CN103488348A

CN103488348A - 影像感测器群组的定位方法

Info

Publication number: CN103488348A
Application number: CN201210190103.XA
Authority: CN
Inventors: 陈长威; 朱哲田
Original assignee: Teco Image Systems Co Ltd
Current assignee: Teco Image Systems Co Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: CN103488348B

Abstract

一种影像感测器群组的定位方法包括利用多个影像感测器侦测具有光点的屏幕以分别取得多个感测影像、区块化各感测影像成多个影像区块，及计算光点的投影坐标。当二个以上的影像感测器侦测到光点时，计算此些影像感测器所取得的感测影像中光点所在的影像区块的影像坐标、将此些影像坐标分别转换为对应投影机的转换坐标，及平均此些转换坐标以得到投影坐标。当仅一个影像感测器侦测到光点时，计算此影像感测器所取得的感测影像中光点所在的影像区块的影像坐标，且将影像坐标转换为对应投影机的转换坐标以作为投影坐标。

Description

影像感测器群组的定位方法

技术领域

本发明是关于一种影像定位方法，特别是关于一种影像感测器群组的定位方法。

背景技术

在光学投影系统中，若使用者必须透过触控板或触控面板等触控介面来输入指令，则显得不切实际。因此，若使用者可藉由例如雷射光点的投射，而直接在投影系统的屏幕上进行系统操作，不仅可以颠覆传统使用键盘的输入方式，更可以大大地增进使用投影系统的便利性。

在光学投影系统中，是利用侦测例如雷射光点、超音波等触控指令来进行系统操作。对于触控指令的定位方法可分为光学定位及声波定位。以声波定位时，是利用声波遇到软材质被吸收来计算出触控指令的坐标位置，或直接使用信号笔发出超音波来计算出信号笔所在的坐标位置。然而，在声波定位上，此些声波对使用者而言都是一种噪音。以光学定位时，是利用影像感测器侦测屏幕上的光点来计算出触控指令的坐标位置。然而，在光学定位上，在侦测屏幕上，影像感测器具有视角限制。

当侦测较大屏幕（例如：80吋以上的屏幕）时，则需使用广角的影像感测器，才得以完整侦测整个屏幕。然而，广角的影像感测器易产生影像的梯形变形，进而需要梯形校正。况且，即使是广角的影像感测器仍有一定的影像感测器的视角的限制。在避免更换影像感测器的条件下，为了侦测较大的屏幕，必须将影像感测器与屏幕之间的距离拉远，以是影像感测器的侦测范围涵盖到整个屏幕。但侦测距离拉远时，相对地影像感测器的灵敏度下降。此外，倘若场地有限时，则无法透过增加影像感测器与屏幕之间的距离来放大影像感测器的侦测范围。

另一种方式，则是透过多个影像感测器并采用影像接合的方式来实现侦测较大屏幕。在使用上，必须要相应于影像接合程序精确地设置多个影像感测器，以使此些影像感测器的侦测范围以预期的拼接方式涵盖整个屏幕。此时，不同影像感测器侦测所取得的影像才得以经由影像接合程序接合成对应屏幕的显示画面的单一影像。然而，当任一影像感测器的设置位置偏移时，最后所接合出的影像就会发生变形。并且，若屏幕具有曲率，则影像接合的难度更相对提高。

因此，如何实现大屏幕侦测，且避免影像变形失真和灵敏度下降即为一亟待解决的议题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种影像感测器群组的定位方法包括：利用多个影像感测器侦测具有光点的屏幕以分别取得多个感测影像、区块化各影像成多个影像区块，以及计算光点的投影坐标。

其中，当此些影像感测器中的多个侦测到光点时，投影坐标的计算步骤包括：计算侦测到光点的各影像感测器所取得的影像中光点所在的影像区块的影像坐标、将此些影像坐标分别转换为对应投影机的多个转换坐标，及平均此些转换坐标以得到投影坐标。

