CN102955577A

CN102955577A - 光学式指针控制系统及方法

Info

Publication number: CN102955577A
Application number: CN2011102513925A
Authority: CN
Inventors: 林俊煌; 蓝正丰
Original assignee: QIGAO ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: QIGAO ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明提出一种光学式指针控制系统及方法，该光学式指针控制系统包含：一影像显示屏，显示一具有一指针的画面；一光源，发出一光线；一控制器，控制该指针的位置，其包括一影像传感器，接受该光线以得到具有一个光点影像的一图像；以及一处理器，计算该光点影像位于该图像中第一坐标系统的第一坐标值，并根据预先定义的第二坐标系统将该第一坐标值转换为第二坐标值；其中该影像显示屏依照该第二坐标值显示该指针于该画面上对应的位置。

Description

光学式指针控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种光学式指针控制系统及方法，特别是指一种将成像于影像传感器中光点影像的位置直接转换至显示屏上对应位置以决定指针位置的指针控制系统及方法。

背景技术

近来许多电子互动游戏系统提供使用者游戏摇杆或遥控器，以进行更多样动作感应的电子游戏的操作，例如：赛车驾驶及打高尔夫球等游戏。此类游戏摇杆可包含陀螺仪(gyro)、加速计(accelerometer)或影像传感器(image sensor)。目前游戏摇杆中影像传感器可用来控制屏幕上的光标或指针移动、或点选屏幕上的某一个图像，直接进行选择或其它操作。

该影像传感器会接受摆设于屏幕附近的多个参考点发出的光线，并于撷取的每个画面(frame)上形成多个光点的影像。前述游戏摇杆会根据前后画面中多个光点影像的相对位置改变，并通过复杂的计算过程始能控制光标移至游戏摇杆欲指向之处。又各该参考点包括多个发光二极管。

美国专利第7834848号揭示利用两个参考点的成像以控制光标的技术，然而所述技术均根据前后画面中多个光点影像的相对位置改变，并通过复杂的计算过程输出相对位移量始能控制光标移至控制器欲指向之处，或是控制画面中对象进行旋转。然而所述技术需要复杂的计算，因此无法实时反应控制器欲迅速移动光标的指令，同时也得耗费较多电力。另外，美国专利第5448261号也是计算并输出相对位移量以及方向。

本发明针对以上现有技术的缺点，提供一种简化的指针控制系统及方法，能将成像于影像传感器中光点影像的位置直接转换或映像至显示屏上对应位置以决定指针位置。因此，本发明不需要复杂的计算，可以缩短数据处理的时间，以实时反应控制器的指令，并节省耗电也降低成本。

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，提出一种指针控制系统。

本发明的另一目的之一在于，提出一种指针控制系统的运作方法。

为达成以上目的，本发明提供了一种光学式指针控制系统，包含：一影像显示屏，显示一具有一指针的画面；一光源，发出一光线；一控制器，控制该指针的位置，其包括一影像传感器，接受该光线以得到具有一个光点影像的一图像；以及一坐标转换处理器，计算该光点影像位于该图像中第一坐标系统的第一坐标值，并根据预先定义的第二坐标系统将该第一坐标值转换为第二坐标值；其中该影像显示屏依照该第二坐标值显示该指针于该画面上对应的坐标位置。

上述光学式指针控制系统中，该光源宜包括至少一个发光单元。该光源可以是特定波长。影像传感器可以增加一特定波长的滤片。

上述光学式指针控制系统中，该第一坐标宜根据该影像传感器输出影像的分辨率而定义。

上述光学式指针控制系统中，该第二坐标宜根据该影像显示屏的输出影像分辨率而定义。

上述光学式指针控制系统中，宜另包含一驱动该影像显示屏显示该画面的主机，其中该坐标转换处理器可设于该主机内、设于该控制器内、或部分设于该主机内而部分设于该控制器内。

上述光学式指针控制系统中，该主机和该控制器可以无线或有线方式相互通讯。

就另一观点而言，本发明提供了一种光学式指针控制系统的控制器的运作方法，控制一光学式指针控制系统中一指针的位置，包含：接受该系统产生的至少一光线，以得到具有一个光点影像的一图像；计算该光点影像位于该图像中第一坐标系统的第一坐标值，并根据预先定义的第二坐标系统将该第一坐标值转换为第二坐标值；以及依照该第二坐标值显示该指针于一影像显示屏的画面上对应位置。

