CN103150059A - 电子系统与轨迹检测方法 - Google Patents

Abstract

一种电子系统与轨迹检测方法。该电子系统包括：一书写装置，具有一笔头，用以在一书写板上进行书写，以及一第一发光单元，用以发出一第一检测光；设置在书写板的第一、第二角落，用以接收第一检测光并分别产生对应的一第一影像信号和一第二影像信号；以及一控制模块，根据第一、第二影像信号，取得书写装置在书写板中的座标，以便于书写装置在书写板进行书写时，控制模块决定上述电子系统操作在书写模式中并同步记录书写装置的书写轨迹。

Description

电子系统与轨迹检测方法

技术领域

本发明涉及电子系统，特别是涉及一种具有轨迹检测的电子系统。

背景技术

目前普通应用于简报系统的电子白板，由于功能已完全取代并超越传统白板，因此，近年来市场使用率正以惊人的成长速度快速成长。然而，这些电子白板的显示面板极为笨重，因此在结构上，必须以坚固的框架，框围固定其笨重的显示面板，或将笨重的显示面板固定在墙上。一般来说，这些电子白板的显示面板安装十分费力外，安装不牢固或长期使用后，易由固定处松脱。

此外，在应用上，笨重的固定式电子白板，无法随使用者携行，因此必须在每一个使用场合都安装一套固定式电子白板，使得成本与安装费用提高。因此亟需一种电子装置来解决目前的问题。

因此，现行市面上业者已开发出许多具有可互动与触控的电子白板，其大多使用一个专用特殊结构与板面画面的电子白板，并需连接到电脑再连接到一投影机，并配合特殊专有的电子白板应用程序软件。在使用上，藉由投影机将软件程序画面投射到该特定且经精确校正过的电子白板上，使用者于电子白板上用手或特定笔具书写符号时，该符号藉由光学或超音波等触控设备感应即时回馈到电脑并通过投影机同步显示出来，而电子白板侧边则会显示多种工具图示，以供使用者点选以便改变书写笔触形态或是转换成擦除功能等。这种电子白板不但需有专用特殊的电子白板及应用软件，并且还需搭配投影机，且投影机与电子白板需经过精确地校正，此外，使用者在书写时需使用特殊笔具，或者是只用手指虚拟地在电子白板上书写，所书写的资料都是藉由触控检测装置传送至电脑并加以储存。因此整体设备装置不但复杂且昂贵，操作上亦不甚直觉化而无法如一般使用白板般的书写及擦擦，且更无法同步留下电子白板上的纪录与电子档纪录。因此亟需一种电子装置来解决目前的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电子系统，包括：一书写装置，具有一笔头，用以在一书写板上进行书写，以及一第一发光单元，用以发出一第一检测光；第一、第二取像单元，设置在书写板的第一、第二角落，用以于一书写模式时接收第一检测光并分别产生对应的一第一影像信号和一第二影像信号；以及一控制模块，根据第一影像信号与第二影像信号，取得书写装置在书写板中的座标，以便于书写装置在书写板进行书写时，控制模块操作在书写模式中并同步记录书写装置的书写轨迹。

本发明亦提供一种轨迹检测方法，适用于一电子系统，包括：藉由设置在一书写板的一第一角落的一第一取像单元和书写板的一第二角落的一第二取像单元，接收一输入装置的一检测光，产生对应的一第一、第二影像信号；根据第一、第二影像信号中检测光的影像特性不同，判断在书写板上移动的输入装置是一书写装置或者是一擦拭装置，以便决定电子系统操作于一书写模式或一擦拭模式；当判断出在书写板上移动的是具有一笔头的书写装置时，决定电子系统操作于书写模式；以及在书写模式中，当书写装置在书写板进行书写时，取得书写装置的座标，并同步记录书写装置的书写轨迹。

