的两种问题，会使得播放的影像与手持特定对象之间产生误差，造成欠佳的互动效果，因此，往往需要经由校正的程序，来改善上述的问题。

现有技术的应用对象追踪装置100的互动影像播放系统的校正程序，如图3所示意。影像播放装置40依序投射特定图案，如图中所示的十字形记号，此时，使用者手持红外光指针棒50，配合指向所投射的十字形记号，影像传感器10感测红外光指针棒50顶端所发出的红外光，将感测结果输入演算电路20；演算电路20根据感测的影像，处理后将演算结果输入处理电路30；处理电路30比较该演算结果与预设资料，如此反复实施，以完成计算红外光指针棒50位置与影像投射位置的误差并执行校正。

上述校正程序需要以人工方式，反复配合指向播放装置40依序所投射特定图案，为使互动影像播放的准确度提高，需要花费长时间以校正数十个投影的位置，十分繁琐。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种对象追踪装置与应用对象追踪装置的互动影像播放系统，及相关方法。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种对象追踪装置。

本发明的另一目的在于，提出一种应用对象追踪装置的互动影像播放系统。

本发明的再一目的在于，提出一种互动影像校正方法。

为达上述目的，就其中一个观点而言，本发明提供了一种对象追踪装置，根据一特定对象的动作，产生一控制讯号输入一影像播放装置，以播放与该特定对象的动作相关的影像，该对象追踪装置包含：一影像传感器，用以侦测该影像播放装置所播放的至少一特定图案，以产生至少一感测影像；一演算电路，用以对该感测影像进行处理，以产生一包括位置坐标的演算数据；以及一处理电路，用以产生一预设影像资料，并根据该预设影像资料产生该特定图案，该处理电路将该演算资料与该预设影像资料比较，以产生一校正值。

就另一观点而言，本发明提供了一种应用对象追踪装置的互动影像播放系统，包含：一影像播放装置；以及一对象追踪装置，根据一特定对象的动作，产生一控制讯号输入该影像播放装置，以播放与该特定对象的动作相关的特定影像，该对象追踪装置包括：一影像传感器，用以侦测至少一特定图案，以产生至少一感测影像；一演算电路，用以对该感测影像进行处理，以产生一包括位置坐标的演算数据；以及一处理电路，用以产生一预设影像资料，并根据该预设影像资料产生该特定图案，该处理电路将该演算资料与该预设影像资料比较，以产生一校正值。

就另一观点而言，本发明提供了一种应用对象追踪装置的互动影像校正方法，该对象追踪装置根据一特定对象的动作，产生一控制讯号输入一影像播放装置，以播放与该特定对象的动作相关的特定影像，该应用对象追踪装置的互动影像校正方法包含：利用该影像播放装置，根据一预设影像资料而播放至少一特定图案；利用一影像传感器侦测该至少一特定图案，以产生至少一感测影像；对该感测影像进行处理，以产生一包括位置坐标的演算数据；以及比较该演算资料与该预设影像资料，以产生一校正值，用以校正该控制讯号、该影像传感器、或该影像播放装置。

在其中一种实施型态中，该处理电路根据该校正值转换计算该演算资料为该控制讯号。

就另一观点而言，本发明提供了一种互动影像校正方法，包含：根据一中心点预设影像资料，在一播放范围内播放一中心点特定图案；侦测该中心点特定图案，以产生一感测影像；对该感测影像进行处理，以产生一中心点演算资料；比较该中心点演算资料与该中心点预设影像资料，以产生一校正值；以及根据该校正值，调整使该中心点演算资料与该中心点预设影像资料相符。

就另一观点而言，本发明提供了一种互动影像校正方法，包含：根据多个边界预设影像资料，在一播放范围内播放多个边界特定图案；侦测该多个边界特定图案，以产生感测影像；对该感测影像进行处理，以产生多个边界演算资料；比较该多个边界演算资料与该多个边界预设影像资料，以产生一校正值；以及根据该校正值，调整使该多个边界演算资料与该多个边界预设影像资料相符。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示一种现有技术的应用对象追踪装置的互动影像播放系统控制流程图；