其中，当此些影像感测器中仅一个影像感测器侦测到光点时，投影坐标的计算步骤包括：计算侦测到光点的影像感测器所取得的影像中光点所在的影像区块的影像坐标，且将影像坐标转换为对应投影机的转换坐标以作为投影坐标。

根据本发明实施例的影像感测器群组的定位方法系利用多个影像感测器同时侦测屏幕而取得各自的感测影像，且影像感测器以区块化方式计算光点的坐标。当多个影像感测器同时侦测到光点时，以平均值来做为光点的投影坐标。因此，在根据本发明实施例的阵列式影像感测器的定位方法的应用下，此些影像感测器不需精确设置，且无相对位置的限制，即可有效地侦测较大的屏幕。并且，所使用的影像感测器不需具备相同侦测能力。所使用的屏幕也相对较不受限。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

第1至3图为根据本发明的第一实施例的影像感测器群组的定位方法的流程图；

第4至7图为根据本发明的第二实施例的影像感测器群组的定位方法的流程图；

图8为应用根据本发明的影像感测器群组的定位方法的光学投影系统的示意图；

图9是图8中第一影像感测器111所取得的第一感测影像114的一实施例的示意图；

图10是图8中第二影像感测器112所取得的第二感测影像115的一实施例的示意图。

主要元件符号说明

11 屏幕

110 投影机

111 第一影像感测器

112 第二影像感测器

113 投影影像

113a 画面区块

113b 画面区块

114 第一感测影像

114a 影像区块

115 第二感测影像

115a 影像区块

116 光点影像

117 背景影像

118 光指标器

A 光点

B 光点

C 光点

（X0,Y0）角点坐标

（Xn,Yn）角点坐标

具体实施方式

图1至图3为根据本发明的第一实施例的影像感测器群组的定位方法的流程图

参照图1，阵列式影像感测器的定位方法包括：利用多个影像感测器侦测具有光点的屏幕以分别取得多个感测影像（S100）；区块化各感测影像成多个影像区块（S101）；计算光点的投影坐标（S102）。

在一些实施例中，每个感测影像会被区块化成阵列式影像区块。

参照图2，当此些影像感测器中的多个侦测到光点（S105）时，投影坐标的计算步骤包括：计算侦测到光点的各影像感测器所取得的感测影像中光点所在的影像区块的影像坐标（S1051）、将此些影像坐标分别转换为对应投影机的多个转换坐标（S1052），及平均此些转换坐标以得到投影坐标（S1053）。

参照图3，当此些影像感测器中仅一个影像感测器侦测到光点（S106）时，投影坐标的计算步骤包括：计算侦测到光点的影像感测器所取得的感测影像中光点所在的影像区块的影像坐标（S1061），且将影像坐标转换为对应投影机的转换坐标以作为投影坐标（S1062）。

图4至图7为根据本发明的第二实施例的影像感测器群组的定位方法的流程图。图8为应用根据本发明的影像感测器群组的定位方法的光学投影系统的示意图。

参照图8，光学投影系统具有多个影像感测器、投影机110及屏幕11。于此，以使用二影像感测器为例，以下分别称的为第一影像感测器111和第二影像感测器112。

第一影像感测器111、第二影像感测器112及投影机110位于屏幕11的前方。第一影像感测器111和第二影像感测器112的侦测范围重迭。

投影机110投射投影影像113于屏幕11上。并且，第一影像感测器111及第二影像感测器112侦测投影机110所投射的投影影像113。投影影像113上指示光点所应标示的位置。光点A、B、C可由光指标器118发射光束于投影影像113上而形成。

合并参照图4，当使用者以光指标器118投射光束在屏幕11上而形成光点A、光点B或光点C在投影影像113上时，第一影像感测器111和第二影像感测器112会进行光点的定位。

在进行光点的定位时，第一影像感测器111侦测屏幕11以取得第一感测影像114（S11），且第二影像感测器112侦测屏幕11以取得第二感测影像115（S13）。

并且，在进行投影坐标的计算之前，第一影像感测器111将第一感测影像114区块化成多个第一影像区块114a（S12），且第二影像感测器112会将第二感测影像115区块化成多个第二影像区块115a（S14）。

