CN104777927B - 影像式触控装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种影像式触控装置及其控制方法。影像式触控装置包括至少两个范围标示器、至少一个影像撷取装置及处理装置。各范围标示器包括提示单元以及接触感测器，其中提示单元用以标示触控面。影像撷取装置撷取包括范围标示器的影像。处理器连接影像撷取装置，且用以接收影像。此方法藉由处理装置依据影像中的提示单元以辨识触控面。当接触感测器侦测操作物碰触到触控面时，范围标示器利用提示单元产生接触信息。处理装置依据影像以判断接触信息，且通过影像判断操作物于触控面的位置。

Description

影像式触控装置及其控制方法

技术领域

本发明是有关于一种影像式触控装置，且特别是有关于一种藉由范围标示器来标示触控面的影像式触控装置及其控制方法。

背景技术

随着触控技术的日新月异，触控装置逐渐成为诸如笔记型电脑、手机、平板电脑或是可携式多媒体播放器等电子装置的基本配备，亦取代传统键盘或实体按键而形成新一代的输入装置的发展趋势。电子设备上常见的触控装置有电容式（capacitive）、电阻式（resistive）以及光学式（optical）触控装置等。

现有的触控技术通常会提供经设计、修改、制造或架设成特定触控区域的触控装置给操作物来触控，例如：智能型手机或平板电脑上固定大小的触控屏幕。目前的触控技术亦无法提供使用者在任何环境下使用，例如，当使用者处于仅有一面空白墙面的环境时，必须费时另外安装具有触控功能的电视，或是安装具有触控功能的投影机及投影屏幕，而不能立即取得触控功能。并且，其触控区域亦受电视屏幕大小或投影机投射范围及投影屏幕大小所限制。因此，若能研发可调整触控区域尺寸的相关设备时，便能让触控技术的应用范围更加宽广。

发明内容

本发明提供一种影像式触控装置及其控制方法，其可让使用者快速调整触控区域的范围，进而提供使用者更简单的方式来操作触控功能。

本发明提供一种影像式触控装置，此装置包括至少两个范围标示器、至少一个影像撷取装置及处理装置。各范围标示器包括提示单元以及接触感测器，其中提示单元用以标示触控面。影像撷取装置，撷取包括范围标示器的影像。处理器连接影像撷取装置，且用以接收影像，其中此处理装置依据影像中的提示单元以辨识触控面，且当接触感测器侦测操作物碰触到触控面时，范围标示器利用提示单元产生接触信息，处理装置依据影像以判断接触信息，且通过影像判断操作物于触控面的位置。

在本发明的一实施例中，上述的触控面为四边形，处理装置在辨识的触控面中选择此四边形其中一组相对的两边，调整两边以使两边平行，且将调整后的四边形形成校正面来作为触控面。

在本发明的一实施例中，上述的接触感测器判断操作物是否截断散布至触控面上的讯号。

在本发明的一实施例中，上述的各范围标示器包括三个提示单元，且其中此三个提示单元形成直角三角形，此直角三角形中形成直角的两条线段的延伸可与另一范围标示器所形成直角的两条线段的延伸而围绕定义触控面。

在本发明的一实施例中，上述当接触感测器未侦测到操作物碰触到触控面时，范围标示器利用提示单元产生未接触信息，且处理装置依据影像以判断未接触信息，且停止通过影像判断操作物于触控面的位置。

另一观点而言，本发明提供一种影像式触控装置的控制方法，此方法包括下列步骤。撷取包括二个范围标示器的影像，其中此二个范围标示器可标示成触控面。撷取包括此二个范围标示器的影像。接收此影像，且依据影像中的范围标示器以辨识触控面。当范围标示器侦测操作物碰触到触控面时，范围标示器产生接触信息。依据影像以判断接触信息，且通过影像判断操作物于触控面的位置。

在本发明的一实施例中，上述的触控面为四边形，且依据影像中的范围标示器以辨识触控面包括下列步骤。选择此四边形中其中的一组相对的两边，调整两边以使两边平行。将调整后的四边形所形成校正面来作为触控面。