图2显示现有技术的播放影像相较于预设影像资料，产生移位、变形、改变大小、倾斜以及旋转等问题；

图3显示现有技术的应用对象追踪装置的互动影像播放系统的校正程序；

图4显示本发明的基本概念的控制流程图；

图5显示本发明的基本概念的实施例；

图6示意影像传感器12侦测影像播放装置40所播放的特定图案；

图7显示本发明的一个更具体实施例；

图8显示本发明的另一个更具体实施例；

图9显示本发明的另一个更具体实施例；

图10A-10C显示本发明的另一个更具体实施例。

图中符号说明

10，12    影像传感器

13        滤片

20，22    演算电路

30，32    处理电路

40        影像播放装置

50        红外光指针棒

100，200  对象追踪装置

201，101  预设影像资料

102       播放影像

203，103  可视范围

204，104  播放范围

202       特定图案

205       中心点预设影像资料

206       中心点特定图案

207       中心点

208       边界预设影像资料

209       边界特定图案

2031      可视子范围

2041      播放子范围

A，B，C，D，A’，B’，C’，D’端点

n％，m％位置百分比

具体实施方式

本发明中的图式均属示意，主要意在表示元件间的结构与功能关系，而非限定元件的形状或其间的比例关系。

请参阅图4，显示本发明的基本概念的控制流程图。对象追踪装置200包含影像传感器12、演算电路22、以及处理电路32。影像传感器12感测使用者手持特定对象的动作，例如但不限于可发出红外光的指针棒的位置与停留时间，将结果输入演算电路22；演算电路22根据感测的影像与时间，处理后将结果输入处理电路32；处理电路32再根据处理结果，产生控制讯号，输入影像播放装置40；影像播放装置40根据控制讯号，即可播放与手持特定对象的动作相关的特定影像，而产生互动的效果。其中，影像播放装置40例如但不限于为投影机或显示屏幕。

与现有技术不同的是，于执行校正程序时，本发明并不需要人为进行繁琐的定位与校准。本发明的校正方式如下：处理电路32产生预设影像资料，并根据该预设影像资料而产生特定图案，由影像播放装置40播放，其中该预设影像资料例如但不限于可为多个坐标点，所述特定图案例如但不限于为：依序(指预设的任何顺序，亦可以为随机的次序)或是同时播放如图5中所示的十字形记号，或是播放其它任何形状大小的特定图案，其中该特定图案的中心点或其它特定点对应于该预设影像资料。影像传感器12侦测影像播放装置40所播放的特定图案，以产生感测影像，输入演算电路22；影像传感器12对特定图案的侦测亦可为依序或同时进行。演算电路22对感测影像进行处理，以产生包括位置坐标的演算数据，输入处理电路32。请参阅图6，在较佳实施型态中，此演算资料不需要包含完整的影像资料，而例如仅需包含所侦测到特定图案(即感测影像)的中心点或其它特定点(例如边缘)的位置坐标，以节省运算量。回到图5，处理电路32将演算资料与预设影像资料比较，以产生校正值，用以校正控制讯号、影像传感器12、或影像播放装置40。当然，预设影像资料不限于为多个坐标点，亦可包含特定图案的预设大小、形状、波长、等等信息，而演算资料亦可包含对应的信息以供比对。此外，播放装置40所播放的特定图案亦不必须布满整个播放范围，只要搜集到足够资料即可减少特定图案数量以减少运算量。

详言之，由于前述影像播放装置40与传感器12的种种问题，会使得所播放的特定图案经感测时产生移位、变形、改变大小、倾斜以及旋转等误差，此误差将反映在演算资料与预设影像资料间，而本发明可不需经由手动繁琐的校正程序，根据处理电路32对演算资料与预设影像资料的比较，自动校正控制讯号、影像传感器12、或影像播放装置40；或是提供校正控制讯号、影像传感器12、或影像播放装置40的信息。

所谓的校正，可包含但不限于调整控制讯号，或以机械或电子等方式调整影像传感器12与影像播放装置40，以使影像播放装置40播放的特定影像，更符合使用者的预期。机械调整影像传感器12与影像播放装置40的方式，例如但不限于为调整影像传感器12与影像播放装置40的镜头的位置、角度等。电子调整影像传感器12与影像播放装置40的方式，例如但不限于为调整影像传感器12与影像播放装置40的焦距、可视范围、播放影像范围、分辨率等。

