CN103309465B

CN103309465B - 干扰影像判断方法以及干扰影像判断装置

Info

Publication number: CN103309465B
Application number: CN201210090642.6A
Authority: CN
Inventors: 陈信嘉; 张彦闵; 黄昱豪; 姚文翰; 锺庆霖; 林永昌; 王聪法; 高铭璨
Original assignee: Pixart Imaging Inc
Current assignee: Pixart Imaging Inc
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: US9335841B2; TW201337651A; US20130236051A1; CN103309465A; TWI492101B

Abstract

本发明公开了一种干扰影像判断方法。此干扰影像判断方法包含下列步骤：(a)控制一光源照明在一感测表面上的一物体以形成一影像；(b)控制一传感器撷取该影像中的一现今图框；(c)利用该现今图框中所包含的一影像特征来判断该现今图框中的干扰影像部分；以及(d)根据判断出的该干扰影像部分更新已定义干扰影像，其中该干扰影像部分是由刮痕、指纹或脏污产生的静止影像。其中(c)步骤和(d)步骤在物体与感测表面的距离使传感器可感测物体时才执行。

Description

干扰影像判断方法以及干扰影像判断装置

技术领域

本发明涉及一种干扰影像判断方法以及使用此干扰影像判断方法的干扰影像判断装置，特别有关一种使用撷取到的现今图框的影像特征来更新已定义干扰影像的干扰影像判断方法，以及使用此干扰影像判断方法的干扰影像判断装置。

背景技术

随着技术不断的进步，以往使用滚球的鼠标或是轨迹球等逐渐被光学鼠标或是光学触控装置等取代。此类光学鼠标或是光学触控装置均可视为一种光学位移估测装置，因为都是判断装置的感测表面跟一物体(例如手指或是鼠标移动的平面)的相对运动。

图1绘示了现有技术的光学位移估测装置100，其用以感测手指在一感测表面上的位移。第1(a)图绘示了光学位移估测装置100的剖面图，而第1(b)图绘示了光学位移估测装置100内部控制其动作的电路方块图。光学位移估测装置100包含了一感测表面103、一光源105、一传感器107、透镜109、111、一处理单元113、一存储装置115以及一光源控制单元117。光源105会由光源控制单元117控制发光动作而照射位在感测表面103上的手指101来产生一影像。传感器107会撷取影像中的图框。处理单元113会根据撷取的图框来计算出手指101的位移动作。此外，处理单元113也控制存储装置115的数据存取以及光源控制单元117的动作。

然而，感测表面103上可能会有一些干扰位移估测的成份例如刮痕、指纹或脏污等，这些成份会在被撷取的图框中形成干扰影像部分而使位移估测变得不精准。有些相关技术被开发出来解决这些问题，然而这些技术往往需要额外的硬件成本或是复杂的演算方式。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种有效率的干扰影像判断方法以及干扰影像判断装置，可不需额外的硬设备以及繁琐的算法。

本发明的一实施例公开了一种干扰影像判断方法。此干扰影像判断方法包含下列步骤：(a)控制一光源照明在一感测表面上的一物体以形成一影像；(b)控制一传感器撷取该影像中的一现今图框；(c)利用该现今图框中所包含的一影像特征来判断该现今图框中的干扰影像部份，其中该干扰影像部分是由刮痕、指纹或脏污产生的静止影像；以及(d)根据判断出的该干扰影像部份更新已定义干扰影像。其中(c)步骤和(d)步骤在物体与感测表面的距离使传感器可感测物体时才执行。

本发明的一实施例公开了一种干扰影像判断装置，包含：一感测表面；一光源；一处理单元，控制该光源照明在一感测表面上的一物体以形成一影像；一传感器，撷取该影像中的一现今图框；以及一存储装置，用以存储已定义干扰影像；其中该处理单元利用该现今图框中所包含的一影像特征来判断该现今图框中的干扰影像部份，并根据判断出的该干扰影像部份更新该已定义干扰影像，其中该干扰影像部分是由刮痕、指纹或脏污产生的静止影像。其中处理单元在物体与感测表面的距离使传感器可感测物体时才执行判断现今图框中的干扰影像部分以及更新已定义干扰影像的步骤。