在本发明的一实施例中，上述当范围标示器侦测操作物碰触到触控面时，范围标示器利用产生接触信息包括下列步骤。判断操作物是否截断散布至触控面上的讯号。

在本发明的一实施例中，上述的各范围标示器包括三个提示单元，且其中此三个提示单元形成直角三角形，且其中依据影像中的范围标示器以辨识触控面包括下列步骤。辨识直角三角形中形成直角的两条线段的延伸与另一范围标示器所形成直角的两条线段的延伸而围绕定义触控面。

在本发明的一实施例中，上述依据影像以判断接触信息，且通过影像判断操作物于触控面的位置之后，包括下列步骤。当未侦测到操作物碰触到触控面时，范围标示器产生未接触信息。依据影像以判断未接触信息，且停止通过影像判断操作物于触控面的位置。

基于上述，本发明实施例可提供使用者放置范围标示器以设定触控面，且经由影像撷取装置撷取的影像来辨识触控面的大小及位置等信息。当使用者以操作物碰触此触控面时，经由范围标示器中的提示单元来产生接触信息，以通知处理装置经由影像判断操作物于触控面的位置。藉此，使用者便能依据其需求快速地调整触控区域的大小，进而让使用者可在各种环境中建立具备触控功能的操作环境。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明一实施例说明一种影像式触控装置的方块图。

图2是依据本发明一实施例说明一种影像式触控装置的控制方法的流程图。

图3是依据本发明一实施例说明范围标示器的范例。

图4是依据本发明一实施例说明范围标示器以及影像撷取装置的范例。

图5A及5B是依据本发明一实施例说明触控面的范例。

图6是依据本发明一实施例说明范围标示器中的接触感测器的范例。

图7是依据本发明一实施例说明判断位置的范例。

其中，附图标记说明如下：

100：影像式触控装置

110、115：范围标示器

130：影像撷取装置

150：处理装置

S210～S270：步骤

310～312、611：提示单元

613：处理器

615：接触感测器

670：操作物

L1～L7：线段

A～I：点

具体实施方式

为了能够快速调整触控区域，本发明实施例提出一种影像式触控装置及其控制方法。此触控装置中的范围标示器包括用以标示触控面的提示单元及接触感测器。处理装置依据影像撷取装置撷取的影像来辨识触控面。当接触感测器侦测到操作物时，处理装置便分析影像来判断操作物于触控面的位置。藉此，使用者便能依其所需而快速地调整接触面的大小，以提供使用者更简单的方式来操作触控功能。

图1是依据本发明一实施例说明一种影像式触控装置的100方块图。请参照图1，影像式触控装置100包括范围标示器110、115、影像撷取装置130及处理装置150。

在本实施例中，影像式触控装置100利用影像式（又称，影像辨识式）触控技术。一般而言，电容式（capacitive）、电阻式（resistive）以及光学式（optical）触控装置通常具有固定的触控区域，以供使用者在其触控区域上操作。然而，上述触控技术皆需要通过触控装置本身的实体触控面来感测操作物的位置。应用于本实施例的影像式触控技术可突破实体触控面的限制，更可结合投影机（projector）以将触控区域投影至平面或其他非触控装置本身的触控面，且藉由影像辨识技术来辨识影像撷取装置撷取的影像，以判断操作物操作的位置。本发明实施例的影像式触控装置提供范围标示器给使用者来快速调整所欲的触控面的范围，以方便使用者可在各种环境中建立具备触控功能的操作环境。

为了方便说明，在此将搭配范围标示器110、115以及其内部元件的范例来说明范围标示器110、115，且范围标示器110、115以及其内部元件的范例说明将于稍后叙述。图3是依据本发明一实施例说明范围标示器110、115的范例。图6是依据本发明一实施例说明范围标示器110、115中的接触感测器的范例。请参照图1、图3及图6，在本实施例中，各范围标示器110、115包括提示单元310～312、611以及接触感测器615，其中提示单元310～312、611用以标示触控面。举例而言，提示单元310～312、611可以是发光二极管（Light EmittingDiode；LED）、白炽灯（incandescent lamp）或荧光灯（fluorescent lamp）等发出可见光的光源单元、红外线（Infrared Ray；IR）发射器、X光发射器等发射不可见光的光源单元或其他任何可呈现不同灯光或影像的提示单元310～312、611。范围标示器110、115可利用提示单元310～312、611来呈现多种不同灯光（例如，亮度明暗、色彩等）或影像。多个提示单元310～312、611连线所围成的几何图形可作为接触面，此接触面更可依据使用者的不同摆放位置及角度而改变其范围，接触面的范例将于稍后实施例中说明。