另外，影像播放装置40所播放的特定图案，可包含特定范围波长的光线，例如但不限于为红光、黄光、蓝光等等。并且，影像传感器12可更包括加装滤片13(参图5)于感测的镜头，用以过滤特定范围波长以外的其它光线，如此，可增加校正结果的准确度。当然，所述的滤片13并非限制于单一滤片，亦可以但不限于利用手动或自动的方式，切换不同滤片。例如，校正时可装设蓝光滤片，以增加影像播放装置40例如播放蓝色特定图案时的辨识度；但当正常操作时，例如以发出红外光的光笔操作系统时，则将滤片13以手动或自动方式切换为红外光滤片等。

图7显示本发明的一个更具体实施例，说明应用本发明实施互动影像播放装置所播放影像的校正程序。如图所示，播放装置40的播放范围为204，而影像传感器12的可视范围为203。于播放范围204中，将多个预设影像资料201，经由播放装置40，播放为多个特定图案202。当播放范围204产生如图所示的变形时，利用影像传感器12感测各特定图案202(可搭配特定范围波长滤片)，所得感测影像经由演算电路与处理电路后，可计算出各特定图案202相较于预设影像资料201的变形程度，亦即可计算出校正值。如此，即可利用控制伺服马达，以及调整参数设定等方式，来调整影像传感器12与影像播放装置40的机械位置或相关参数设定，以达成校正的目的。当使用者手持特定对象指向播放范围204的任一位置时，影像播放装置40即可根据校正值，投射出正确的特定影像，以搭配使用者的动作。

除以上所述的校正外，播放装置40的播放范围204与影像传感器12的可视范围203，两者间可能还有其它问题；例如，可视范围203可能不完全涵盖播放范围204，或是两者间有大幅平移、旋转或其它误差。对此，本发明亦提出解决方案。图8-9说明应用本发明解决上述问题的校正程序。如图8所示，可预设一中心点预设影像资料205(不必须为绝对正中心)，而播放装置40将其播放为中心点特定图案206。当播放范围204相较于可视范围203具有位移时，播放范围204的中心点特定图案206与可视范围203中心点207之间亦具有如图中虚线箭头所示意的位移，此时，利用影像传感器12感测中心点特定图案206，所得感测影像经由演算电路与处理电路后，得到中心点演算资料，与中心点预设影像资料205比较可计算出中心点特定图案206相较于可视范围203中心点207的位移。如此，即可计算出适当的校正值，并根据该校正值加以调整，使播放范围204的中心点特定图案206落在可视范围203的中心点207(亦即使中心点演算资料与中心点预设影像资料205相符)，调整方式例如可利用控制伺服马达，以及调整参数设定等，来调整影像传感器12与影像播放装置40的机械位置或相关参数设定，或是显示调整信息以供使用者参考。

显示调整信息以供使用者参考的具体实施方式，例如但不限于将中心点预设影像资料205，播放为中心点特定图案206(可以为单点或多点)，另外将影像传感器12所侦测到的中心点特定图案206，并由演算电路与处理电路计算之后的结果，将其图案与位置(未示出)播放出来，然后由使用者自行移动或校正(亦可放大或缩小)播放范围204或/与可视范围203，以使上述两图案重叠；当然亦可利用程序判断上述两图案的相对位置与大小，然后提示移动方向或校正方法。

图9显示本发明的另一个更具体实施例，说明应用本发明对旋转或倾斜角度的校正程序。如图所示，对应于播放范围204的大致边界(可为角落、角落附近、边界、或边界附近，而不必须紧接边界或角落)，可安排边界预设影像资料208，经由播放装置40，播放为边界特定图案209。首先，当可视范围203内不能捕捉到边界特定图案209时，即表示可视范围203过小，而可通过反馈调整方式放大可视范围203或缩小播放范围204。当可视范围203内可找到边界特定图案209时，若播放范围204相较于可视范围203具有如图所示意的倾斜或旋转角度，利用影像传感器12感测边界特定图案209，所得感测影像经由演算电路与处理电路后，得到边界演算资料，与边界预设影像资料比较可计算出边界特定图案209相较于边界预设影像资料208的校正值。如此，在水平和垂直方向上调整可视范围203或播放范围204后，即可使边界特定图案209落在播放范围中与边界预设影像资料208相符的位置，亦即使边界演算资料与边界预设影像资料相符，调整方式例如可利用控制伺服马达，以及调整参数设定等，来调整影像传感器12与影像播放装置40的机械位置或相关参数设定，或是显示调整信息以供使用者参考。