本发明亦提供一种电子系统，包括：一输入装置，具有一发光单元，用以发出一检测光；第一、第二取像单元，设置在一书写板的第一、第二角落，用以根据检测光分别产生对应的一第一、第二影像信号；以及一控制模块，用以当输入装置在一书写板上进行移动时，根据第一、第二影像信号中检测光的影像特性，取得输入装置在书写板中的座标以及输入装置的一识别信号，并输出座标与识别信号至一储存单元，以便同步记录输入装置的移动轨迹，其中识别信号用以标示输入装置为一书写装置或一擦拭装置，使得当输入装置为书写装置时，则移动轨迹为一书写轨迹，以及当输入装置如为擦拭装置时，则移动轨迹为一擦拭轨迹。

为了使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的电子系统的一示意图；

图2是本发明的电子系统的一实施例；

图3是本发明的书写装置的一实施例；

图4是本发明的擦拭装置的另一实施例；

图5A是本发明的书写装置的检测光的影像波形；

图5B是本发明的擦拭装置的检测光的影像波形；以及

图6是本发明的轨迹检测方法的一流程图。

附图符号说明

100、200：电子系统；

110、120：取像单元；

131、230：书写装置；

132、330：擦拭装置；

140：控制模块；

150：书写板；

CN1、CN2：角落；

SD1、SD2、SD3：边缘；

θ1、θ2：角度；

134、231、331：发光单元；

130：输入装置；

160：方块；

170：取像模块；

180：后端设备；

181：处理单元；

182：储存单元；

232、332：握持部；

233：笔头；

333：擦拭单元；、

DL1、DL2：检测光；

N1：座标信号；

N2：识别信号；

IM1、IM2：影像信号。

具体实施方式

以下说明是执行本发明的最佳模式。本领域的技术人员应能知悉在不脱离本发明的精神和架构的前提下，可作些许更动、替换和置换。本发明的保护范围以本发明的权利要求而定。

图1是本发明的电子系统的一示意图。如图1所示，一电子系统100包括一取像模块(image capturing module)170、一控制模块140、一书写装置131、一擦拭装置132与一后端设备180。详细而言，书写装置131可在一书写板(例如图2所示的书写板150)上进行书写，并且发出一检测光DL1至取像模块170。擦拭装置132用以擦拭书写装置131在书写板150上的笔迹，并且发出一检测光DL2至取像模块170。

取像模块170具有取像单元110和120，用以分别于书写模式和擦拭模式时接收检测光DL1和DL2并产生对应的影像信号IM1与IM2。控制模块140根据取像单元110和120接收检测光DL1或DL2所产生的影像信号IM1与IM2，取得书写装置131或擦拭装置132在书写板中的座标。控制模块140根据影像信号IM1与IM2中的检测光的影像特性的差异(例如影像波形)，判断书写装置131与擦拭装置132的哪一个在书写板上移动，以便决定操作于书写模式或擦拭模式。在书写模式中，当书写装置131在书写板进行书写时，控制模块140同步记录书写装置131的书写轨迹。在擦拭模式中，当擦拭装置132在书写板进行擦拭时，控制模块140同步记录擦拭装置132的擦拭轨迹。

后端设备180包括处理单元181和储存单元182，并使用总线将其连结在一起。在某些实施例中，后端设备可以包括识别装置、寄存器、存储单元、应用程序和操作系统等等。除此之外，本领域技术人员也可将本发明实施于其他电子系统样态(configuration)上，例如，手持式设备(hand-held devices)、便携式设备(portable devices)、个人数字助理(personal digital assistant；PDA)多处理器系统、以微处理器为基础或可程序化的消费性电子产品(microprocessor-based or programmable consumer electronics)、网路电脑、迷你电脑、大型主机以及类似的设备。

