CN106569620B - 导航轨迹校正方法及其光学导航装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导航轨迹校正方法及其光学导航装置，可将该光学导航装置产生的一第一轨迹线段转换为适应使用者操作角度的一第二轨迹线段。该导航轨迹校正方法包含有建立一基准坐标系，读取且分析该第一轨迹线段，计算该第一轨迹线段相对于该基准坐标系之一第一偏移量，定义该第一轨迹线段和该第二轨迹线段之间的偏移量为一校正量，据此获取该第二轨迹线段相对该基准坐标系之一第二偏移量，以及根据该第二偏移量与该第一轨迹线段的一长度计算该校正量之数值。

Description

导航轨迹校正方法及其光学导航装置

技术领域

本发明是提供一种光学导航装置，尤指一种导航轨迹校正方法及其可执行导航轨迹校正的光学导航装置。

背景技术

请参阅图6，图6为现有技术之光学笔型鼠标60之使用方式示意图。光学笔型鼠标60的笔头内设置有光学导航芯片(未标示于图中)，光学导航芯片读取笔头在参考平面的移动轨迹，将移动轨迹传送到外部电子装置并显示在屏幕62上。一般来说，光学导航芯片是端正地设置在光学笔型鼠标60的笔头内；然如图6所示，用户握持光学笔型鼠标60以书写文字或绘制图案时，光学笔型鼠标60的笔身相对于参考平面法向量V会自然地形成夹角φ，光学导航芯片因夹角φ相对参考平面会有些微偏移。光学笔型鼠标60在参考平面上划一条水平线，光学导航芯片读取该移动轨迹而显示在屏幕62的线条就会相较水平轴偏斜角度φ。

为了解决此问题，传统光学笔型鼠标60便将光学导航芯片以偏斜角度φ设置在笔头内，企图克服上述实际绘制线条与数字显示图像不一致的缺点。但是，用户握持光学笔型鼠标60形成的夹角φ会随不同使用者的手掌大小及书写习惯、环境而有所变化，以硬件设计来修正笔迹歪斜的传统解决方式并不能有效地克服此缺点。

发明内容

本发明是提供一种导航轨迹校正方法及其可执行导航轨迹校正的光学导航装置，以解决上述之问题。

本发明之申请专利范围是揭露一种导航轨迹校正方法，用来将一光学导航装置产生的一第一轨迹线段转换为适应使用者操作角度的一第二轨迹线段。该导航轨迹校正方法包含有建立一基准坐标系，读取且分析该第一轨迹线段，计算该第一轨迹线段相对于该基准坐标系之一第一偏移量，定义该第一轨迹线段和该第二轨迹线段之间的偏移量为一校正量，据此获取该第二轨迹线段相对该基准坐标系之一第二偏移量，以及根据该第二偏移量与该第一轨迹线段的一长度计算该校正量之数值。

本发明之申请专利范围另揭露一种可执行导航轨迹校正的光学导航装置，能将划设的一第一轨迹线段转换为适应使用者操作角度的一第二轨迹线段。该光学导航装置包含有一导航芯片以及一控制单元。该导航芯片用来产生该些轨迹线段。该控制单元电连接该导航芯片以取得该些轨迹线段之信息。该控制单元利用该导航芯片划设一基准坐标系，分析该第一轨迹线段以计算该第一轨迹线段相对该基准坐标系的一第一偏移量，藉由定义该第一轨迹线段和该第二轨迹线段之间的一校正量取得该第二轨迹线段相对该基准坐标系之一第二偏移量，并根据该第二偏移量与该第一轨迹线段的一长度计算该校正量。

本发明的导航轨迹校正方法及其光学导航装置可以根据不同用户的身形掌宽计算出适合的导航轨迹校正量，不需刻意调整握笔(光学导航装置)姿势，光学导航装置能依各人习惯校正其绘制的导航轨迹。每一个用户初次操作光学导航装置便启动导航轨迹校正方法，取得个人专属的校正量数值，并将该数值记忆在光学导航装置内供后续应用；或者光学导航装置可在每次被使用时实时取得当下的校正量数值。经导航轨迹校正方法算出校正量后，可由光学导航装置自动执行导航轨迹调整，也可让使用者自行选择所需的导航轨迹校正角度，或是根据光学导航装置所搭配应用程序的需求进行导航轨迹调整。本发明的光学导航装置具有自适应性导航轨迹调整功能，相较现有技术无疑可提供更佳的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明实施例之光学导航装置之功能方块图。