接触感测器615可以是红外线阻断感测器、影像撷取装置、近接感测器（proximitysensor）或其他任何可侦测操作物接触上述触控面的感测器。在一实施例中，范围标示器110、115更可包括中央处理单元（Central Processing Unit；CPU）或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器（Microprocessor）、数字信号处理器（Digital SignalProcessor；DSP）、可程序化控制器、特殊应用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit；ASIC）或其他类似元件或上述元件的组合的处理器来处理本实施例的范围标示器110、115所有作业。

为了方便说明，在此将搭配影像撷取装置130的范例来作说明，且其范例说明将于稍后叙述。图4是依据本发明一实施例说明范围标示器110、115以及影像撷取装置130的范例。请参照图1、图3及图4，影像撷取装置130可以是具备电荷耦合元件（Charge-coupledDevice；CCD）、互补式金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS）等感光元件的摄影机或照相机等影像撷取装置。在本实施例中，影像撷取装置130撷取包括范围标示器110、115的影像。具体而言，由于范围标示器110、115可标示触控面的范围，故将影像撷取装置130设置于可撷取到包括范围标示器110、115中的触控面，以确保操作物（例如，手指、触控笔（stylus）等）于触控面上的触控操作的影像可被撷取。换言之，设置影像撷取装置130的拍摄角度应尽量避免操作物挡住影像撷取装置130所撷取触控面的区域范围。

处理装置150可以是具备中央处理单元或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器、数字信号处理器、可程序化控制器、特殊应用集成电路或其他类似元件或上述元件的组合的处理装置。在本实施例中，处理装置150连接影像撷取装置130，用以接收影像撷取装置130撷取的影像，并分析处理接收的影像。

需说明的是，在本实施例中，影像撷取装置130置于处理装置150上（例如，内嵌或外置），处理装置150更可操作影像撷取装置130的所有作业。在其他实施例中，影像撷取装置130与处理装置150更可以经由通用串行总线（Universal Serial Bus；USB）、IEEE1394总线、网络线（例如，RJ-45、光纤（optical fiber）等）等有线方式连接或无线保真（WirelessFidelity；WiFi）、蓝牙（Bluetooth）、近场通讯（near field communication；NFC）等无线方式连接来相互传输与通讯。然而，端视应用本实施例者所采用的连接接口而定，本发明实施例对于影像撷取装置130与处理装置150连接方式并不受限于此。

图2是依据本发明一实施例说明一种影像式触控装置的控制方法的流程图。请参照图2，本实施例的控制方法适用于图1的影像式触控装置100。下文中，将搭影像式触控装置100中的各项模组及元件说明本发明实施例所述的控制方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随的调整，且并不仅限于此。

在步骤S210中，影像撷取装置130撷取包括范围标示器110、115的影像，其中范围标示器110、115可分别标示于触控面的周围角落。具体而言，本发明实施例可提供使用者自行摆设范围标示器110、115的位置（例如，置于墙面、白板、黑板等相同平面上），例如，范围标示器110、115分别置于墙面或白板对角线角落等，触控面的范围将依据使用者的摆设而变动。

举例而言，请参照图3，范围标示器110包括三个提示单元310、311、312（例如，发光二极管），且其中三个提示单元310、311、312形成直角三角形，直角三角形中形成直角的两条线段的延伸L1、L2可与另一范围标示器115所形成直角的两条线段的延伸L3、L4而围绕定义触控面。即，在图3中线段L1、L2、L3、L4围绕成四边形内的区域可定义为触控面。在其他实施例中，范围标示器可具备五个、六个等提示单元，且不以此为限。此外，图3中范围标示器110、115的摆放位置仅为示例，在其他实施例中，范围标示器110、115可具有不同的摆放位置。

