CN103853321B - 具有指向功能的可携式电脑及指向系统 - Google Patents

Abstract

一种指向系统，包含第一图像传感器、第二图像传感器和处理单元。所述第一图像传感器用以获取第一图像。所述处理单元根据所述第一图像识别预设手势，当识别出所述预设手势时根据所述第二图像传感器获取的第二图像判断点击事件。

Description

具有指向功能的可携式电脑及指向系统

技术领域

本发明是关于一种指向系统，特别是关于一种不需搭配触控面板且具有指向功能的可携式电脑及指向系统。

背景技术

目前生物识别技术已逐渐成熟，其中人脸识别技术主要是利用图像传感器获取人脸图像和利用处理单元计算所述人脸图像的特征量并与预先储存的特征量进行比对，以识别所述人脸图像所代表的身分。

利用相同的演算法，所述处理单元也可根据所述图像传感器所获取的手势图像计算物体特征量，并与预先储存的手势特征量进行比对，以识别所述手势图像是否符合特定手势。

已知具有指向功能的可携式电脑虽可搭配触控面板来实现指向功能，然而使用触控面板会提高可携式电脑的制造成本。

有鉴于此，本发明还提出一种具有指向功能的可携式电脑和指向系统，其可利用可携式电脑本身具有的网络摄像机搭配额外红外光图像传感器来实现触控功能，因而不需使用触控面板。

发明内容

本发明的目的在提供一种具有指向功能的可携式电脑和指向系统，其利用演算法的方式来实现指向功能而无需使用触控面板，借此降低系统成本。

本发明另一目的在提供一种具有指向功能的可携式电脑和指向系统，其根据预设手势进入指向模式，并于所述指向模式执行光标控制和点击操作。

本发明提供一种可携式电脑，包含显示屏、第一图像传感器、第二图像传感器以及处理单元。所述显示屏显示有光标。所述第一图像传感器用以获取第一图像。所述第二图像传感器用以获取第二图像。所述处理单元用以根据所述第一图像识别预设手势，当识别出所述预设手势时启动所述第二图像传感器并根据所述第一图像的手势位置控制所述光标和根据所述第二图像判断点击事件。

本发明还提供一种指向系统，该指向系统包含第一图像传感器、第二图像传感器以及处理单元。所述第一图像传感器用以获取第一图像。所述第二图像传感器用以获取第二图像。所述处理单元用以根据所述第一图像识别预设手势，当识别出所述预设手势时根据所述第二图像判断点击事件。

本发明还提供一种可携式电脑，包含多个按键、第一图像传感器、第二图像传感器以及处理单元。所述第一图像传感器用以获取第一图像。所述第二图像传感器用以获取第二图像。所述处理单元用以根据所述第一图像识别预设手势并根据所述第二图像判断点击事件；其中，所述处理单元未识别出所述预设手势前所述可携式电脑回应所述按键的输入资料，所述处理单元识别出所述预设手势后所述可携式电脑回应所述点击事件的输入资料。

一实施例中，所述第一图像传感器可为网络摄像机或红外光图像传感器；所述第二图像传感器可为红外光图像传感器。

一实施例中，红外光光源可相对所述第二图像传感器的图像获取而操作。例如，所述红外光光源轮流以第一亮度和第二亮度发光，所述第二图像传感器相对所述第一亮度获取亮图像并相对所述第二亮度获取暗图像，所述处理单元则计算所述亮图像和所述暗图像的差分图像并据此判断点击事件。

一实施例中，所述第二图像传感器包含线性图像传感阵列，例如长度为750个像素而宽度为1-6个像素等呈类似直线的图像传感阵列以形成线性感测视野（linear field ofview）。

一实施例中，储存单元可用以储存所述预设手势相关的资料(information)。

本发明实施例的可携式电脑和指向系统中，所述处理单元未识别出所述预设手势前所述第二图像传感器可被开启或被关闭。当所述第二图像传感器一直被开启时，所述处理单元未识别出所述预设手势前，所述处理单元可忽略所述第二图像传感器所获取的图像资料。