图2为本发明实施例之光学导航装置之操作示意图。

图3为本发明实施例之导航轨迹校正方法之流程图。

图4为本发明实施例之导航轨迹校正圆之示意图。

图5本发明另一实施例之光学导航装置之功能方块图。

图6为现有技术之光学笔型鼠标之使用方式示意图。

附图标号说明：

10、10’ 光学导航装置

12 导航芯片

14 控制单元

16 旋转机构

18 角度传感器

60 光学笔型鼠标

62 屏幕

V 参考平面法向量

R 校正圆

L1 水平参考轴

L2 垂直参考轴

t1 第一轨迹线段

t2 第二轨迹线段

R1 第一轨迹线段的长度

R2 第二轨迹线段的长度

X1 第一轨迹线段在水平参考轴的投影

Y1 第一轨迹线段在垂直参考轴的投影

X2 第二轨迹线段在水平参考轴的投影

Y2 第二轨迹线段在垂直参考轴的投影

θ1 第一偏移量

θ2 第二偏移量

θu 校正量

φ 夹角

步骤300、302、304、306、308、310

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

请参阅图1与图2，图1为本发明实施例之光学导航装置10之功能方块图，图2为本发明实施例之光学导航装置10之操作示意图。光学导航装置10可透过导航轨迹校正将使用者划设的第一轨迹线段转换为适应其操作角度的第二轨迹线段。光学导航装置10通常是一种笔型鼠标，包含相互电连接的导航芯片12以及控制单元14，然不限于此。如图2所示，使用者握持作为笔型鼠标的光学导航装置10时，笔型鼠标的笔身自然地旋转特定角度。笔型鼠标在参考平面上移动，使导航芯片12产生第一轨迹线段；因笔身角度歪斜，屏幕上显示的第一轨迹线段会与光学导航装置10的实际移动轨迹有所偏差。因此，控制单元14执行导航轨迹校正方法，将第一轨迹线段转换成适应使用者操作角度的第二轨迹线段；光学导航装置10输出经校正的导航轨迹，以辨识用户输入的控制指令。

本发明的导航芯片12与控制单元14之结合可选择性地具有多种实施态样。举例来说，控制单元14可以一体成型于导航芯片12，意即导航轨迹校正方法的运算由导航芯片12自主完成；或者，控制单元14另可为独立于导航芯片12的控制芯片，作为光学导航装置10的微控制器以执行导航轨迹校正方法之运算；又或者，控制单元14还能独立于导航芯片12而为计算机系统的运算处理器或附属应用软件。

请参阅图3与图4，图3为本发明实施例之导航轨迹校正方法之流程图，图4为本发明实施例之导航轨迹校正圆之示意图。图3所述之导航轨迹校正方法适用于图1及图2所示之光学导航装置10。首先，步骤300利用光学导航装置10在参考平面建立虚拟的基准坐标系；该基准坐标系可任意选用直角坐标或极坐标表示，端视设计需求而定。图4是以水平参考轴L1与垂直参考轴L2组成的直角坐标系为例，且水平参考轴L1和垂直参考轴L2由使用者在参考平面手动划设，然不限于此。随着光学导航装置10在参考平面上移动，导航芯片12相应产生第一轨迹线段t1(初始轨迹线段)；第一轨迹线段t1的轨迹指向会偏离光学导航装置10的移动方向，例如两者偏斜形成图4所示的夹角θu，控制单元14需执行导航轨迹校正。

步骤302中，控制单元14读取且分析第一轨迹线段t1，利用第一轨迹线段t1为半径在基准坐标系上建立校正圆R。接着，步骤304计算第一轨迹线段t1相对于基准坐标系之参考轴的第一偏移量θ1；举例来说，第一轨迹线段t1的长度R1(意即校正圆R的半径)是已知的，控制单元14取得长度R1在水平参考轴L1的投影长度X1、以及在垂直参考轴L2的投影长度Y1，便能利用长度R1与投影长度X1或投影长度Y1以公式1-3算出第一偏移量θ1。

(公式1)

θ1＝sin^-1(Y1/R1) (公式2)

θ1＝cos^-1(X1/R1) (公式3)

接着，步骤306假定第一轨迹线段t1经校正后会转换成第二轨迹线段t2，用来定义第一轨迹线段t1和第二轨迹线段t2之间的偏移量为未知校正量θu，据此获得第二轨迹线段t2相对基准坐标系之水平参考轴L1的第二偏移量θ2。换句话说，第一偏移量θ1与校正量θu的差值即相等于第二偏移量θ2。

