CN112446277A - 物体侦测系统以及物体侦测方法 - Google Patents

物体侦测系统以及物体侦测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物体侦测系统，其特征在于，包括：第一光源，用以发射第一光至物体的第一部分；第二光源，用以发射第二光至该物体的第二部分；控制电路，用以根据该第一光计算该第一光源以及该第一部分间的第一距离并根据该第二光计算该第二光源以及该第二部分间的第二距离；均匀光源，用以产生均匀光给该物体；以及光传感器，用以感测该物体根据该均匀光而产生的光学数据。其中该控制电路根据该第一距离、该第二距离以及该光学数据计算该物体的位置。

Description

物体侦测系统以及物体侦测方法
技术领域
本发明有关于物体侦测系统以及物体侦测方法，特别有关于可降低手臂对手的位置计算的影响的物体侦测系统以及物体侦测方法。
背景技术
随着科技的进步，可以用手控制的电子装置变得越来越普及。这种电子装置可以侦测手的位置，因此可以通过移动手来控制。但是，由于使用者的姿势，可能会侦测到不正确的手位置。
图1为现有技术的手侦测方法的示意图。假设用户的手在包括六个子区域R1-R6的侦测区域DR中移动，手的位置可由手影像HI的重心来判断。然而，所计算出的重心的位置可能与手影像HI的真正重心不同。侦测区域DR的大小和位置可以通过例如感测能力或影像传感器的位置或光源的位置来决定。
如图1所示，如果用户的手在侦测区域DR的上方，则手影像HI也在上方，且手影像HI的真实重心RC_1表示手的位置。然而，除了手影像HI之外，影像传感器感测到的影像可能还包括手臂影像AI。因此，计算出的重心CC_1低于真实重心RC_1。故侦测到的手的位置是计算出的重心CC_1的位置，而不是真实重心RC_1的位置。依相同的规则，如果手在侦测区域DR的中间部分，则手的侦测位置是计算出的重心CC_2的位置，而不是真实重心RC_2的位置。另外，如果用户的手在侦测区域DR的下方，则由于没有撷取到手臂影像，因此计算出的重心CC_3的位置与手的真实重心大致上相同。
根据上述说明，由于计算的重心常低于真实重心，因此减小了上方侦测区域(例如子区域R1-R3)的有效面积。因此，当手在侦测区域DR的上半部区域中时，用户可能会觉得较难用双手来控制电子装置。而且，不同的子区域可能意味着不同的功能，因此，使用传统方法的使用者可能会触发到不需要的功能。
发明内容
因此，本发明一目的为公开一种可降低手臂对手的位置计算的影响之物体侦测系统以及物体侦测方法。
本发明一实施例公开了一种物体侦测系统，其特征在于，包括：第一距离测量装置，用以测量该第一距离测量装置与物体的第一部分的第一距离；第二距离测量装置，用以测量该第二距离测量装置与该物体的第二部分的第二距离；均匀光源，用以产生均匀光给该物体；光传感器，用以感测该物体根据该均匀光而产生的光学数据；以及控制电路，用以根据该第一距离、该第二距离以及该光学数据计算该物体的位置。
本发明另一实施例公开了一种物体侦测系统，其特征在于，包括：第一光源，用以发射第一光至物体的第一部分；第二光源，用以发射第二光至该物体的第二部分；控制电路，用以根据该第一光计算该第一光源以及该第一部分间的第一距离并根据该第二光计算该第二光源以及该第二部分间的第二距离；均匀光源，用以产生均匀光给该物体；以及光传感器，用以感测该物体根据该均匀光而产生的光学数据。其中该控制电路根据该第一距离、该第二距离以及该光学数据计算该物体的位置。
本发明又一实施例公开了一种物体侦测方法，其特征在于，包括：以第一距离测量装置测量该第一距离测量装置与物体的第一部分的第一距离；以第二距离测量装置测量该第二距离测量装置与该物体的第二部分的第二距离；产生均匀光给该物体；感测该物体根据该均匀光而产生的光学数据；以及根据该第一距离、该第二距离以及该光学数据计算该物体的位置。
根据前述实施例，由于侦测区域会对应于手臂可被侦测到的部分而调整，可降低手臂对计算手位置所造成的影响。
附图说明
图1为现有技术的手侦测方法的示意图。
图2为绘示了根据本发明一实施例的物体侦测系统的方块图。
图3和图4为绘示了调整侦测位置的例子的示意图。
图5为绘示了第一距离测量装置以及第二距离测量装置的例子的示意图。
图6为绘示了第一光和第二光为线形光或点状光时的示意图。
图7为绘示了根据本发明一实施例的，第一光源和第二光源在不同模式时的示意图。
图8为绘示了根据本发明一实施例的物体侦测方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
200 物体侦测系统
201 控制电路
203 光学传感器
A 手臂
AE_1、AE_2 调整边缘
AI 手臂影像
CC_1、CC_2、CC_3 计算出的重心
DM_1 第一距离测量装置
DM_2 第二距离测量装置
DR 侦测区域
LS_u 均匀光源
H 手
HI 手影像
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R_1、R_2、R_3、R_4、R_5、R_6 子区域
RC_1、RC_2 真实重心
UL 均匀光