本发明实施例的可携式电脑和指向系统中，当不存在环境光的影响时，所述光源可以固定亮度照明所述第二图像传感器的视野范围，而所述处理单元则不针对第二图像进行差分运算。

附图说明

图1显示本发明实施例的可携式电脑的示意图；

图2显示本发明实施例的指向系统的方块示意图；

图3显示本发明实施例的第一图像传感器的操作示意图；

图3A显示图3的第一图像传感器获取的第一图像的示意图；

图4显示本发明实施例的第二图像传感器的操作示意图，其中手指未进入所述第二图像传感器的视野；

图4A显示图4的第二图像传感器获取的第二图像的示意图；

图5显示本发明实施例的第二图像传感器的操作示意图，其中手指已进入所述第二图像传感器的视野；

图5A显示图5的第二图像传感器获取的第二图像的示意图；

图6显示本发明实施例的第二图像传感器的图像获取和光源点亮的示意图；

图7显示本发明实施例的指向系统的运作方法的流程图。

附图标记说明

1可携式电脑 111按键区

112显示屏 1121光标

120指向系统 121第一图像传感器

121V视野范围 122第二图像传感器

122V视野范围 123、123′光源

124处理单元 125储存单元

F₁第一图像 F₂、F₂′第二图像

I₉、I₉′物体图像 S₂₁-S₂₃步骤。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。于本发明的说明中，相同的构件是以相同的符号表示，在此提前说明。

请参照图1和2所示，图1显示本发明实施例的具有指向功能的可携式电脑1的示意图；图2显示本发明实施例的指向系统120的方块示意图。本发明实施例的可携式电脑1包含按键区111、显示屏112以及指向系统120。图2显示所述指向系统120结合于所述可携式电脑1。所述显示屏112和所述按键区111例如分别设置于所述可携式电脑1的上盖和下盖。必须说明的是，所述显示屏112和所述按键区111的位置可根据所述可携式电脑1的操作方式而设置，并无特定限制。

所述按键区111包含多个按键，所述按键可包含已知键盘所常用的按键，并无特定限制。使用者即利用所述些按键作为一种输入介面。

所述显示屏112可使用液晶显示面板或其他适当显示面板，并无特定限制。所述显示屏112可显示光标1121以供使用者操控。可以了解的是，所述显示屏112所显示的画面是相应于所述可携式电脑1所执行的应用程式。

本实施例中，所述指向系统120可用以取代触控面板以执行指向功能（pointingfunction），以作为所述可携式电脑1的另一个输入介面。如图2所示，所述指向系统120包含第一图像传感器121、第二图像传感器122、至少一光源123、处理单元124和储存单元125；其中，所述处理单元124可为所述可携式电脑1的中央处理器（CPU），所述储存单元125可为所述可携式电脑1的储存体或独立的储存体（memory）。

所述第一图像传感器121可为可见光图像传感器或红外光图像传感器，以第一取样频率连续获取第一图像F₁；其中，当所述第一图像传感器121为红外光图像传感器时，所述指向系统120（所述可携式电脑1）可还包含红外光光源123′，用以照明所述第一图像传感器121的视野范围121V。当使用者的手9进入所述视野范围121V内时（如图3所示），所述第一图像F₁则包含物体图像I₉（如图3A所示）。为了避免另外增加所述可携式电脑1的元件数目，所述第一图像传感器121也可直接使用所述可携式电脑1本身的网络摄像机，且其视野范围121V是朝向使用者的方向（或朝向所述显示屏112的垂直方向）；此时，若所述网络摄像机并非红外光图像传感器，所述光源123′则可不予实施。其他实施例中，所述第一图像传感器121也可为另外设置且独立于网络摄像机的图像传感器，并无特定限制。所述第一图像传感器121较佳设置于所述显示屏112的周围。

所述第二图像传感器122较佳为红外光图像传感器，以第二取样频率连续获取第二图像F₂；其中，所述第二取样频率可等于或不等于所述第一取样频率。所述第二图像显示器122较佳设置于所述按键区111周围，其视野范围122V较佳朝向所述按键区111的上方，例如垂直向上或倾斜一定角度。本发明实施例中，由于所述第二图像显示器122主要用以获取使用者点击的图像，因此较佳包含线性图像传感阵列用以获取线性范围的图像；其中，所述线性是指所述图像传感阵列的长度方向和宽度方向的像素数目比例很大，例如750:1-750:6，以形成近似直线的视野范围122V，如图4和图5所示。