步骤308是根据第二偏移量θ2与第一轨迹线段t1的长度R1计算校正量θu之数值；详而言之，第二轨迹线段t2的长度R2相同于长度R1，控制单元14先以第二偏移量θ2定义第二轨迹线段t2在基准坐标系的水平参考轴L1与垂直参考轴L2的投影长度X2、Y2，接着利用投影长度X2、Y2、第一轨迹线段t1与第二轨迹线段t2的长度R1、R2、及三角形边长公式与三角函数算出校正量θu，如公式4-6所述。知道校正量θu的实际数值后，步骤310便能利用校正量θu转换第一轨迹线段t1的每一像素点位置，藉此取得第二轨迹线段t2的各像素点位置，且控制单元14将第二轨迹线段t2视为光学导航装置10输出的最终导航轨迹。

(公式4)

X2＝R1×cosθ2＝R1×cos(θ1-θu) (公式5)

Y2＝R1×sinθ2＝R1×sin(θ1-θu) (公式6)

特别一提的是，在轨迹线段t1、t2的校正过程中，可能因数字讯号转换的相对性造成线条边缘会有锯齿状等不规则形状，控制单元14可选择性套用常见平滑机制美化转换后的线条边缘，以使光学导航装置10(笔型鼠标)的书写笔迹更为自然流畅。

特别一提的是，校正量θu、第一偏移量θ1与第二偏移量θ2三个数值之间的关系是如同前述，第一偏移量θ1与校正量θu的差值即相等于第二偏移量θ2，当获知三者之二时，便可计算出第三个数值。前述是以校正量θu为未知数值为例说明，在其他实施例中，亦可为其他数值未知，合先叙明。

前述实施例在取得校正量θu后是以软件演算方式将第一轨迹线段t1校正为第二轨迹线段t2，此时导航芯片12的摆放角度相对于参考平面仍是歪斜的。本发明另提出一种硬件校正技术。请参阅图5，图5本发明另一实施例之光学导航装置10’之功能方块图。光学导航装置10’进一步包含旋转机构16和/或角度传感器18。旋转机构16用来承载导航芯片12且电连接于控制单元14，角度传感器18电连接控制单元14并选择性结合于导航芯片12。本实施例的控制单元14取得校正量θu时，光学导航装置10’利用旋转机构16将导航芯片12转动相应角度(意即为校正量θu)；此时笔型鼠标的笔身虽仍是歪斜的，但笔型鼠标内的导航芯片12已然校正到正确角度，经摆放角度校正后的导航芯片12所产生的轨迹线段可直接作为光学导航装置10’输出的最终导航轨迹。

从其它方面来看，光学导航装置10’不必然需对第一轨迹线段t1执行自动更正、也不需自动调校导航芯片12的歪斜角度。本发明的光学导航装置可以选择提示用户侦测及计算得到的校正量θu，由使用者自行决定是否要利用旋转机构16调整导航芯片12的歪斜角度及其转动幅度。

角度传感器18可用来感测光学导航装置10’本体笔身的自旋角度，例如前面提及的笔型鼠标在握持时发生的自然旋转角度。用户手部的摆放位置、角度会随着光学导航装置10’的使用过程不断改变，例如以笔型鼠标手写一列文字时，笔型鼠标笔身于书写列首文字的旋转角度通常不同于书写列尾文字的旋转角度，因此控制单元14可选择利用轨迹线性预测理论，根据自旋角度之变化预估适合的微幅调整量，并据此动态调整校正量θu，确保用户以光学导航装置10’书写整列文字的每一个字体都能端正标准。

综上所述，本发明的导航轨迹校正方法及其光学导航装置可以根据不同用户的身形掌宽计算出适合的导航轨迹校正量，不需刻意调整握笔(光学导航装置)姿势，光学导航装置能依各人习惯校正其绘制的导航轨迹。每一个用户初次操作光学导航装置便启动导航轨迹校正方法，取得个人专属的校正量数值，并将该数值记忆在光学导航装置内供后续应用；或者光学导航装置可在每次被使用时实时取得当下的校正量数值。经导航轨迹校正方法算出校正量后，可由光学导航装置自动执行导航轨迹调整，也可让使用者自行选择所需的导航轨迹校正角度，或是根据光学导航装置所搭配应用程序的需求进行导航轨迹调整。本发明的光学导航装置具有自适应性导航轨迹调整功能，相较现有技术无疑可提供更佳的市场竞争力。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (15)