需说明的是，以一般的应用而言，可视范围203的大小较佳地略大于播放范围204的大小，这是因为如此的设定，一方面可使影像传感器12感测到所有播放范围204内的手持特定对象动作，另一方面又可有效率地利用传感器12的分辨率。而在图9的校正过程中，因最终使边界特定图案209落在与边界预设影像资料208相符的位置，故可视范围203与播放范围204间的相对大小关系也自然地最佳化。

在执行校正时，图8与图9的校正程序可以任意次序单次或多次反复进行，直至中心点与边界都调整为最佳为止。

图10A-10C显示本发明的另一个更具体实施例，本实施例举例说明如何应用本发明，根据校正值转换计算演算资料为控制讯号，使得影像播放装置40根据控制讯号，播放与手持特定对象50的动作相关的特定影像，以使所产生互动的效果，更加符合使用者的预期。

如图10A所示，对象追踪装置200包含影像传感器12、演算电路22、以及处理电路32。影像传感器12感测使用者手持特定对象50的动作，例如但不限于可发出红外光的指针棒的位置与停留时间，将结果输入演算电路22；演算电路22根据感测的影像与时间，处理后将结果输入处理电路32；处理电路32再根据处理结果，产生控制讯号，输入影像播放装置40；影像播放装置40根据控制讯号，即可播放与手持特定对象的动作相关的特定影像，而产生互动的效果。其中，影像播放装置40例如但不限于为投影机或显示屏幕；可视子范围2031与播放子范围2041分别为可视范围203与播放范围204的子范围；且可视范围203例如但不限于包含了多个可视子范围2031，分别根据不同的校正值对应至播放范围204中多个播放子范围2041。

首先，影像传感器12所侦测到的指针棒位置的可视子范围2031，根据其校正值，对应转换至播放范围204中的特定播放子范围2041。接着，如图10B所示，例如将可视子范围2031的端点A、B、C、D，以虚拟的网格线，在水平方向的线段AB与线段CD，与垂直方向的线段AC与线段BD，分别区分为N等分与M等分。当手持特定对象50，发出红外光，在水平方向上，侦测其位置最接近的网格线，以此推算出该手持特定对象50发出红外光在水平位置上大约n％的位置。以相似方式，推算出该手持特定对象50发出红外光在垂直位置上大约m％的位置。

如图10C所示，例如将播放子范围2041的端点A’、B’、C’、D’，以虚拟的网格线，在水平方向的线段A’B’与线段C’D’，与垂直方向的线段A’C’与线段B’D’，分别区分为N等分与M等分。以上述所推算出的可视子范围2031水平位置上大约n％的位置，与垂直位置上大约m％的位置；对应至播放子范围2041的水平位置上大约n％的位置，与垂直位置上大约m％的位置，于该位置上播放相关的影像，例如但不限于如图10C所示的黑点。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。例如，播放装置40不限于如图所示的投影装置，亦可以为如液晶屏幕的显示装置。又如，边界特定图案209，除位于播放范围204的左上角与右下角外，可位于播放范围204边界或边界附近其它位置。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (20)