下面通过对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标出本发明光学式指针控制系统的示意图；

图2标出本发明控制器接受光源的视野角度(visual field angle)的示意图；

图3A、3B标出影像传感器由图2中两个视野角度撷取两个图像；

图4标出影像显示屏反应图2中控制器转动的光标移动的示意图。

图中符号说明

10 指针控制系统

11 控制器

111 影像传感器

112 无线收发器

113 处理器

12 主机

121 无线收发器

13 光源

131 发光单元

14 影像显示屏

141、141’ 光标

142 画面

331 光点影像

332 光点影像

IR 红外线

RF1、RF2 射频

具体实施方式

本发明的指针控制系统例如适用于游戏主机的互动游戏程序的进行、影音播放器的控制及其它遥控影音系统(例如：智能电视；smart TV)的选播、计算机屏幕的控制等，因此不受下列实施例所例示的系统所限制。指针是指显示屏或屏幕上显示的光标或可控制被移动的对象，其中光标的型式可以是箭头、I字型、十字型、手掌或其它任何方式表示的可受控制的位置标示。

图1标出本发明光学式指针控制系统的示意图。如图所示，指针控制系统10大致上包含一控制器11、一主机12、一光源13及一影像显示屏14，其中主机12执行的电子游戏程序或播放程序由影像显示屏14放映。影像显示屏14可能为影像显示器、投影装置、头戴式显示器、智能电视或其它显示装置。使用者操作控制器11可驱动程序以执行各种动作指令，例如：使影像显示屏14上指针或光标141移至右侧的选单处。除本实施例所示单一发光单元131外，光源13也可以包括多个发光单元131。

当控制器11被使用者进行如前所述的操作，光源13的发光单元131产生一个红外线会成像于控制器11的影像传感器111内，亦即影像传感器111撷取图像中包括该红外线的一光点影像。处理器113会计算该光点影像位于撷取图像中第一坐标的第一坐标值，并根据影像显示屏14预先定义的第二坐标将该第一坐标值转换为第二坐标值。影像显示屏14则依照第二坐标值显示该光标141于画面142上对应的坐标位置，又该第二坐标由影像显示屏14的输出影像分辨率所定义。本实施例中，处理器113设于控制器11中，或者其它实施例可以设于主机12内。又主机12具有无线收发器121，故可以和控制器11的无线收发器112以射频RF1及RF2(或红外线)进行双向数据传输，或者其它实施例可以采用有线方式传输。

图2标出本发明控制器接受光源的视野角度(visual field angle)的示意图。如图所示，当使用者将控制器11向右移动或顺时钟旋转，发光单元131由影像传感器111的视野角度的右侧移至左侧。参见图3A及图3B，影像传感器111由上述两个视野角度撷取两个图像，故可得到光点影像331由坐标值(x1，y1)移至位于坐标值(x2，y2)处的光点影像332。所述坐标值是根据影像传感器111的分辨率而得，例如：影像传感器111的分辨率为256×256，则光点影像所在像素的坐标值即为其代表位置。影像传感器111的坐标系统以下称为第一坐标系统。其中，为便利未来的映像转换，可定义图3A及图3B中，xy坐标轴较正常坐标轴旋转180度，亦即水平方向的坐标值由右往左方增加，垂直方向的坐标值由上往下方增加。当然，也可在影像传感器111撷取影像时，旋转180度。本发明的特点是，由于光点的位置即是坐标位置，因此不需要针对影像传感器111所撷取的图像进行复杂的相对位移量与方向的计算即可直接产生绝对坐标。(本实施例中是以光点大小刚好是一个像素的大小为例。于其它实施例，光点可大于一个像素以上，此时坐标可以是光点影像中心、也可以是权值重心、或以其它方式在光点影像中取任何一像素作为坐标。)