本发明实施例中的影像撷取装置130设置于可撷取到包括范围标示器110、115中的触控面。举例而言，请参照图4，影像撷取装置130的拍摄范围可涵盖范围标示器110、115所围成的触控面。然而，图4中影像撷取装置130的位置与拍摄涵盖范围仅为示例，在其他实施例中，影像撷取装置130可具有不同的摆放位置（例如，图4中位于左方的影像撷取装置130）与拍摄涵盖范围。

需说明的是，影像撷取装置130可设定成定速（例如，30帧/秒（Frames PerSecond；fps）、60fps等速率）来拍摄画面，端视应用本发明实施例者调整影像撷取装置130的拍摄速率，且不以此为限。

请参照图2及图4，在步骤S230中，处理装置150接收影像，且依据影像中的范围标示器110、115以辨识触控面。举例而言，范围标示器110、115中的提示单元310～312为发光二极管。范围标示器110、115更可包括开关以提供使用者选取，以点亮发光二极管。在其他实施例中，范围标示器110、115亦可包括感应器来侦测使用者是否以摆设完成（例如，侦测范围标示器110、115是否触碰于墙面）。处理装置150便可利用影像辨识演算法（例如，主成份分析（Principal Component Analysis；PCA）、独立成份分析（Independent ComponentAnalysis；ICA）等演算法）进行分析，以辨识点亮的提示单元310～312的位置信息。在其他实施例中，范围标示器110、115可控制提示单元310～312来呈现红光，处理装置150便可辨识影像中红光的位置。

当处理装置150辨识出范围标示器110、115中提示单元310～312的位置之后，处理装置150开始辨识影像中的范围标示器110、115所界定的触控面。举例而言，请同时参照图2及图3，处理装置150辨识图3中提示单元310、311、312所形成的直角三角形中直角的两条线段的延伸L1、L2与另一范围标示器115所形成直角的两条线段的延伸L3、L4所形成触控面。处理装置150记录触控面的信息（例如、位置、范围等），且转换成处理装置150自定义的格式（例如，位置表）以方便稍后运算。

需说明的是，在本实施例中，处理装置150更依据记录的触控面信息来校正触控面的范围。举例而言，图5A及5B是依据本发明一实施例说明触控面的范例。请先参照图5A，范围标示器110、115标示的触控面为四边形，此四边形中两两相对的边并无相互平行（例如，L5及L6）。请参照图5B，处理装置150选择四边形其中的一组相对的两边（即，L5及L6），且调整两边L5、L6以使两边L5、L6平行。在图5B中，处理装置150调整线段L5成为L7，以使得线段L7平行于L6，处理装置150并将形成的校正面（即，将L5置换成L7所形成的四边形）来作为触控面。例如，记录校正面的信息（例如、位置、范围等），并将记录的信息取代为先前储存的触控面的信息。需说明的是，处理装置150可设定校正的程度，例如，线段L5仅能调整至5度，以避免影响稍后分析操作物的位置，若校正角度需超过5度，则以提示讯息（例如，处理装置150上的指示灯闪烁或亮红灯）告知使用者重新放置范围标示器110、115。

需说明的是，处理装置150接收步骤S210中影像撷取装置130所撷取到的影像，处理装置150可依据影像撷取装置130的拍摄速率（例如，30fps、45fps等）接收所有的影像，亦可依据特定的取样频率（例如，每秒三张影像、每秒十张影像等）接收部份取样的影像。

请参照图2、图4及图6，在步骤S250中，当范围标示器110、115中的接触感测器615侦测操作物碰触到触控面时，范围标示器110、115利用提示单元310～312、611产生接触信息。举例而言，请参照图6，范围标示器110包括提示单元611、处理器613及红外线阻断感测器的接触感测器615。在本实施例中，接触感测器615发射红外线以散布至触控面上，接触感测器615判断操作物670是否截断散布至触控面上的讯号（例如，红外线）。当操作物670接触于触控面上的预定距离（例如，5厘米（mm）、3厘米等）时，操作物670阻挡接触感测器615所发射出的红外线，受阻挡的红外线便会反射回接触感测器615。当触感测器615接收反射的红外线之后，处理器613便可依据判断结果控制提示单元611，以使提示单元611产生接触信息。例如，提示单元611为发光二极管，处理器613控制提示单元呈现高频率的明灭闪烁、停止提示单元611发光或交错闪烁不同波长光等，凡是提示单元611能发出一异于显示画面的光线表达方式皆适用于本发明实施例中，且不以此为限。