例如图4中，当使用者的手指未进入所述视野范围122V时，所述第二图像传感器122所获取的第二图像F₂未包含任何物体图像，如图4A所示。例如图5中，当使用者的手指已进入所述视野范围122V时，所述第二图像传感器122所获取的第二图像F₂′则包含至少一物体图像I₉′，如图5A所示。可以了解的是，虽然图5A中是显示所述第二图像F₂′包含单一物体图像I₉′，但本发明并不以此为限，所述第二图像中所包含的物体图像的图像数目是根据所述预设手势而定，例如也可能包含多个物体图像。

为了消除环境光影响所述第二图像传感器122所获取的第二图像F₂（F₂′）的图像品质，所述指向系统120（所述可携式电脑1）较佳包含光源123用以照明所述第二图像传感器122的视野范围122V。此外，为了避免使用者于使用所述可携式电脑1时受其影响，所述光源123较佳为红外光光源并相对所述第二图像传感器122的图像获取而运作。

例如参照图6所示，其显示本实施例中所述第二图像传感器122的图像获取以及所述光源123的点亮的示意图。所述第二图像传感器122例如可以固定的取样频率获取图像，所述光源123轮流以第一亮度B₁和第二亮度B₂相对所述第二图像传感器122的图像获取发光；其中，所述第二亮度B₂可小于所述第一亮度B₁且所述第二亮度B₂可为零亮度或非零亮度。借此，所述第二图像传感器122可相对所述第一亮度B₁获取亮图像F_B并可相对所述第二亮度B₂获取暗图像F_D。必须说明的是，此处所谓亮图像F_B是指相对所述光源123以较亮亮度发光时所获取的图像而所谓暗图像F_D是指相对所述光源123以较暗亮度发光（或不发光）时所获取的图像。由于亮暗图像中均包含固定不动的环境光图像，因此当所述亮图像F_B减去所述暗图像F_D时，即可消除环境光图像并仅留下物体图像，例如图5A的物体图像I₉′。

所述处理单元124用以根据所述第一图像F₁识别预设手势，其中所述预设手势可以如图3、4和5所示的伸出食指向前的手势，但也可以使用其他预设手势（例如伸出食指和中指向前、伸出拇指和食指向前或同时伸出三指向前等手势），只要预先将所述预设手势相关的资料储存于所述储存单元125中以供所述处理单元124进行比对即可，并无特定限制。当所述处理单元124识别出所述预设手势时，则进入指向模式。

所述指向模式中，所述第二图像传感器122被启动，所述处理单元124则可根据所述第一图像F₁的手势位置相对控制所述光标1121并根据所述第二图像F₂判断点击事件（click event）。

例如图3A中，所述处理单元124可根据所述第一图像F₁中手势位置计算物体二维坐标（x,y）以作为光标坐标，所述显示屏112则可根据所述光标坐标显示光标1121并根据所述二维坐标的坐标变化移动所述光标1121；其中，所述物体坐标例如可为物体图像I₉的重心或中心，而根据物体图像计算物体位置的方式已为已知，故于此不再赘述。

例如图5A中，当所述第二图像F₂包含物体图像I₉′时，所述处理单元124则判断点击事件发生。如前所述，为了消除环境光图像，所述处理单元124另可根据所述第二图像传感器122所获取的亮暗图像计算差分图像（differential image），而当所述处理单元124识别出所述差分图像包含物体图像（例如图5A此时可为差分图像），则可判断点击事件发生。

换句话说，所述处理单元124未根据所述第一图像F₁识别出预设手势前，所述可携式电脑1可操作于按键操作模式，也即此时所述可携式电脑1回应所述按键的输入资料，例如将按键输入显示于所述显示屏112；当所述处理单元124根据所述第一图像F₁识别出预设手势后，所述可携式电脑1可操作于指向模式，也即此时所述可携式电脑1回应所述点击事件的输入资料和/或所述二维坐标资料，例如执行被点选的图示（icon）和/或于所述显示屏112上移动光标1121。