前述的实施例可通过将一韧体写入处理单元来达成，或者写成一程序存录在一计算机可读取媒体，通过执行此程序来达成，因此可省略不必要的硬件成本以及开支。此外，根据本发明提供的干扰影像判断方法，可以简单的步骤精确的算出干扰影像部份，不须太繁琐的算法。

附图说明

图1绘示了现有技术的光学位移估测装置。

图2绘示了根据本发明一实施例的干扰影像判断方法的详细流程示意图。

图3绘示了根据本发明实施例的干扰影像判断方法的动作示意图。

图4绘示了根据本发明实施例的干扰影像判断方法的概略流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

100 光学位移估测装置

103 感测表面

105 光源

107 传感器

109、111 透镜

113 处理单元

115 存储装置

117 光源控制单元

201-213、401-407 步骤

具体实施方式

在说明书及前面的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及前面的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及前面的权利要求当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。

请留意下列描述是以图1中所述的光学位移估测装置100来做说明，但并不表示只能使用在图1所示的光学位移估测装置100(此时光学位移估测装置可视为一干扰影像判断装置)。本发明所提供的干扰影像判断方法也可使用在其它能达成相同功能的装置。此外，以下内容虽以感测表面朝上，侦测手指移动的光学位移估测装置来说明，但感测表面朝下可放在平面上来移动游标的光学位移估测装置(例如光学鼠标)也应包含在本发明的范围之内。

由于一般光学位移估测装置可工作在两种不同状态，一种是不动作状态，亦即手指与感测表面的距离较远，使得传感器无法感应到手指的位移。一种是动作状态，亦即手指与感测表面的距离较近或直接接触感测表面，使得传感器可以感应到手指的位移。在此两种状态下，欲更新已定义干扰影像须有不同的考虑，本发明在图2所示的实施例中会将此两种情况一并考虑进去。

图2绘示了根据本发明一实施例的干扰影像判断方法的流程示意图，其包含了下列步骤：

步骤201

控制一光源以产生感测表面上的一物体(如手指或任何可用以触控的物体)的影像。

步骤203

撷取影像中的现今图框I(x,y)。

步骤205

判断手指是否能被传感器感测？若可则到步骤207，若否则到步骤213直接更新已定义干扰影像F(x,y)来产生新的已定义干扰影像F’(x,y)。此处能直接更新F(x,y)的原因在于若手指无法被感测且感测表面上存在着会形成干扰影像的干扰物，则步骤203撷取的现今图框I(x,y)会仅包含干扰影像的部份。因此可以直接将此影像更新至已定义干扰影像F(x,y)。此已定义干扰影像F(x,y)可存储在图1的存储装置115。

步骤207

根据现今图框I(x,y)和已定义干扰影像F(x,y)来产生一补偿后图框I’(x,y)。详细内容将在底下说明。

步骤209

根据补偿后图框I’(x,y)来对手指进行位移估测。

步骤211

判断是否有位移估测，若判断出有位移后，进入步骤213，若没有则回到步骤201，准备下一轮的判断。

步骤213

更新已定义干扰影像F(x,y)来产生F’(x,y)。

此实施例中，会先判断有无位移才判断是否有干扰影像部份的原因在于，若手指可被感测但无位移时，所撷取到的现今图框包含了静止的手指影像和干扰影像部份，因此无从判断干扰影像部份。但若手指有位移时，则可区分成静止的影像部份和移动的影像部份，可藉此判断干扰影像部份。在此实施例中，手指有位移时静止的影像部份可直接被视为干扰影像部份。

图3绘示了根据本发明实施例的干扰影像判断方法的动作示意图，主要用以说明图2中步骤207-211，也可配合图1中的装置图以更清楚了解本发明的技术内容。图1中的处理单元113在接收到传感器107所撷取到的现今图框I(x,y)后，会使用已定义干扰影像F(x,y)来对现今图框I(x,y)进行处理而产生补偿后图框I’(x,y)。此处的补偿是针对亮度高于一第一预定值的像素或亮度低于一第二预定值的像素(即过亮或过暗的像素)，以其外围的像素亮度来进行补偿，或者也可针对像素的亮度变化程度较不一致的部份来进行捕偿，因为有刮痕或脏污的部份通常会形成较亮或较暗的部份，或亮暗变化与其它部份较不一致的影像。