1.一种对象追踪装置，根据一特定对象的动作，产生一控制讯号输入一影像播放装置，以播放与该特定对象的动作相关的影像，其特征在于，该对象追踪装置包含：

一影像传感器，用以侦测该影像播放装置所播放的至少一特定图案，以产生至少一感测影像；

一演算电路，用以对该感测影像进行处理，以产生一包括位置坐标的演算数据；以及

一处理电路，用以产生一预设影像资料，并根据该预设影像资料产生该特定图案，该处理电路将该演算资料与该预设影像资料比较，以产生一校正值。

2.如权利要求1所述的对象追踪装置，其中，该演算资料包括该感测影像的中心点或边缘的位置坐标。

3.如权利要求1所述的对象追踪装置，其中，该特定图案包括一特定范围波长的光线。

4.如权利要求3所述的对象追踪装置，其中，该影像传感器还包括一滤片，用以过滤该特定范围波长以外的其它光线。

5.如权利要求1所述的对象追踪装置，其中，该预设影像资料包括：对应于该影像播放装置所播放范围的大致中心点、或对应于播放范围的大致边界的影像资料。

6.如权利要求1所述的对象追踪装置，其中，该处理电路根据该校正值转换计算该演算资料为该控制讯号。

7.一种应用对象追踪装置的互动影像播放系统，其特征在于，包含：

一影像播放装置；以及

一对象追踪装置，根据一特定对象的动作，产生一控制讯号输入该影像播放装置，以播放与该特定对象的动作相关的特定影像，该对象追踪装置包括：

一影像传感器，用以侦测至少一特定图案，以产生至少一感测影像；

一演算电路，用以对该感测影像进行处理，以产生一包括位置坐标的演算数据；以及

一处理电路，用以产生一预设影像资料，并根据该预设影像资料产生该特定图案，该处理电路将该演算资料与该预设影像资料比较，以产生一校正值。

8.如权利要求7所述的应用对象追踪装置的互动影像播放系统，其中，该演算资料包括该感测影像的中心点或边缘的位置坐标。

9.如权利要求7所述的应用对象追踪装置的互动影像播放系统，其中，该特定图案包括一特定范围波长的光线。

10.如权利要求9所述的应用对象追踪装置的互动影像播放系统，其中，该影像传感器还包括一滤片，用以过滤该特定范围波长以外的其它光线。

11.如权利要求7所述的应用对象追踪装置的互动影像播放系统，其中，该预设影像资料包括：对应于该影像播放装置所播放范围的大致中心点、或对应于播放范围的大致边界的影像资料。

12.如权利要求7所述的应用对象追踪装置的互动影像播放系统，其中，该处理电路根据该校正值转换计算该演算资料为该控制讯号。

13.一种应用对象追踪装置的互动影像校正方法，该对象追踪装置根据一特定对象的动作，产生一控制讯号输入一影像播放装置，以播放与该特定对象的动作相关的特定影像，其特征在于，该应用对象追踪装置的互动影像校正方法包含：

利用该影像播放装置，根据一预设影像资料而播放至少一特定图案；

利用一影像传感器侦测该至少一特定图案，以产生至少一感测影像；

对该感测影像进行处理，以产生一包括位置坐标的演算数据；以及

比较该演算资料与该预设影像资料，以产生一校正值，用以校正该控制讯号、该影像传感器、或该影像播放装置。

14.如权利要求13所述的应用对象追踪装置的互动影像校正方法，其中，该演算资料包括该感测影像的中心点或边缘的位置坐标。

15.如权利要求13所述的应用对象追踪装置的互动影像校正方法，其中，该预设影像资料包括：对应于该影像播放装置所播放范围的大致中心点、或对应于播放范围的大致边界的影像资料。

16.如权利要求13所述的应用对象追踪装置的互动影像校正方法，其中，该播放至少一特定图案的步骤，包括分别于不同时间点播放至少一特定图案。

17.权利要求13所述的应用对象追踪装置的互动影像校正方法，其中，还包含：根据该校正值转换计算该演算资料为该控制讯号。

18.一种互动影像校正方法，其特征在于，包含：

根据一中心点预设影像资料，在一播放范围内播放一中心点特定图案；

侦测该中心点特定图案，以产生一感测影像；

对该感测影像进行处理，以产生一中心点演算资料；

比较该中心点演算资料与该中心点预设影像资料，以产生一校正值；以及

根据该校正值，调整使该中心点演算资料与该中心点预设影像资料相符。

19.如权利要求15所述的互动影像校正方法，其中，还包含：

根据多个边界预设影像资料，在一播放范围内播放多个边界特定图案；

侦测该多个边界特定图案，以产生感测影像；

对该感测影像进行处理，以产生多个边界演算资料；

比较该多个边界演算资料与该多个边界预设影像资料，以产生一校正值；以及

根据该校正值，调整使该多个边界演算资料与该多个边界预设影像资料相符。

20.一种互动影像校正方法，其特征在于，包含：

根据多个边界预设影像资料，在一播放范围内播放多个边界特定图案；

侦测该多个边界特定图案，以产生感测影像；

对该感测影像进行处理，以产生多个边界演算资料；

比较该多个边界演算资料与该多个边界预设影像资料，以产生一校正值；以及

根据该校正值，调整使该多个边界演算资料与该多个边界预设影像资料相符。

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