CN103885646B - 光学式触控装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学式触控装置及其操作方法。所述光学式触控装置的操作方法包括有下列步骤：利用所述发光单元发出光源以照射对象；利用所述影像感测装置获取所述对象反射所述光源的影像；选取所述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素；对所选取的像素依所述影像的第一坐标轴、所述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序；从排序出来的像素中再取前面预定比例的像素来当作所述对象的对象影像；以及根据所述预定比例的像素的像素位置或搭配以像素亮度为权重的方式来计算所述对象影像的重心。本发明还公开一种光学式触控装置。本发明提供的光学式触控装置及其操作方法所取得的重心判断结果不会导致后端电路执行错误的操作。

Description

光学式触控装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及光学触控的技术领域，且特别是有关于一种光学式触控装置及其操作方法。

背景技术

现有的光学式触控装置采用发光装置发出光源来照射使用者的手部，并采用影像感测装置来获取所述手部反射所述光源的影像，进而计算所获取影像中的手部影像(即手掌部分的影像)的重心。如此一来，后端电路便可依据光学式触控装置所计算出的重心来执行对应操作，例如是控制屏幕上的光标(cursor)的位移。

然而，这种光学式触控装置有一缺点，就是当使用者的手部连同手臂都进入影像感测装置所获取的影像中时，光学式触控装置便会去计算手部影像及手臂影像二者共同的重心，导致后端电路执行错误的操作，例如是让屏幕上的光标移动到错误的位置。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种光学式触控装置，其仅会计算所需的对象影像的重心，因而不会产生习知技术的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，所述附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

本发明提供一种光学式触控装置，其仅会计算所需的对象影像的重心，因而不会产生习知技术的问题。

本发明另提供一种对应于上述光学式触控装置的操作方法。

本发明提出一种光学式触控装置，其包括有发光单元、影像感测装置与处理电路。所述的发光单元用于发出光源以照射对象。所述的影像感测装置用于获取上述对象反射上述光源的影像。至于所述的处理电路，其电性连接上述影像感测装置，以取得上述影像，并用于选取上述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素，以对所选取的像素依上述影像的第一坐标轴、上述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序。所述的处理电路还用于从排序出来的像素中再取前面预定比例的像素来当作上述对象的对象影像，并根据上述预定比例的像素的像素位置，或根据上述预定比例的像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算上述对象影像的重心。

本发明另提出一种光学式触控装置的操作方法。所述的光学式触控装置包括有发光单元与影像感测装置。所述的操作方法包括有下列步骤：利用上述发光单元发出光源以照射对象；利用上述影像感测装置获取上述对象反射上述光源的影像；选取上述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素；对所选取的像素依上述影像的第一坐标轴、上述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序；从排序出来的像素中再取前面预定比例的像素来当作上述对象的对象影像；以及根据上述预定比例的像素的像素位置，或根据上述预定比例的像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算上述对象影像的重心。

本发明解决前述问题的方式，乃是先发出光源以照射物件；接着，利用上述影像感测装置获取上述对象反射上述光源的影像；然后，选取上述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素；再接着，对所选取的像素依上述影像的第一坐标轴、上述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序；然后，从排序出来的像素中再取前面预定比例的像素来当作上述对象的对象影像；最后，根据上述预定比例的像素的像素位置，或根据上述预定比例的像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算上述对象影像的重心。由上述可知，本发明仅会计算所需的对象影像的重心，因而不会产生习知技术的问题。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能还明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为电子装置的侧面剖视示意图。

图2为图1的影像感测装置所获取到的其中一种影像的示意图。

图3为处理电路在其中一步骤所选取到的像素。

图4为处理电路在其中一步骤所选取到的像素。

图5为影像感测装置所获取的影像与屏幕的示意图。

图6为依照本发明一实施例的光学式触控装置的操作方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够还加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

需要说明的是，为了图示的清楚起见，本发明的附图仅显示了与本发明的创作点相关的结构特征，而对于其他的结构特征则进行了省略。

图1为电子装置的侧面剖视示意图。图1中的标号100所指的即为所述的电子装置，此电子装置100例如是智能型手机、平板计算机、笔记本电脑的类的便携型电子装置，或者是其他具运算功能的电子装置，例如是多媒体播放装置。而如图1所示，此电子装置100采用了依照本发明一实施例的光学式触控装置110，而此光学式触控装置110电性连接电子装置100内部的处理器120(其可视为光学式触控装置110的后端电路)。