而在产生补偿后图框I’(x,y)后，会将其跟预先存储在存储装置115的一参考图框R(x,y)做比对来做出位移估测。此参考图框R(x,y)可为先前处理过，已确认不包含干扰影像部份的图框。

具体来说，图3实施例中的现今图框I(x,y)包含了手指移动造成的指纹影像FI1以及干扰影像部份II，而处理单元113对现今图框I(x,y)的干扰影像部份II利用已定义干扰影像F(x,y)进行补偿以形成补偿后图框I’(x,y)。如图3所示，补偿后图框I’(x,y)会仅剩下指纹影像FI而没有干扰影像部份II。然后，处理单元113会将补偿后图框I’(x,y)跟参考图框R(x,y)做比对。由于参考图框R(x,y)也具有先前的指纹影像FI2，比对两影像便可得到手指101的位移估测。

此外，图2中的影像处理机制可以下列公式表示：

F’(x,y)＝F(x,y)*α+I(x,y)*(1-α) 公式(1)

I’(x,y)＝f(I(x,y),F(x,y)) 公式(2)

corr(I’(x,y),R(x,y))

公式(3)

公式(1)代表了将原先已定义干扰影像F(x,y)更新成新的已定义干扰影像F’(x,y)时，会给予原先已定义干扰影像F(x,y)一权重值α并将现今图框I(x,y)乘上(1-α)，以避免更新后的已定义干扰影像F’(x,y)产生太大的差异。此权重值可为经不断测试而产生的一优选预定值，或由感测到的影像的质量、影像的亮度而决定的值。

公式(2)表示补偿后图框I’(x,y)是以一逻辑运算对现今图框I(x,y)和已定义干扰影像F(x,y)进行一运算而产生。在图3的实施例中，是将现今图框I(x,y)减去已定义干扰影像F(x,y)来产生补偿后图框I’(x,y)，亦即I’(x,y)＝I(x,y)-F(x,y)，但请留意任何可将F(x,y)的成份自I(x,y)移除或减轻的逻辑运算均应包含在本发明内。此外，此公式也可视为利用干扰影像部份II外围的像素亮度来补偿现今图框I(x,y)，因为已定义干扰影像F(x,y)也包含了干扰影像部份II外围的像素。

公式(3)表示的是比对补偿后图框I’(x,y)以及参考图框R(x,y)来估测位移。根据前述的实施例，可归纳出一干扰影像判断方法。图4绘示了根据本发明实施例的干扰影像判断方法的概略流程示意图。如图4所示，其包含了下列步骤：

步骤401

步骤403

撷取影像中的现今图框I(x,y)。

步骤405

利用现今图框I(x,y)中所包含一影像特征来判断该图框中的干扰影像部份。此步骤的含意是，因为是针对过暗或过亮的像素，或是亮度变化较其它影像不同的像素做补偿后得到补偿后图框I’(x,y)，进而算出干扰影像部份，因此可视为利用现今图框I(x,y)中所包含的一影像特征来判断出该图框中的干扰影像部份。

步骤407

根据判断出的干扰影像部份更新已定义干扰影像F(x,y)而产生新的已定义干扰影像F’(x,y)。

前述实施例可通过将一韧体写入处理单元来达成，或者写成一程序存录在一计算机可读取媒体，通过执行此程序来达成，因此可省略不必要的硬件成本以及开支。此外，根据本发明提供的干扰影像判断方法，可以简单的步骤精确的算出干扰影像部份，不须太繁琐的算法。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种干扰影像判断方法，包含下列步骤：