处理单元181可包含一单一中央处理单元(central-processing unit；CPU)或者是关连于平行运算环境(parallel processing environment)的多个平行处理单元，用以执行轨迹检测方法。存储单元182包含只读存储器(read onlymemory；ROM)、快闪存储器(flash ROM)、/或动态存取存储器(random accessmemory；RAM)。在另外一个实施例中，存储单元182亦可以是硬盘装置、软盘装置以及光盘装置或随身盘装置。存储单元182用以储存可供处理单元181执行的程序模块。一般而言，程序模块包含常序(routines)、程序(program)、物件(object)、元件(component)等，用以执行讯息压缩功能。本发明亦可以实施于分散式运算环境，其运算工作被一连结于通讯网路的远端处理设备所执行。在分散式环境中，嵌入式装置的执行追踪功能的执行也许由本地以及多部远端电脑系统共同完成。在本发明实施例中，当擦拭装置132在书写板进行擦拭时，控制模块140亦可同步擦除在储存单元182中具有与上述擦拭轨迹相同座标的书写轨迹的记录。除此之外，控制模块140亦可供使用者选择保留或删除在储存单元182的书写轨迹或擦拭轨迹的记录。

在某些实施例中，处理单元181亦可执行如控制模块140相同的功能，例如判断擦拭轨迹与书写轨迹的座标是否相同，保留或删除在储存单元182的书写轨迹或擦拭轨迹的记录。举例而言，控制模块140根据影像信号IM1与IM2输出识别信号N1和座标信号N2至后端设备180，使得处理单元181可根据识别信号N1判断判断书写装置131与擦拭装置132中的哪一个在书写板上移动，以便决定电子系统100操作在对应的模式。当处理单元181根据识别信号N1判断书写装置131在书写板上书写时，处理单元181根据座标信号N2依序将座标储存在储存单元182，作为书写装置131的书写轨迹。当处理单元181根据识别信号N1判断擦拭装置132在书写板上擦拭时，处理单元181根据座标信号N2依序座标储存在储存单元182，作为擦拭装置132的擦拭轨迹。

图2是本发明的电子系统的一实施例。如图2所示，电子系统200包括取像单元(image capturing unit)110与120、输入装置130与控制模块140。详细而言，取像单元110与120分别设置在一书写板(written board)150的角落CN1与CN2。角落CN1与CN2分别在书写板150的边缘SD1的相异两端。书写板150可以是一般的白板、黑板，但不限于此，也可为其它任何具有书写面的板体等。书写板150的形状可以是四边形或者其他形状，只要可以将取像单元110与120挂在书写板150上。取像单元110与120可以是一般的照相机，或者是红外线取像单元，但不限于此。

输入装置130可以是图1中所示的书写装置131或擦拭装置132。输入装置130具有一发光单元(light-emitting unit)134，用以发出一检测光，且该发光单元134可以是环形发光单元(ring-shaped light-emitting unit)，用以避免检测光完全被使用者手的握持部位遮挡，而使输入装置130在移动过程中，发光单元134所发出的光线仍能被取像单元110与120所接收。而取像单元110与120分别接收检测光后分别输出影像信号IM1与IM2至控制模块140，根据影像信号IM1和IM2，计算出角度θ1和θ2，再根据角度θ1和θ2与边缘的长度取得输入装置130在书写板150中的座标。举例而言，角度θ1是由角落CN1、输入装置130和边缘SD1所构成，角度θ2是由角落CN2、输入装置130和边缘SD1所构成。发光单元134可以是近红外线发光二极体(LED)所构成，但不限于此。

接着，控制模块140利用三角函数可以计算出输入装置130与边缘SD1的距离为

输入装置130与边缘SD2的距离为

输入装置130与边缘SD3的距离为

假设以角落CN1为原点，则输入装置130的座标为

以上所述为取得输入装置130的座标的一范例，但不限于此，输入装置130的座标也可由其它已被认知的三角定位法(Triangulation)所计算。在本实施例中，控制模块140设置在取像单元110与120的中，并且藉由一连接线耦接取像单元110与120。在某些实施例中，控制模块140可藉由无线传输与控制取像单元110与120进行通讯，或者控制模块140设置在取像单元110与120的一个，但不限于此。