光学式触控装置110包括发光单元112、影像感测装置114与处理电路116。发光单元112用于发出光源以照射使用者的手部(如标号130所示)。而影像感测装置114用于获取手部130反射所述光源的影像。至于处理电路116，其电性连接影像感测装置114，以取得影像感测装置114所获取到的影像。进一步地，处理电路116还可以电性连接发光单元112，以控制发光单元112的开启或关闭，甚至是控制光源的亮度。

以下将以图2所示的影像来举例说明处理电路116的动作方式。请参照图2，其为图1的影像感测装置114所获取到的其中一种影像的示意图。此影像是由多个像素所组成，例如是由800×600个像素所组成。为了说明的方便，图2所示的影像仅以四种不同的亮度来表示的，包含有：最亮(如不具任何花纹的区域)、次亮(如以点所形成的区域)、次暗(如以斜线所形成的区域)以及最暗(如以交叉线所形成的区域)。最亮的区域具有第一亮度值，次亮的区域具有第二亮度值，次暗的区域具有第三亮度值，而最暗的区域具有第四亮度值。此外，图2中的标号202是指手部影像及手臂影像。在图2中，手部影像及手臂影像202之所以会呈现出三种不同的亮度，是因为这三种不同亮度所对应的手部部位及手臂部位与发光单元112的距离不同所致；而手部影像及手臂影像202的外的区域之所以会呈现最暗的亮度，则是因为对应的空间中不存在物体来反射所述光源所致。

请同时参照图1与图2。处理电路116在透过影像感测装置114取得图2所示的影像后，便会去选取此影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素。此亮度临界值可依实际的设计需求来决定。假设此亮度临界值介于所述第一亮度值与所述第二亮度值之间，那么处理电路116在此步骤所选取到的像素，便会是最亮的区域(即不具任何花纹的区域)里的所有像素。图3即为处理电路116在此步骤所选取到的像素。在图3中，所示的影像搭配直角坐标系统来显示，且此影像中位于左上角的像素位于直角坐标系统的原点(以P来标号)，然而此图所示的影像与直角坐标系统的位置关系仅是用于举例，并非用于限制本发明。

请同时参照图1与图3，处理电路116在取得所述的最亮区域(如图3中的不具任何花纹的区域)里的所有像素的后，处理电路116便会对所选取的像素依影像的X轴、影像的Y轴或像素亮度来进行排序。以依Y轴来进行排序而言，处理电路116例如可以是依由上至下、由左至右的方式来对所选取的像素进行排序。当然，排序的方式需依可能的成像方式而事先设定好。以图4所示的影像为例，处理电路116在选取到最亮区域(如图4中的不具任何花纹的区域)里的所有像素的后，便可依X轴(例如是由左至右、由上至下的方式)来对所选取的像素进行排序。而以图3所示的例子而言，依Y轴来进行排序，且是依由上至下的方式来进行排序，是较理想的选择。

请再同时参照图1与图3，假设处理电路116已依所述的由上至下、由左至右的方式对所选取的像素排序完毕，那么处理电路116便会从排序出来的像素中再取前面预定比例的像素来当作所需的对象影像。以图3为例，排序出来的像素均位于Y”与原点P的间，而所述前面预定比例的像素则是位于Y’与原点P的间。如此一来，处理电路116就仅会取得手指影像，并可将所述手指影像当作其所需的对象影像，而手部影像的其他部分、手臂影像及其他非相关影像便予以滤除。所述预定比例可依实际的设计需求来决定，举例来说，处理电路116可以是从排序出来的像素中取前面20％的像素。而在取得所需的对象影像后，处理电路116便会根据此对象影像中像素的像素位置，或是根据此对象影像中像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算此对象影像的重心。以此例来说，处理电路116用于计算所取得的手指影像的重心，且是以手指影像中像素的像素位置来计算此手指影像的重心。然而，在其他实施方式中，处理电路116也可以是以手指影像中像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算此手指影像的重心。值得注意的是，以此方式所计算出的重心为平均重心。以下将列出以像素亮度为权重来计算所需的影像重心的计算式：

$X_A=\frac{(X_1\×L_1)+(X_2\×L_2)+...+(X_N\×L_N)}{L_1+L_2+...+L_N}......\left(1\right)$