合并参照图5，当使用者以光指标器118投射光束在屏幕11上而形成光点C时，第一影像感测器111和第二影像感测器112都会侦测到光点C（S150）。换言之，在第一感测影像114中会具有光点C的光点影像116，而第二感测影像115中也会具有光点C的光点影像116。光点C的光点影像116是位于第一感测影像114与第二感测影像115的重迭区域。

此时，第一影像感测器111计算光点C的光点影像116所在的第一影像区块114a的第一影像坐标（即，对应光点C的第一影像坐标）（S151），且将第一影像坐标转换为对应投影机110的第一转换坐标（S152）。第二影像感测器112计算光点C的光点影像116所在的第二影像区块115a的第二影像坐标（即，对应光点C的第二影像坐标）（S153），且将第二影像坐标转换为对应投影机110的第二转换坐标（S154）。平均第一转换坐标和第二转换坐标以得到光点C的投影坐标（S155）。

合并参照图6，当使用者以光指标器118投射光束在屏幕11上而形成光点A时，第一影像感测器111侦测到光点A且第二影像感测器112未侦测到光点A（S160）。换言之，在第一感测影像114中会具有光点A的光点影像116，而第二感测影像115不会具有光点A的光点影像116。

此时，第一影像感测器111计算光点A的光点影像116所在的第一影像区块114a的第一影像坐标（即，对应光点A的第一影像坐标）（S161），且将第一影像坐标转换为对应投影机110的第一转换坐标以作为投影坐标（S162）。换言之，在进行投影坐标的计算时，无需使用未侦测到光点A的第二影像感测器112所侦测到的第二感测影像115。

合并参照图7，当使用者以光指标器118投射光束在屏幕11上而形成光点B时，第二影像感测器112侦测到光点B且第一影像感测器111未侦测到光点B（S170）。换言之，在第二感测影像115中会具有光点B的光点影像116，而第一感测影像114不会具有光点B的光点影像116。

此时，第二影像感测器112计算光点B的光点影像116所在的第二影像区块115a的第二影像坐标（即，对应光点B的第二影像坐标）（S171），且将第二影像坐标转换为对应投影机110的第二转换坐标以作为投影坐标（S172）。换言之，在进行投影坐标的计算时，无需使用未侦测到光点B的第一影像感测器111所侦测到的第一感测影像114。

其中，步骤S155可由电性连接至第一影像感测器111和第二影像感测器112的一处理单元（图中未显示）执行。再者，步骤S152、步骤S154、步骤S162及步骤S172可由对应的影像感测器执行，亦可由处理单元（图中未显示）执行。此处理单元可设置在投影机110中或为独立设置在第一影像感测器111、第二影像感测器112和投影机110的外的组件。

由于，此些第一影像区块114a及此些第二影像区块115a是很小的区块，所以可忽略掉第一感测影像114及第二感测影像115所存在的形变。

因此，各影像感测器能精确地侦测屏幕11上的光点，而确切的辨识具有光点影像116的区块，而不论屏幕为平面或规则曲面或不规则曲面。并且，第一影像感测器111与第二影像感测器112不需精确设置，亦无相对位置的限制。并且，第一影像感测器111的视角与第二影像感测器112的视角可相同或不相同。再者，第一影像感测器111的解析度与第二影像感测器112的解析度可相同或不相同。

图9是图8中第一影像感测器111所取得的第一感测影像114的一实施例的示意图。

参照图9，第一影像感测器111分析第一感测影像114中的光强度的值，而分辨出第一感测影像114中背景影像117、具有投影影像113的画面区块113a及光点影像116。其中，第一影像感测器111是将投影影像113的画面区块113a区块化成阵列式影像区块114a。