在本发明实施例中，电子系统100可使用投影单元(未绘出)将输入装置130的轨迹同步投影至书写板150。投影单元亦可另外投射具功能性的一个或数个投影方块160至书写板150一侧，使得当输入装置130触碰方块160时，使用者可选择输入装置130的轨迹颜色(例如，图2中的三个方块160可分别为红色、蓝色、绿色)。在某些实施例中，当输入装置130触碰方块160时，投影单元可投影菜单，以供使用者选择额外的功能(例如选择书写轨迹或擦拭轨迹的颜色，保留或删除书写轨迹或擦拭轨迹的记录)。

图3是本发明的书写装置的一实施例。如图3所示，书写装置230包括发光单元231、握持部232与笔头233。详细而言，发光单元231设置在笔头233与握持部232之间。使用者可握持握持部232在书写板150上书写，并且在书写板150上实际留下笔迹。另外，控制模块240记录笔头233的座标，以便取得书写装置230(即笔头233)的同步轨迹。在本发明实施例中，此轨迹可被同步且持续性地被电子式纪录起来或存成电子档型态，在其它实施例中，此轨迹可通过后端设备180与投影单元(未绘出)将该轨迹同步投影至书写板150。握持部232与笔头233可以是白板笔、麦克笔、粉笔等等，但不限于此。需说明的是笔头233是可以在书写板150上实际留下痕迹，例如在书写板150上留下墨水、粉末等等。

图4是本发明的擦拭装置的另一实施例。如图4所示，其中擦拭装置330包括发光单元331、握持部332与擦拭单元333。擦拭装置132与书写装置131相似，差别在于擦拭单元333可擦拭书写装置330的笔头233实际留下的笔迹。在本发明实施例中，当擦拭装置330的移动轨迹如与先前书写装置330的移动轨迹重迭(即相同座标)时，则清除该处的书写轨迹的座标。在另一实施例中，投影单元亦可同步显示擦拭单元333的轨迹，其中擦拭单元333的轨迹颜色不同于笔头233的轨迹颜色。握持部332与擦拭单元333可以是一般的板擦，但不限于此。举例来说，笔头233的轨迹颜色可以是黑色，擦拭单元333的轨迹颜色可以是白色(或者是画面中的底色)。需说明的是，发光单元134、231与331可以是环形发光单元。擦拭单元333可擦拭笔头233所留下来的痕迹，例如擦拭单元333消除笔头233在书写板150上所留下墨水、粉粉末。

图5A是本发明的书写装置131的检测光的影像波形，图5B是本发明的擦拭装置132的检测光的影像波形。如图5A所示，由于书写装置131的发光单元231宽度较小，因此取像单元110与120所接收的检测光的影像波形较窄。如图5B所示，由于擦拭装置132的发光单元331宽度较大，因此取像单元110与120所接收的检测光的影像波形较宽。控制模块140可根据影像信号IM1与IM2中的检测光的影像波形来判断使用者现在是使用书写装置131还是擦拭装置132，以便对应的记录书写轨迹或擦拭轨迹。

图6是本发明的轨迹检测方法的一流程图，如图所示，轨迹检测方法包括下列步骤。

于步骤S61，藉由设置在一书写板150的角落CN1的取像单元110和书写板150的角落CN2的取像单元120，接收输入装置的检测光，产生对应的影像信号。

于步骤S62，根据取像单元110与120所输出的影像信号，判断在上述书写板上移动的输入装置为书写装置131或者是擦拭装置132，以便决定电子系统100操作于书写模式或擦拭模式。举例来说，当检测光的影像波形较大时，控制模块140判断为擦拭装置132在书写板150上移动。当检测光的影像波形较小时，控制模块150判断书写装置131在书写板150上移动。