(a)控制光源照明在感测表面上的物体以形成影像；

(b)控制传感器撷取该影像中的现今图框；

(c)利用该现今图框中所包含的影像特征来判断该现今图框中的干扰影像部分，其中该干扰影像部分是由刮痕、指纹或脏污产生的静止影像；以及

(d)根据判断出的该干扰影像部分更新已定义干扰影像；

其中该(c)步骤和该(d)步骤在该物体与该感测表面的距离使该传感器可感测该物体时才执行。

2.如权利要求1所述的干扰影像判断方法，其中该物体为手指或可执行触控功能的物体。

3.如权利要求1所述的干扰影像判断方法，其中该物体为平面。

4.如权利要求1所述的干扰影像判断方法，其中该影像特征为像素的亮度值。

5.如权利要求1所述的干扰影像判断方法，其中该影像特征为像素的亮度变化程度。

6.如权利要求1所述的干扰影像判断方法，该(c)步骤包含：

(c1)以该已定义干扰影像补偿该现今图框以产生补偿后图框；以及

(c2)根据该补偿后图框进行该物体在该感测表面上的位移估测；

其中该(d)步骤在该(c2)步骤判断出该物体具有位移后，才更新该已定义干扰影像。

7.如权利要求6所述的干扰影像判断方法，其中该(c1)步骤以具有该影像特征的像素外围的亮度值，来对具有该影像特征的该像素进行补偿。

8.如权利要求6所述的干扰影像判断方法，其中该(c)步骤将该(c2)步骤判断该物体在该感测表面上有位移时，仍静止不动的影像部分判断成该干扰影像部分。

9.如权利要求6所述的干扰影像判断方法，其中该(c1)步骤以逻辑运算对该现今图框以及该已定义干扰影像进行运算来产生该补偿后图框。

10.如权利要求9所述的干扰影像判断方法，其中该(c1)步骤将该现今图框减去该已定义干扰影像来产生该补偿后图框。

11.如权利要求1所述的干扰影像判断方法，其中该(d)步骤将该已定义干扰影像乘上权重值并将该现今图框乘上(1-该权重值)来更新该已定义干扰影像，其中该权重值介在0和1之间。

12.如权利要求11所述的干扰影像判断方法，其中该权重值为预定值，或由该影像的质量、该影像的亮度来决定。

13.一种干扰影像判断装置，包含：

感测表面；

光源；

处理单元，控制该光源照明在该感测表面上的一物体以形成影像；以及

传感器，撷取该影像中的现今图框；

存储装置，用以存储已定义干扰影像；

其中该处理单元利用该现今图框中所包含的影像特征来判断该现今图框中的干扰影像部分，并根据判断出的该干扰影像部分更新该已定义干扰影像，其中该干扰影像部分是由刮痕、指纹或脏污产生的静止影像；

其中该处理单元在该物体与该感测表面的距离使该传感器可感测该物体时才执行判断该现今图框中的干扰影像部分以及更新该已定义干扰影像的步骤。

14.如权利要求13所述的干扰影像判断装置，其中该物体为手指或可执行触控功能的物体。

15.如权利要求13所述的干扰影像判断装置，其中该物体为平面。

16.如权利要求13所述的干扰影像判断装置，其中该影像特征为像素的亮度值。

17.如权利要求13所述的干扰影像判断装置，其中该影像特征为像素的亮度变化程度。

18.如权利要求13所述的干扰影像判断装置，该处理单元执行下列步骤来执行判断该现今图框中的干扰影像部分的该步骤：

其中该处理单元在该(c2)步骤判断出该物体具有位移后，才更新该已定义干扰影像。

19.如权利要求18所述的干扰影像判断装置，其中该(c1)步骤以具有该影像特征的像素外围的亮度值，来对具有该影像特征的该像素进行补偿。

20.如权利要求18所述的干扰影像判断装置，其中该处理单元将该(c2)步骤判断该物体在该感测表面上有位移时，仍静止不动的影像部分判断成该干扰影像部分。

21.如权利要求18所述的干扰影像判断装置，其中该(c1)步骤以逻辑运算对该现今图框以及该已定义干扰影像进行运算来产生该补偿后图框。

22.如权利要求21所述的干扰影像判断装置，其中该(c1)步骤将该现今图框减去该已定义干扰影像来产生该补偿后图框。

23.如权利要求13所述的干扰影像判断装置，其中该处理单元将该已定义干扰影像乘上权重值并将该现今图框乘上(1-该权重值)来更新该已定义干扰影像，其中该权重值介在0和1之间。

24.如权利要求23所述的干扰影像判断装置，其中该权重值为预定值，或由该影像的质量、该影像的亮度来决定。