参照图10，第二影像感测器112分析第二感测影像115中光强度的值，而分辨出第二感测影像115中背景影像117、具有投影影像113的画面区块113b及的光点影像116。其中，第二影像感测器112是将投影影像113的画面区块113b区块化成阵列式影像区块115a。

其中，阵列式影像区块114a/115a可以二维坐标表示为n乘m的矩阵，即坐标系为（X0,Y0）至（Xn,Ym）。其中，n与m为大于1的整数。举例而言，投影机110投射电脑的影像画面于屏幕11上以形成投影影像113。若电脑的解析度为1024*768，则投影影像113是对应投影坐标（0,0）至（1024,768），所以第一感测影像114中阵列式影像区块114a的角点坐标（X0,Y0）是对应投影坐标（0,0），及第二感测影像115中阵列式影像区块115a的角点坐标（Xn,Ym）是对应投影坐标（1024,768）。

在一些实施例中，第一影像感测器111基于光点A的光点影像116所在的第一影像区块114a的四个角点坐标以内插法计算对应光点A的第一影像坐标。同样地，第一影像感测器111基于光点C的光点影像116所在的影像区块114a的四个角点坐标以内插法计算对应光点C的第一影像坐标。

在一些实施例中，第二影像感测器112基于光点B的光点影像116所在的第二影像区块115a的四个角点坐标以内插法计算对应光点B的第二影像坐标。同样地，第二影像感测器112基于光点C的光点影像116所在的第二影像区块115a的四个角点坐标以内插法计算对应光点C的第二影像坐标。

在一些实施例中，利用第一影像感测器111及第二影像感测器112连续地侦测投影影像113上光点，以取得连续位移的光点影像116，进而可达到定位投影影像113上光点的移动轨迹。

在一些实施例中，投影影像113系由第一影像感测器111及第二影像感测器112的侦测范围所覆盖。其中，可由第一影像感测器111的侦测范围覆盖一部分的投影影像113，而由第二影像感测器112的侦测范围覆盖另一部分投影影像113。

其中，第一影像感测器111及第二影像感测器112的侦测范围可完全重迭于投影影像113，以致使于使用中第一影像感测器111或第二影像感测器112被挡住，也不影响投影影像113的侦测。

于此，投影坐标表示以投影机110的坐标系来看光点在屏幕上的坐标位置。第一影像坐标可藉由第一方程式转换为第一转换坐标。第二影像坐标可藉由第二方程式转换为第二转换坐标。换言之，此些方程式表示对应的影像感测器的坐标系与投影机的坐标系之间的相对位置关系。

其中，第一方程式和第二方程式可藉由校准程序取得。

于校准程序中，第一影像感测器111侦测第一光点而取得具有第一光点影像的第一感测影像114，并计算出对应第一光点的第一影像坐标。第一影像感测器111再侦测第二光点而取得具有第二光点影像的第一感测影像114，并计算出对应第二光点的第一影像坐标。于此，第一光点与第二光点是位在屏幕上的相异位置。

并且，第一影像感测器111取得对应第一光点的投影坐标及第二光点的投影坐标。于此，此些投影坐标可预设在第一影像感测器111的校准程序中（即，预先储存在第一影像感测器111的储存单元中），或者是在校准过程中由第一影像感测器111的外部组件（例如：投影机或处理单元）所提供。

然后，第一影像感测器111由对应第一光点的第一影像坐标和投影坐标及对应第二光点的第一影像坐标和投影坐标，而计算出第一方程式。

在一些实施例中，第一影像感测器111亦可在计算得对应第一光点的第一影像坐标和对应第二光点的第一影像坐标后，将计算出的第一影像坐标输出给外部组件（例如：投影机或处理单元），而再由外部组件进行投影坐标的撷取及第一方程式的计算。

于校准程序中，第二影像感测器112侦测第一光点而取得具有第一光点影像的第二感测影像115。第二影像感测器112再侦测第二光点而取得具有第二光点影像的第二感测影像115，并计算出对应第二光点的第二影像坐标。于此，第一光点与第二光点是位在屏幕上的相异位置。