1.一种导航轨迹校正方法，其特征在于，用来将一光学导航装置产生的一第一轨迹线段转换为适应使用者操作角度的一第二轨迹线段，其特征在于，该导航轨迹校正方法包含有：

建立一基准坐标系；

读取且分析该第一轨迹线段；

计算该第一轨迹线段相对于该基准坐标系之一第一偏移量；

定义该第一轨迹线段和该第二轨迹线段之间的偏移量为一校正量，据此获取该第二轨迹线段相对该基准坐标系之一第二偏移量；以及

根据该第二偏移量与该第一轨迹线段的一长度计算该校正量之数值；

该光学导航装置是透过一导航芯片产生该第一轨迹线段，该导航轨迹校正方法另包含有：

依据该校正量转动该导航芯片；以及

设定该转动后的导航芯片产生的轨迹线段作为该光学导航装置输出的一导航轨迹。

2.如权利要求1所述之导航轨迹校正方法，其特征在于，另包含有：

利用一角度传感器感测该光学导航装置之一自旋角度；以及

根据该自旋角度之变化动态调整该校正量。

3.如权利要求2所述之导航轨迹校正方法，其特征在于，根据该自旋角度之变化动态调整该校正量的步骤是选择性地利用一轨迹线性预测理论调整该校正量。

4.如权利要求1所述之导航轨迹校正方法，其特征在于，读取且分析该第一轨迹线段的步骤是在该基准坐标系上建立一个以该第一轨迹线段为半径的一校正圆。

5.如权利要求1所述之导航轨迹校正方法，其特征在于，计算该第一轨迹线段相对于该基准坐标系之该第一偏移量的步骤是取得该第一轨迹线段在该基准坐标系上的投影长度，并利用该投影长度与该第一轨迹线段之该长度计算该第一偏移量。

6.如权利要求1所述之导航轨迹校正方法，其特征在于，根据该第二偏移量与该第一轨迹线段的该长度计算该校正量的步骤包含：

以该第二偏移量定义该第二轨迹线段在该基准坐标系的投影长度；以及利用该些投影长度、该第一轨迹线段及该第二轨迹线段的该些长度及三角形边长公式计算该校正量。

7.如权利要求1所述之导航轨迹校正方法，其特征在于，该第一偏移量与该校正量之差值为该第二偏移量。

8.一种可执行导航轨迹校正的光学导航装置，其特征在于，能将划设的一第一轨迹线段转换为适应使用者操作角度的一第二轨迹线段，该光学导航装置包含有：

一导航芯片，用来产生该些轨迹线段；

一控制单元，电连接该导航芯片以取得该些轨迹线段之信息，该控制单元利用该导航芯片划设一基准坐标系，分析该第一轨迹线段以计算该第一轨迹线段相对该基准坐标系的一第一偏移量，藉由定义该第一轨迹线段和该第二轨迹线段之间的一校正量取得该第二轨迹线段相对该基准坐标系之一第二偏移量，并根据该第二偏移量与该第一轨迹线段的一长度计算该校正量；以及

一旋转机构，用来承载该导航芯片且电连接于该控制单元，该控制单元透过该旋转机构以该校正量转动该导航芯片，且设定该旋转后的导航芯片产生的轨迹线段作为该光学导航装置输出的一导航轨迹。

9.如权利要求8所述之光学导航装置，其特征在于，该控制单元是一体于该导航芯片、或独立于该导航芯片而为一控制芯片、或独立于该导航芯片而为一计算机系统之一运算处理器。

10.如权利要求8所述之光学导航装置，其特征在于，其另包含：

一角度传感器，电连接于该控制单元，该控制单元利用该角度传感器感测该光学导航装置之一自旋角度，透过该旋转机构以该自旋角度之变化动态调整该校正量。

11.如权利要求10所述之光学导航装置，其特征在于，该控制单元选择性地利用一轨迹线性预测理论调整该校正量。

12.如权利要求8所述之光学导航装置，其特征在于，该控制单元分析该第一轨迹线段在该基准坐标系上建立一个以该第一轨迹线段为半径的一校正圆。

13.如权利要求8所述之光学导航装置，其特征在于，该控制单元取得该第一轨迹线段在该基准坐标系上的投影长度，利用该投影长度与该第一轨迹线段之该长度计算该第一偏移量。

14.如权利要求8所述之光学导航装置，其特征在于，该控制单元以该第二偏移量定义该第二轨迹线段在该基准坐标系的投影长度，利用该些投影长度、该第一轨迹线段及该第二轨迹线段的该些长度及三角形边长公式计算该校正量。

15.如权利要求8所述之光学导航装置，其特征在于，该第一偏移量与该校正量之差值为该第二偏移量。