OE 原始边缘
LS_1 第一光源
LS_2 第二光源
L_1、L_1(D)、L_1(L) 第一光
L_2、L_2(D)、L_2(L) 第二光
LL_1、LL_2 线形光
LD_1、LD_2 点状光
具体实施方式
以下将以多个实施例来描述本发明的内容，还请留意，各实施例中的元件可通过硬件(例如装置或电路)或是固件(例如微处理器中写入至少一程序)来实施。此外，以下描述中的”第一”、”第二”以及类似描述仅用来定义不同的元件、参数、数据、信号或步骤。并非用以限定其次序。
图2为绘示了根据本发明一实施例的物体侦测系统的方块图。如图2所示，物体侦测系统200包括第一距离测量装置DM_1，第二距离测量装置DM_2，控制电路201，光学传感器203和均匀光源LS_u。第一距离测量装置DM_1用以侦测手H与第一距离测量装置DM_1之间的第一距离d1。第二距离测量装置DM_2用以侦测手臂A与第二距离测量装置DM_2之间的第二距离d2。请注意，在图2的实施例中，第一距离测量装置DM_1位在第二距离测量装置DM_2的下方，以测量在手臂A上方的手H的第一距离d1。第二距离测量装置DM_2位在在第一距离测量装置DM_1的上方，以测量手H下方的手臂A。然而，在其他实施例中，第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2的位置可以根据其测量算法相对应的互换。
均匀光源LS_u用以向手H和手臂A发射均匀光UL。此外，光学传感器203用以接收手H和手臂A根据均匀光UL产生的光学数据(例如影像或反射光)。另外，控制电路201用以根据第一距离d1，第二距离d2和光学数据来计算手H的位置。
还请留意，在图2的实施例中，第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2用于测量手H和手臂A的距离。然而，除了手H和手臂A之外，物体侦测系统200也可以应用在其他物体。在这种情况下，第一距离测量装置DM_1可用来测量物体的第一部分与第一距离测量装置DM_1间的距离，而第二距离测量装置DM_2可用来测量物体的第二部分与第二距离测量装置DM_2间的距离。
在一实施例中，物体侦测系统200可以在侦测区域中侦测手H和手臂A。也就是说，使用者被假设为用他们的手来在侦测区域中控制电子装备。侦测区域包括上半部分和下半部分，并且控制电路201根据第一距离d1和第二距离d2来调节上半部分的大小。
图3和图4为绘示了调整侦测位置的例子的示意图。在这些例子中，上半部分是指子区域R_1，R_2和R_3，下半部分是指子区域R_4，R_5和R_6。在图3的例子中，第一距离d1和第二距离d2之间的距离差小于距离临界值。也就是说，第一距离d1大致上等于第二距离d2。在这种情况下，手H和手臂A几乎成一直线，因此光学传感器203可以感感测到手臂A的大部分的光学数据。因此，计算出的重心可能远低于真实重心，如图1所示。因此，在这种情况下，控制电路201将上半部分区域的面积增加到第一面积。换句话说，控制电路201将上半部区域的原始边缘OE下拉至调整边缘AE_1的位置。
在图4的例子中，第一距离d1小于第二距离d2超过距离临界值。也就是说，第一距离d1实质上小于第二距离d2。在这种情况下，手臂A是倾斜的，因此手H和手臂A之间存在一定角度。因此，光学传感器203感测到手臂A的较少部分的光学数据。因此，计算出的重心可能仍低于真实重心，但是比图3中的例子更接近。在这种情况下，控制电路201将上半部分区域的面积增大到小于图3中的第一面积的第二面积。换句话说，控制电路201将上半部区域的原始边缘OE下拉至调整边缘AE_2的位置，边缘AE_2的位置在图3中位在调整边缘AE_1上方。
由于图3和图4的例子中的侦测区域对应于第一距离d1和第二距离d2而被调整，因此可以减少手臂A的影响。换句话说，侦测区域DR的上半部区域沿着手臂A的方向增加，并且增加的程度对应于可被光学传感器201侦测到的手臂A的尺寸。由此，即使计算出的重心位在原始的下半区中，仍然可以将手H判断成仍在上半区中操作。
上述第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2可以包括各种结构。图5为绘示了第一距离测量装置以及第二距离测量装置的例子的示意图。还请留意，为了便于理解，一些元件在图5中未绘示出来。在图5的实施例中，第一距离测量装置DM_1包括第一光源LS_1，第一光源LS_1可以发射为点状光或线形光的第一光L_1。而且，第二距离测量装置DM_2包括第二光源LS_2，第二光源LS_2可以发射为点状光或线形光的第二光L_2。第一距离测量装置DM_1根据第一光L_1计算第一距离d1，第二距离测量装置DM_2根据第二光L_2计算第二距离d2。