当判断出在书写板150上移动的是具有笔头的书写装置131时，进入步骤S63，决定电子系统100操作于书写模式。于步骤S64，在书写模式中，当书写装置131在书写板150进行书写时，取得书写装置131的座标，并同步记录书写装置131的书写轨迹。举例来说，处理单元181(或控制模块140)根据影像信号IM1和IM2和三角定位法，计算出书写装置131的座标，连续地记录书写装置131的座标后取得书写装置131的书写轨迹。

当判断出在书写板150上移动的是具有擦拭单元333的擦拭装置132时，进入步骤S65，决定电子系统100操作于擦拭模式。于步骤S66，在擦拭模式中，当擦拭装置132在书写板150进行擦拭时，取得擦拭装置132的座标，并同步记录擦拭装置132的擦拭轨迹。于步骤S67中，若擦拭轨迹与先前书写轨迹具有重迭座标时，删除书写轨迹的重迭座标的纪录，以产生擦除动作。举例来说，处理单元181(或控制模块140)根据影像信号IM1和IM2和三角定位法，计算出擦拭装置132的座标，连续地记录擦拭装置132的座标后取得擦拭装置132的擦拭轨迹，当有移动轨迹座标与先前书写轨迹座标相同时，则移除该处的书写轨迹座标纪录。

综上所述，本发明的电子系统100可使用在任何的书写板上。此外，电子系统100亦可使用在非书写板上，只要可以将取像单元110与120设置在板子的两个相对角，即执行轨迹检测，并且在书写或擦拭的同时记录书写轨迹或擦拭轨迹。由于本发明的电子系统100不需要额外的触控面板，因此电子系统具有高便利性与低成本。

以上叙述许多实施例的特征，使本领域的技术人员能够清楚理解本说明书的形态。本领域的技术人员能够理解其可利用本发明揭示内容为基础以设计或更动其他制程及结构而完成相同于上述实施例的目的和/或达到相同于上述实施例的优点。本领域的技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的更动、替代与润饰。

Claims (21)

1.一种电子系统，包括：

一书写装置，具有一笔头，用以在一书写板上进行书写，以及一第一发光单元，用以发出一第一检测光；

第一、第二取像单元，设置在上述书写板的第一、第二角落，用以于一书写模式时接收上述第一检测光并分别产生对应的一第一影像信号和一第二影像信号；以及

一控制模块，根据上述第一影像信号与上述第二影像信号，取得上述书写装置在上述书写板中的座标，以便于上述书写装置在上述书写板进行书写时，上述控制模块操作在上述书写模式中并同步记录上述书写装置的书写轨迹。

2.如权利要求1所述的电子系统，还包括：

一擦拭装置，具有一擦拭单元，用以擦拭上述书写装置在上述书写板上所留下的笔迹，以及一第二发光单元，用以发出一第二检测光，使得上述控制模块根据上述第一影像信号与上述第二影像信号，操作在一擦拭模式中，并且取得上述擦拭装置在上述书写板中的座标，以便于上述擦拭装置在上述书写板进行擦拭时，同步记录上述擦拭装置的擦拭轨迹。

3.如权利要求2所述的电子系统，其中上述控制模块根据上述第一影像信号与上述第二影像信号的检测光的影像特性不同来判断上述书写装置或上述擦拭装置的哪一个在上述书写板上移动，以便决定操作于上述书写模式或上述擦拭模式。

4.如权利要求2所述的电子系统，其中当上述擦拭装置在上述书写板进行擦拭时，上述控制模块同步擦除具有与上述擦拭轨迹相同座标的上述书写轨迹的记录。

5.如权利要求3所述的电子系统，其中书写装置与擦拭装置的第一发光单元与第二发光单元为环形发光单元。

6.如权利要求5所述的电子系统，其中上述擦拭装置的上述第二发光单元的宽度较上述书写装置的上述第一发光单元的宽度为大，使得上述第二检测光的影像波形大于上述第一检测光的影像波形。