更进一步说明的是，由于范围标示器110、115与处理装置150之间或范围标示器110、115与影像撷取装置130之间无须连接，步骤S250所产生的接触信息是用以提示处理装置150，以使得处理装置150得知操作物于接触面上操作。因此，本发明实施例中的接触信息不仅限于图6的范例，接触信息亦可以是亮度较暗的光、不同可视颜色的光或波长（wavelength）为770奈米（nm）以上的红外线或波长为400奈米以下的紫外线等不可见光。

在步骤S270中，处理装置150依据影像以判断范围标示器110、115所产生的接触信息，且通过影像判断操作物于触控面的位置。具体而言，处理装置150依据上述说明的影像辨识演算法判断影像撷取装置150撷取的影像中是否出现接触信息，当影像中出现接触信息时，处理装置150便可开始分析影像中操作物操作于触控面的位置。

举例而言，图7是依据本发明一实施例说明判断位置的范例。请参照图7，范围标示器110、115可形成由点A、B、C及D连线所围成的四边形，其中此四边形已经由处理装置150校正，以使得线段AB及CD相互平行。假设影像中操作物位于点F，则处理装置150产生线段EG，以使得线段EG经过点F且与线段AB及CD相互平行。假设接触面依据解析度为1920×1080的规格，则处理装置150可利用下列公式(1)计算操作物所对应的Y轴座标：

其中为线段FG的长度，其余依此类推，于此不再赘述。处理装置150可依据下列公式(3)计算操作物所对应的X轴座标：

，其中及分别为线段HI及线段HF的长度。

需说明的是，在其他实施例中，处理装置150更可在步骤S230中辨识触控面之后，直接开始判断操作物位于触控面上的位置，而无须等待判断出接触信息。

在一实施例中，处理装置150可以是电脑系统（例如，图4中的笔记型电脑（laptop）、桌上型电脑（desktop computer）、智能型手机、平板电脑（tablet）等）。在其他实施例中，处理装置150更可经由通用串行总线、IEEE1394总线、网络线等有线方式连接或WiFi、蓝牙、近场通讯等无线方式连接电脑系统。处理装置150可以将分析的座标传送至电脑系统中。藉此，使用者便可利用手指或触控笔来触碰触控面以操控电脑系统。

此外，当接触感测器615未侦测到操作物碰触到触控面时，范围标示器110、115利用提示单元310～312、611产生未接触信息。处理装置150依据影像以判断未接触信息，且停止通过影像判断操作物于触控面的位置。在本实施例中，未接触信息是用以提示处理装置150，以使得处理装置150得知操作物并未于接触面上操作。未接触信息可参照上述接触信息的说明，且不以此为限，但是在实施例中的接触信息与未接触信息必须是不相同（例如，红光与蓝光、明度不同的亮度等）。处理装置150亦停止传送分析的座标至上述电脑系统。

在一实施例中，处理装置150可分析操作物的位置，更可提供使用者利用触控笔或手指于接触面上进行点击、滑动、拖曳、双击、按住等手势动作，并搭配多指的功能应用，而处理装置150经由影像辨识演算法分析手势动作与多指触控的位置。

需说明的是，在上述的实施例中影像式触控装置100具有两个范围标示器110、115，在其他实施例中，影像式触控装置100更可提供三个、四个等不同数量的范围标示器，且不以此为限。本发明实施例中的范围标示器可提供使用者多种摆放方式，以形成任何几何图形的触控面。处理装置150可通过影像分析范围标示器中提示单元所标示的接触面。

此外，在上述的实施例中影像式触控装置100具有一个影像撷取装置130及处理装置150的组合，在其他实施例中，可以具有不同数量（例如，两台、三台）的影像撷取装置130搭配一台处理装置150的组合，或者，不同数量（例如，两台、三台）的影像撷取装置130及处理装置150的组合。藉此，处理装置150便能分析多组影像，以提升位置判断的准确度。