图4标出影像显示屏反应图2中控制器转动的光标移动的示意图。参见本图，影像显示屏14的画面142上的光标141由左上角坐标值(x1’，y1’)移至位于坐标值(x2’，y2’)处的光标141’。该坐标值(x1’，y1’)由前述坐标值(x1，y1)直接映像或转换而得，同样坐标值(x2’，y2’)也是由前述坐标值(x2，y2)直接映像或转换而得。影像显示屏14的坐标系统以下称为第二坐标系统。由于影像显示屏14会定义或选用一种分辨率，例如：1024×768。因此，前述处理器113可以预先得知影像显示屏14的分辨率，以移动平均或内插等方法，将坐标值(x1，y1)及(x2，x2)直接且分别映像或转换为(x1’，y1’)及(x2’，x2’)。若处理器113无法预先得知影像显示屏14的分辨率，则可以单纯输出第一坐标系统的坐标值((x1，y1)及(x2，x2))，而由主机12的处理器来建立影像传感器111的第一坐标系统和影像显示屏14的第二坐标系统间的转换公式，因此影像传感器111得到光点影像的坐标值很容易就映像到第二坐标系统上对应的坐标值。在此情况下，广义而言，控制器11中的处理器113与主机12中的处理器可合并视为一个广义的坐标转换处理器。亦即，此坐标转换处理器可以全部位于控制器11内(由处理器113达成全部坐标转换功能)、或全部位于主机12内(由主机12内的处理器达成全部坐标转换功能)、或部分位于控制器11内而部分位于主机12内(由处理器113和主机12内的处理器合作达成全部坐标转换功能)。

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。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。例如，主机12可以是游戏主机、影音播放器或智能电视；再例如，处理器122于前述实施例中设于控制器11中，但其它实施例可以设于主机12或系统中其它装置内。再者，光源13也可以包括多个发光单元131，可以于影像传感器111中形成多个分离光点影像，各光点影像的坐标值均可利用前述方法直接转换至影像显示屏上对应的坐标值以控制多个指针或光标。故在本发明的相同精神下的各种等效变化，均应包含在本发明的范围之内。

Claims

1.一种光学式指针控制系统，其特征在于，包含：

一影像显示屏，显示一具有一指针的画面；

一光源，发出一光线；

一控制器，控制该指针的位置，其包括一影像传感器，接受该光线以得到具有一个光点影像的一图像；以及

一坐标转换处理器，计算该光点影像位于该图像中第一坐标系统的第一坐标值，并根据预先定义的第二坐标系统将该第一坐标值转换为第二坐标值；

其中该影像显示屏依照该第二坐标值显示该指针于该画面上对应位置。

2.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该光源产生多个光线，且该影像显示屏显示多个可被控制的指针。

3.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该光源发出的该光线具有特定波长。

4.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该影像传感器包括一允许特定波长通过的滤片。

5.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该坐标转换处理器设于该控制器内。

6.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该第一坐标系统根据该影像传感器输出影像的分辨率而定义。

7.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该第二坐标系统根据该影像显示屏的输出影像分辨率而定义。

8.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，另包含一驱动该影像显示屏显示该画面的主机，其中该坐标转换处理器全部设于该主机内、或部分设于该主机内而部分设于该控制器内。

9.如权利要求8所述的光学式指针控制系统，其中，该主机和该控制器以无线或有线方式相互通讯。

10.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该光点影像仅包含一个像素，该第一坐标值为该像素的坐标值。

11.如权利要求1所述的光学式指针控制系统，其中，该光点影像包含多个像素，该第一坐标值为该多个像素的中心、权值重心、或任意一个像素的坐标值。

12.一种光学式指针控制系统的控制器的运作方法，控制一光学式指针控制系统中一指针的位置，其特征在于，包含：

接受该系统产生的至少一光线，以得到具有一个光点影像的一图像；

计算该光点影像位于该图像中第一坐标系统的第一坐标值，并根据预先定义的第二坐标系统将该第一坐标值转换为第二坐标值；以及

依照该第二坐标值显示该指针于一影像显示屏的画面上对应位置。

13.如权利要求12所述的光学式指针控制系统的控制器的运作方法，其中，该第一坐标系统根据一影像传感器的输出影像分辨率而定义，又该影像传感器接受该光线以得到该图像。

14.如权利要求12所述的光学式指针控制系统的控制器的运作方法，其中，该第二坐标系统根据该影像显示屏的输出影像分辨率而定义。

15.如权利要求12所述的光学式指针控制系统的控制器的运作方法，其中，该系统系产生多个光线，该影像显示屏显示多个可被控制的指针。

16.如权利要求12所述的光学式指针控制系统的控制器的运作方法，其中，该光点影像仅包含一个像素，且其中该第一坐标值为该像素的坐标值。

17.如权利要求12所述的光学式指针控制系统的控制器的运作方法，其中，该光点影像包含多个像素，且其中该第一坐标值为该多个像素的中心、权值重心、或任意一个像素的坐标值。