一实施例中，在所述处理单元124未根据所述第一图像F₁识别出预设手势前，所述第二图像传感器122被关闭，因此所述处理单元124仅需处理所述第一图像F₁。另一实施例中，在所述处理单元124未根据所述第一图像F₁识别出预设手势前，所述第二图像传感器122被开启以获取第二图像F₂，只是所述处理单元124忽略而不处理所述第二图像F₂。

可以了解的是，当所述第二图像传感器122未被开启时，所述光源123则被关闭；而当所述第二图像传感器122持续被开启，所述光源123可在所述处理单元124识别出所述预设手势后才开始运作。

此外，当不存在环境光的影响时，可不执行消除环境光机制；也即，所述光源123可以固定亮度配合所述第二图像传感器122的图像获取运作以照明所述第二图像传感器122的视野范围122V，所述处理单元124也不计算差分图像。

请参照图7所示，其显示本发明实施例的指向系统的运作方法的流程图，包含下列步骤：以第一图像传感器获取第一图像（步骤S₂₁）；判断预设手势（步骤S₂₂）；以及当未识别出所述预设手势时，重新获取第一图像；当识别出所述预设手势时，进入指向模式（步骤S₂₃）。

步骤S₂₁-S₂₂：本发明实施例的指向系统要进入指向模式前，必须先判断触发机制，即利用所述处理单元124判断所述第一图像传感器121所获取的第一图像F₁是否包含预设手势；其中，如前所述所述预设手势的相关资料（例如手势特征量）是预先储存于所述储存单元125中。若所述处理单元124持续未识别出所述预设手势，则重复执行步骤S₂₁-S₂₂。

步骤S₂₃：当进入指向模式时，所述处理单元124识别两种图像资料并执行两种功能。一种功能为根据所述第一图像传感器121所获取的第一图像F₁计算物体图像的二维坐标，如图3A所示的（x,y），（步骤S₂₃₁）；当所述指向系统120应用于包含显示屏112的可携式电脑1时，所述处理单元124则可根据所述二维坐标或所述二维坐标的坐标变化进行光标操控（步骤S₂₃₁₁）。另一种功能为根据所述第二图像传感器122所获取的第二图像F₂判断点击事件；也即，当所述第二图像F₂出现物体图像I₉′时则判断所述点击事件发生，如图5A所示（步骤S₂₃₂-S₂₃₂₂）。如前所述，当指向模式包含消除环境光机制时，所述处理单元124则计算亮暗图像的差分图像且当所述差分图像出现物体图像时则判断所述点击事件发生。借此，使用本实施例的指向系统的可携式电脑则不需使用触控面板也可达成触控功能。

此外，本发明实施例中所述点击事件可为单击事件（single click）或多击事件（multi click）。例如，所述处理单元124可于预设时间内判断点击次数以判断使用者是进行单击触控或多击触控，以实现直觉操作（instinctoperation）的目的。

综上所述，已知可携式电脑需搭配触控面板方能执行指向功能。本发明另提出一种可携式电脑（图1）和指向系统（图2），其系利用演算法来达成触控功能，因而不需搭配触控面板以降低整体成本。

虽然本发明通过以前述实施例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种可携式电脑，该可携式电脑包含：

显示屏，显示有光标；

第一图像传感器，设置在所述可携式电脑的第一面上，用以获取包含手的第一图像；

第二图像传感器，设置在所述可携式电脑的第二面上，用以获取包含所述手的手指的第二图像，其中所述第一面不同于所述第二面；以及

处理单元，用以根据所述第一图像识别所述手的预设手势、当识别出所述预设手势时启动所述第二图像传感器、并根据所述第一图像的手势位置控制所述光标和当所述第二图像包含所述手的所述手指时判断点击事件。