综上所述，本发明实施例可提供使用者放置范围标示器110、115以设定触控面，且处理装置150经由影像撷取装置130撷取的影像来辨识触控面的大小及位置等信息。当使用者以操作物碰触此触控面时，经由范围标示器110、115来产生接触信息，以通知处理装置150经由影像判断操作物于触控面的位置。藉此，使用者便能依据其需求快速地调整触控区域的大小，进而让使用者可在各种环境中建立具备触控功能的操作环境。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种影像式触控装置，包括：

至少二个范围标示器，各该范围标示器包括多个提示单元以及一接触感测器，其中该些提示单元用以标示一触控面；

至少一影像撷取装置，撷取至少一影像，所述至少一影像包括该至少二个范围标示器；以及

一处理装置，连接该至少一影像撷取装置，用以接收该至少一影像；

其中，该处理装置依据该至少一影像中的该些提示单元以辨识该触控面，且当该接触感测器侦测一操作物碰触到该触控面时，该至少二个范围标示器利用该些提示单元产生一接触信息，该处理装置依据该至少一影像以判断该接触信息，且通过该至少一影像判断该操作物于该触控面的位置，

其中，操作物于触控面上的触控操作的影像能够被所述至少一影像撷取装置撷取。

2.根据权利要求1的影像式触控装置，其中该触控面为一四边形，该处理装置在辨识的该触控面中选择该四边形其中的一组相对的两边，调整该两边以使该两边平行，且将调整后的该四边形形成一校正面来作为该触控面。

3.根据权利要求1的影像式触控装置，其中该接触感测器判断该操作物是否截断散布至该触控面上的讯号。

4.根据权利要求1的影像式触控装置，其中各该至少二个范围标示器包括三个提示单元，且其中该三个提示单元形成一直角三角形，该直角三角形中形成直角的两条线段的延伸与另一范围标示器所形成直角的两条线段的延伸而围绕定义该触控面。

5.根据权利要求1的影像式触控装置，其中当该接触感测器未侦测到该操作物碰触到该触控面时，该至少二个范围标示器利用该些提示单元产生一未接触信息，且该处理装置依据该至少一影像以判断该未接触信息，且停止通过该影像判断该操作物于该触控面的位置。

6.一种影像式触控装置的控制方法，包括：

撷取至少一影像，所述至少一影像包括至少二个范围标示器，其中该至少二范围标示器标示成一触控面；

接收该至少一影像，且依据该至少一影像中的该至少二个范围标示器以辨识该触控面；

当该至少二个范围标示器侦测一操作物碰触到该触控面时，该至少二个范围标示器产生一接触信息；以及

依据该至少一影像以判断该接触信息，且通过该至少一影像判断该操作物于该触控面的位置，

其中，操作物于触控面上的触控操作的影像能够被撷取。

7.根据权利要求6的控制方法，其中该触控面为一四边形，且依据该至少一影像中的该至少二范围标示器以辨识该触控面的步骤包括：

选择该四边形中其中的一组相对的两边，调整该两边以使该两边平行；以及

将调整后的该四边形形成一校正面来作为该触控面。

8.根据权利要求6的控制方法，其中当该至少二范围标示器侦测该操作物碰触到该触控面时，该至少二个范围标示器利用产生该接触信息的步骤包括：

判断该操作物是否截断散布至该触控面上的讯号。

9.根据权利要求6的控制方法，其中各该至少二个范围标示器包括三个提示单元，且其中该三个提示单元形成一直角三角形，且其中依据该至少一影像中的该至少二范围标示器以辨识该触控面的步骤包括：

辨识该直角三角形中形成直角的两条线段的延伸与另一范围标示器所形成直角的两条线段的延伸而围绕定义该触控面。

10.根据权利要求6的控制方法，其中依据该至少一影像以判断该接触信息，且通过该至少一影像判断该操作物于该触控面的位置的步骤之后，还包括：

当未侦测到该操作物碰触到该触控面时，该至少二个范围标示器产生一未接触信息；以及

依据该至少一影像以判断该未接触信息，且停止通过该影像判断该操作物于该触控面的位置。