$Y_A=\frac{(Y_1\×L_1)+(Y_2\×L_2)+...+(Y_N\×L_N)}{L_1+L_2+...+L_N}......\left(2\right)$

其中，X_A为平均重心的X坐标，Y_A为平均重心的Y坐标，X₁～X_N分别为所取得的对象影像中像素的像素位置的X坐标，L₁～L_N分别为所取得的对象影像中像素的像素亮度，Y₁～Y_N分别为所取得的对象影像中像素的像素位置的Y坐标。此外，N为自然数，其表示所取得的对象影像中像素总数。

在计算出所需的对象影像的重心后，处理电路116便可以对应输出重心信息GS来作为重心判断结果，以便电子装置100内部的处理器120可依照此重心判断结果来控制电子装置100执行对应的操作。假设此电子装置100具有屏幕(未画出)，那么处理器120便可依照此重心判断结果来控制此屏幕上的光标的位移。

由上述的描述可知，当使用者的手部连同手臂都进入影像感测装置114所获取的影像中时，光学式触控装置110并不会去计算手部影像及手臂影像二者共同的重心，而是仅会去计算所需的对象影像的重心，因此其所取得的重心判断结果不会导致后端电路执行错误的操作，例如是让屏幕上的光标移动到错误的位置。

请再参照图1，假设电子装置100具有屏幕(未画出)，而此屏幕的分辨率不同于影像感测装置114所获取的影像的分辨率时，那么处理电路116还可以是依据其所计算出的重心在影像感测装置114所获取的影像中的相对位置来换算光标在所述屏幕上的相对位置，以便处理器120可依照处理电路116的换算结果来控制此光标的移动。

当然，处理电路116还可以是依据其所计算出的重心的移动向量乘上另一预设比例的结果来换算所述光标的移动向量，以便处理器120可依照处理电路116的换算结果来控制所述光标的移动。如此一来，就可以达成使光标的移动速度比用户的手部移动速度还快的效果。而所述的另一预定比例可依实际的设计需求来决定。另外，处理电路116也可以是进一步依据其所计算出的重心所处的位置相对于影像感测装置114所获取的影像的中心位置的位置向量乘上再另一预设比例的结果来换算所述光标的移动向量，以便处理器120可依照处理电路116的换算结果来控制所述光标的移动。如此一来，就可以达成即使使用者的手部未持续移动，光标却仍可持续移动的效果。而所述的再另一预定比例同样可依实际的设计需求来决定。此外，值得一提的是，处理电路116还可进一步包括有低通滤波器116-2，以利用此低通滤波器116-2来平滑化所述光标在所述屏幕上的移动。

另外，为了解决所述光标没办法移动到所述屏幕的边缘的问题，处理电路116还可以是依据其所计算出的重心在影像感测装置114所获取的影像中的默认区域的相对位置来换算所述光标在所述屏幕上的相对位置，以图5来说明的。图5为影像感测装置114所获取的影像与所述屏幕的示意图。在图5中，标号510表示影像感测装置114所获取到的影像，标号512表示所述的默认区域，标号516表示处理电路116所需的对象影像，而标号520表示所述的屏幕。在此例中，默认区域512的形状为平行四边形，且默认区域512的中心点位于影像510的中心点(如标号514所示)，然此并非用于限制本发明。此外，为了说明的方便，以下将假设对象影像516的重心位于默认区域512的边缘。

请参照图5，当对象影像516位于影像感测装置114所获取的影像510的边缘时，由于对象影像516本身需具备定的尺寸(因为尺寸太小时就会被处理电路116当作噪声而滤除)，因此若是处理电路116在计算出对象影像516的重心后，便依据其所计算出的重心在影像感测装置114所获取的影像510中的相对位置来换算所述光标在屏幕520上的相对位置时，那么所述光标会离屏幕520的边缘还有一段不小的距离。然而，若是处理电路116在计算出对象影像516的重心后，便改成以其所计算出的重心在默认区域512的相对位置来换算所述光标在所述屏幕520上的相对位置时，那么所述光标便可位于屏幕520的边缘。