7.如权利要求2所述的电子系统，还包括一投影单元，用以根据书写轨迹或擦拭轨迹的记录，将上述书写轨迹或上述擦拭轨迹同步投影至上述书写板。

8.如权利要求1所述的电子系统，其中上述检测光为近红外光。

9.如权利要求1所述的电子系统，其中上述控制模块设置在上述第一取像单元或上述第二取像单元中。

10.一种轨迹检测方法，适用于一电子系统，包括：

藉由设置在一书写板的一第一角落的一第一取像单元和上述书写板的一第二角落的一第二取像单元，接收一输入装置的一检测光，产生对应的一第一、第二影像信号；

根据上述第一、第二影像信号中检测光的影像特性不同，判断在上述书写板上移动的上述输入装置是一书写装置或者是一擦拭装置，以便决定上述电子系统操作于一书写模式或一擦拭模式；

当判断出在上述书写板上移动的是具有一笔头的上述书写装置时，决定上述电子系统操作于上述书写模式；以及

在上述书写模式中，当上述书写装置在上述书写板进行书写时，取得上述书写装置的座标，并同步记录上述书写装置的书写轨迹。

11.如权利要求10所述的轨迹检测方法，还包括：

当判断出在上述书写板上移动的是具有一擦拭单元的一擦拭装置时，决定上述电子系统操作于上述擦拭模式；以及

在上述擦拭模式中，当上述擦拭装置在上述书写板进行擦拭时，取得上述擦拭装置的座标，并同步记录上述擦拭装置的擦拭轨迹。

12.如权利要求11所述的轨迹检测方法，还包括：

当上述擦拭装置在上述书写板进行擦拭时，擦除具有与上述擦拭轨迹相同座标的上述书写轨迹的记录。

13.如权利要求12所述的轨迹检测方法，还包括根据书写轨迹或擦拭轨迹的记录，将上述书写轨迹或上述擦拭轨迹同步投影至上述书写板。

14.如权利要求10所述的轨迹检测方法，其中上述第一检测光和第二检测光为近红外光。

15.如权利要求10所述的轨迹检测方法，其中根据上述第一、第二影像信号中上述检测光的影像波形不同，来判断上述输入装置是上述书写装置或者是上述擦拭装置。

16.一种电子系统，包括：

一输入装置，具有一发光单元，用以发出一检测光；

第一、第二取像单元，设置在一书写板的第一、第二角落，用以根据上述检测光分别产生对应的一第一、第二影像信号；以及

一控制模块，用以当上述输入装置在一书写板上进行移动时，根据上述第一、第二影像信号中检测光的影像特性，取得上述输入装置在上述书写板中的座标以及上述输入装置的一识别信号，并输出上述座标与上述识别信号至一储存单元，以便同步记录上述输入装置的移动轨迹，其中上述识别信号用以标示上述输入装置为一书写装置或一擦拭装置，使得当上述输入装置为上述书写装置时，则上述移动轨迹为一书写轨迹，以及当上述输入装置如为擦拭装置时，则上述移动轨迹为一擦拭轨迹。

17.如权利要求16所述的电子系统，还包括一后端设备，包括上述储存单元和一处理单元，使得当上述擦拭装置在上述书写板进行擦拭时，上述处理单元同步擦除具有与上述擦拭轨迹相同座标的上述书写轨迹的记录。

18.如权利要求16所述的电子系统，其中上述发光单元为一环形发光单元。

19.如权利要求18所述的电子系统，其中藉由上述环形发光单元的尺寸宽窄不同所导致上述检测光的影像波形不同，来产生用以判别上述输入装置是上述书写装置或上述擦拭装置的上述识别信号。

20.如权利要求16所述的电子系统，还包括一投影单元，用以根据书写轨迹或擦拭轨迹的记录，将上述书写轨迹或上述擦拭轨迹投影至上述书写板。

21.如权利要求16所述的电子系统，其中上述检测光为近红外光。

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