2.根据权利要求1所述的可携式电脑，其中所述第一图像传感器为网络摄像机，所述第二图像传感器为红外光图像传感器。

3.根据权利要求2所述的可携式电脑，该可携式电脑还包含红外光光源，该红外光光源相对所述第二图像传感器的图像获取而操作。

4.根据权利要求3所述的可携式电脑，其中所述红外光光源轮流以第一亮度和第二亮度发光，所述第二图像传感器相对所述第一亮度获取亮图像并相对所述第二亮度获取暗图像，所述处理单元还计算所述亮图像和所述暗图像的差分图像。

5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的可携式电脑，该可携式电脑还包含按键区，其中所述第一图像传感器设置于所述显示屏周围，而所述第二图像显示器设置于所述按键区周围。

6.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的可携式电脑，其中所述第二图像传感器包含线性图像传感阵列，该线性图像传感阵列包含长度和宽度，所述长度大于所述宽度，所述处理单元用以判断所述手指在所述宽度方向的点击事件。

7.一种指向系统，该指向系统包含：

第一图像传感器，设置在第一面上，用以获取包含手的第一图像；

第二图像传感器，设置在第二面上，用以获取包含所述手的手指的第二图像，其中所述第一面不同于所述第二面；以及

处理单元，用以根据所述第一图像识别所述手的预设手势，当识别出所述预设手势时启动所述第二图像传感器并根据所述第二图像中所述手的所述手指判断点击事件。

8.根据权利要求7所述的指向系统，该指向系统还包含红外光光源，该红外光光源相对所述第二图像传感器的图像获取而操作。

9.根据权利要求8所述的指向系统，其中所述红外光光源轮流以第一亮度和第二亮度发光，所述第二图像传感器相对所述第一亮度获取亮图像并相对所述第二亮度获取暗图像，所述处理单元还计算所述亮图像和所述暗图像的差分图像。

10.根据权利要求9所述的指向系统，其中当所述处理单元识别出所述差分图像包含物体图像时，则判断所述点击事件发生。

11.根据权利要求7-10中任一项权利要求所述的指向系统，其中所述第二图像传感器包含线性图像传感阵列。

12.根据权利要求7-10中任一项权利要求所述的指向系统，其中所述第一图像传感器为可见光图像传感器或红外光图像传感器。

13.根据权利要求7-10中任一项权利要求所述的指向系统，其中所述处理单元还根据所述第一图像计算二维坐标。

14.一种可携式电脑，该可携式电脑包含：

多个按键；

第一图像传感器，设置在所述可携式电脑的第一面上，用以获取包含手的第一图像；

第二图像传感器，设置在所述可携式电脑的第二面上，用以获取包含所述手的手指的第二图像，其中所述第一面不同于所述第二面；以及

处理单元，用以根据所述第一图像识别所述手的预设手势并当所述第二图像包含所述手的所述手指时判断点击事件；

其中，在所述处理单元未识别出所述预设手势之前所述可携式电脑回应所述按键的输入资料，在所述处理单元识别出所述预设手势之后所述可携式电脑回应所述点击事件的输入资料。

15.根据权利要求14所述的可携式电脑，其中所述第一图像传感器为网络摄像机，所述第二图像传感器为红外光图像传感器。

16.根据权利要求15所述的可携式电脑，该可携式电脑还包含红外光光源，该红外光光源相对所述第二图像传感器的图像获取而操作。

17.根据权利要求16所述的可携式电脑，其中所述红外光光源轮流以第一亮度和第二亮度发光，所述第二图像传感器相对所述第一亮度获取亮图像并相对所述第二亮度获取暗图像，所述处理单元还计算所述亮图像和所述暗图像的差分图像。

18.根据权利要求14-17中任一项权利要求所述的可携式电脑，其中当所述处理单元识别出所述预设手势时，还根据所述第一图像计算光标坐标。

19.根据权利要求14-17中任一项权利要求所述的可携式电脑，该可携式电脑还包含储存单元，该储存单元用以储存所述预设手势相关的资料。

20.根据权利要求14-17中任一项权利要求所述的可携式电脑，其中在所述处理单元未识别出所述预设手势之前，所述第二图像传感器被开启或被关闭。