并且，第二影像感测器112取得对应第一光点的投影坐标及对应第二光点的投影坐标。于此，此些投影坐标可预设在第二影像感测器112的校准程序中（即，预先储存在第二影像感测器112的储存单元中），或者是在校准过程中由第二影像感测器112的外部组件（例如：投影机或处理单元）所提供。

然后，第二影像感测器112由对应第一光点的第二影像坐标和投影坐标及对应第二光点的第二影像坐标和投影坐标，而计算出第二方程式。

在一些实施例中，第二影像感测器112亦可在计算得对应第一光点的第二影像坐标和对应第二光点的第二影像坐标后，将计算出的第二影像坐标输出给外部组件（例如：投影机或处理单元），而再由外部组件进行投影坐标的撷取及第二方程式的计算。

于此，虽然是以二光点来说明校准程序，但本发明不限于此，实际执行上，亦可采用相异位置的三个或四个以上的光来进行校准程序。

在一些实施例中，可由三个以上的影像感测器侦测投影影像以取得多个影像，且重迭区域可由二个或三个以上的影像感测器的感测影像形成。

举例来说，三个影像感测器侦测屏幕上的光点，且光点影像存在于各影像感测器所取得的感测影像中。即，光点位于三个影像感测器的侦测范围的重迭区域。各影像感测器计算感测影像中光点影像所在的影像区块的影像坐标，并且将影像坐标分别转换为对应投影机的转换坐标。平均三个影像感测器的转换坐标，而得到光点影像的投影坐标。以此类推，可求得当光点位于四个以上的影像感测器的重迭区域时的投影坐标。

其中，所使用的屏幕可为主动屏幕或被动屏幕。主动屏幕包括背投式投影机屏幕。被动屏幕包括前投式投影机的散射式屏幕。投影机投射影像资料至屏幕。由于投影机的结构与运作原理系为本领域的技术人员所熟知，故于此不再赘述。影像感测器可为电荷耦合元件（CCD），由于电荷耦合元件（CCD）的结构与运作原理系为本领域技术人员所熟知，故于此不再赘述。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种影像感测器群组的定位方法：

利用多个影像感测器侦测一屏幕以分别取得多个感测影像，其中该屏幕具有一光点；

区块化各该感测影像成多个影像区块；

计算该光点的一投影坐标；

其中，当该些影像感测器中的多个侦测到该光点时，该投影坐标的计算步骤包括：计算侦测到该光点的各该影像感测器所取得的该感测影像中该光点所在的该影像区块的一影像坐标、将该些影像坐标分别转换为对应一投影机的多个转换坐标，及平均该些转换坐标以得到该投影坐标；以及

其中，当该些影像感测器中仅一个影像感测器侦测到该光点时，该投影坐标的计算步骤包括：计算侦测到该光点的该影像感测器所取得的该感测影像中该光点所在的该影像区块的该影像坐标，且将该影像坐标转换为对应该投影机的该转换坐标以作为该投影坐标。

2.如权利要求1所述的影像感测器群组的定位方法，其中由数学内插法取得该影像坐标。

3.如权利要求1所述的影像感测器群组的定位方法，其中各该影像感测器由各自的一方程式将该影像坐标转换为对应该投影机的该转换坐标。

4.如权利要求3所述的影像感测器群组的定位方法，其中该方程式表示对应的该影像感测器的坐标系与该投影机的坐标系之间的相对位置关系。

5.如权利要求1所述的影像感测器群组的定位方法，其中该投影坐标表示以该投影机的坐标系来看该光点在该屏幕上的坐标位置。

6.如权利要求1所述的影像感测器群组的定位方法，其中该些影像感测器的视角为相同。

7.如权利要求1所述的影像感测器群组的定位方法，其中该些影像感测器的视角为不同。

8.如权利要求1所述的影像感测器群组的定位方法，其中该些影像感测器的解析度为相同。

9.如权利要求1所述的影像感测器群组的定位方法，其中该些影像感测器的解析度为不同。