根据以上的教示，本领域具有通常知识者当可归纳出前述光学式触控装置的一些基本操作步骤，依如图6所示。图6为依照本发明一实施例的光学式触控装置的操作方法的流程图。所述的光学式触控装置包括有发光单元与影像感测装置，而所述的操作方法包括有下列步骤：利用所述发光单元发出光源以照射对象(如标号S602所示)；利用所述影像感测装置获取所述对象反射所述光源的影像(如标号S604所示)；选取所述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素(如标号S606所示)；对所选取的像素依所述影像的第一坐标轴、所述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序(如标号S608所示)；从排序出来的像素中再取前面预定比例的像素来当作所述对象的对象影像(如标号S610所示)；以及根据所述预定比例的像素的像素位置，或根据所述预定比例的像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算所述对象影像的重心(如标号S612所示)。

综上所述，本发明解决前述问题的方式，乃是先发出光源以照射物件；接着，利用上述影像感测装置获取上述对象反射上述光源的影像；然后，选取上述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素；再接着，对所选取的像素依上述影像的第一坐标轴、上述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序；然后，从排序出来的像素中再取前面预定比例的像素来当作上述对象的对象影像；最后，根据上述预定比例的像素的像素位置，或根据上述预定比例的像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算上述对象影像的重心。由上述可知，本发明仅会计算所需的对象影像的重心，因而不会产生习知技术的问题。

本文中应用了具体个例对本发明的光学式触控装置及其操作方法的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变的处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (20)

1.一种光学式触控装置，其特征在于，包括：

发光单元，用于发出光源以照射对象；

影像感测装置，用于获取所述对象反射所述光源的影像；及

处理电路，电性连接所述影像感测装置，以取得所述影像，并用于选取所述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素，以对所选取的像素依所述影像的第一坐标轴、所述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序，所述处理电路还用于从排序出来的像素中再取前面第一预定比例的像素来当作所述对象的对象影像，并根据所述第一预定比例的像素的像素位置，或根据所述第一预定比例的像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算所述对象影像的重心。

2.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还依据所述重心在所述影像中的相对位置来换算光标在屏幕上的相对位置。

3.如权利要求2所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还包括有低通滤波器，所述低通滤波器用于平滑化所述光标在所述屏幕上的移动。

4.如权利要求2所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还依据所述重心的移动向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。

5.如权利要求2所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还依据所述重心所处位置相对于所述影像的中心位置的位置向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。

6.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还依据所述重心在所述影像中的默认区域的相对位置来换算光标在屏幕上的相对位置。

7.如权利要求6所述的光学式触控装置，其特征在于，所述默认区域的形状为平行四边形，且所述默认区域的中心点位于所述影像的中心点。

8.如权利要求6所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还包括有低通滤波器，所述低通滤波器用于平滑化所述光标在所述屏幕上的移动。

9.如权利要求6所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还依据所述重心的移动向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。

10.如权利要求6所述的光学式触控装置，其特征在于，所述处理电路还依据所述重心所处位置相对于所述影像的中心位置的位置向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。

11.一种光学式触控装置的操作方法，所述光学式触控装置包括有发光单元与影像感测装置，其特征在于，所述操作方法包括：

利用所述发光单元发出光源以照射对象；

利用所述影像感测装置获取所述对象反射所述光源的影像；

选取所述影像中亮度大于或等于亮度临界值的所有像素；

对所选取的像素依所述影像的第一坐标轴.所述影像的第二坐标轴或像素亮度进行排序；

从排序出来的像素中再取前面第一预定比例的像素来当作所述对象的对象影像；以及

根据所述第一预定比例的像素的像素位置，或根据所述第一预定比例的像素的像素位置并以像素亮度为权重来计算所述对象影像的重心。

12.如权利要求11所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括依据所述重心在所述影像中的相对位置来换算光标在屏幕上的相对位置。

13.如权利要求12所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括以低通滤波器来平滑化所述光标在所述屏幕上的移动。

14.如权利要求12所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括依据所述重心的移动向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。

15.如权利要求12所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括依据所述重心所处位置相对于所述影像的中心位置的位置向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。

16.如权利要求11所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括依据所述重心在所述影像中的默认区域的相对位置来换算光标在屏幕上的相对位置。

17.如权利要求16所述的操作方法，其特征在于，所述默认区域的形状为平行四边形，且所述默认区域的中心点位于所述影像的中心点。

18.如权利要求16所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括以低通滤波器来平滑化所述光标在所述屏幕上的移动。

19.如权利要求16所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括依据所述重心的移动向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。

20.如权利要求16所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括依据所述重心所处位置相对于所述影像的中心位置的位置向量乘上第二预设比例的结果来换算所述光标的移动向量。