在图5的实施例中，第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2使用三角测量法。因此，第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2的排列与手H和手臂A的排列相反。但是，如果第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2使用其他测距方法，例如TOF(Time Of Flight，飞时测距)，第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2的位置可以互换。在图5的实施例中，可以通过控制电路201或第一距离测量装置DM_1、第二距离测量装置DM_2中的控制电路来执行距离计算。
如前所述，第一光L_1和第二光L_2可以是线形光或点状光。图6为绘示了第一光和第二光为线形光或点状光时的示意图，其是图5中以X方向看入的示意图。如图6所示，线形光LL_1和LL_2是第一光源LS_1和第二光源LS_2为线光源时，分别来自第一光源LS_1和第二光源LS_2的光。此外，点状光LD_1和LD_2是第一光源LS_1和第二光源LS_2为点光源时，分别来自第一光源LS_1和第二光源LS_2的光。通过图6，可以清楚地理解第一光源LS_1和第二光源LS_2如何将光发射到手H或手臂A。
图5中的第一光源LS_1，第二光源LS_2和均匀光源LS_u可以运作在不同的模式。在至少一模式中，在第一光源LS_1发射第一光L_1的预定时间之后或者在第二光源LS_2发射第二光L_2的预定时间之后，均匀光源LS_u才发射均匀光UL。如图7所示，在模式1中，在第一光L_1和第二光L_2被发射的预定时间之后，均匀光UL才被发射。此外，在模式2中，第二光L_2在第一光L_1被发射的预定时间之后才被发射，且均匀光UL在第二光L_2被发射的预定时间之后被发射。通过模式1和模式2，第一光L_1，第二光L_2和均匀光UL在不同时间发射。因此，测量距离和计算手H的位置的动作不会受到不必要的光的干扰。
另外，在模式3中，当控制电路201未侦测到手H或手臂A的存在时，第一光源LS_1发射点状光作为第一光L_1(D)，第二光源LS_2发射点状光作为第二光L_2(D)。在控制电路201侦测到手H或手臂A的存在之后，第一光源LS_1发射线形光作为第一光L_1(L)，第二光源LS_2发射线形光作为第二光L_2(L)。由于点状光消耗较少的功率而线形光较适合用来测量距离，第一距离测量装置DM_1和第二距离测量装置DM_2可以在消耗较少功率的同时正确地测量距离。许多方法可用来侦测手H或手臂A的存在。举例来说，若光学传感器203接收到较多的反射光，则控制电路201会判断手H或手臂A正在靠近。
根据前述实施例，可以得到一物体侦测方法，其包括图8所示的步骤：
步骤801
以第一距离测量装置DM_1测量该第一距离测量装置DM_1与物体的第一部分(例如，手H)的第一距离。
步骤803
以第二距离测量装置DM_2测量该第二距离测量装置DM_2与物体的第二部分(例如，手H)的第二距离。
步骤805
产生均匀光UL给物体。
步骤807
感测该物体根据均匀光而产生的光学数据。
步骤809
根据第一距离d1、第二距离d2以及光学数据计算物体的位置
根据前述实施例，由于侦测区域会对应于手臂可被侦测到的部分而调整，可降低手臂对计算手位置所造成的影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种物体侦测系统，其特征在于，包括：
第一距离测量装置，用以测量该第一距离测量装置与物体的第一部分的第一距离；
第二距离测量装置，用以测量该第二距离测量装置与该物体的第二部分的第二距离；
均匀光源，用以产生均匀光给该物体；
光传感器，用以感测该物体根据该均匀光而产生的光学数据；以及
控制电路，用以根据该第一距离、该第二距离以及该光学数据计算该物体的位置。
2.如权利要求1所述的物体侦测系统，其特征在于，该物体为手，该第一部分为手掌或是手掌加手指，且该第二部分为手臂。
3.如权利要求2所述的物体侦测系统，其特征在于，该控制电路根据该第一距离以及该第二距离调整该物体的侦测区域。
4.如权利要求3所述的物体侦测系统，其特征在于，该侦测区域包括上半部区域和下半部区域，且该控制电路根据该第一距离以及该第二距离调整该上半部区域的面积。
5.如权利要求4所述的物体侦测系统，其特征在于，若该第一距离与该第二距离的距离差异小于距离临界值，则该控制电路将该上半部区域的该面积增加为第一面积。
6.如权利要求5所述的物体侦测系统，其特征在于，若该第一距离小于该第二距离超过该距离临界值，该控制电路将该上半部区域的面积增加为第二面积，其中该第二面积小于该第一面积且该上半部区域大于该下半部区域。
7.如权利要求1所述的物体侦测系统，其特征在于：
该第一距离测量装置包括第一光源，该第二距离测量装置包括第二光源，该第一光源可以发射为点状光或线形光的第一光，该第二光源可以发射为点状光或线形光的第二光；
其中，该第一距离是根据该第一光来计算的，该第二距离是根据该第二光来计算的。
8.如权利要求7所述的物体侦测系统，其特征在于，该均匀光源在该第一光源发射该第一光预定时间后发射该均匀光，或是在该第二光源发射该第二光预定时间后发射该均匀光。
9.如权利要求7所述的物体侦测系统，其特征在于：
当该控制电路未侦测到该物体存在时，该第一光源发射该点状光作为该第一光且该第二光源发射该点状光作为该第二光；
当该控制电路侦测到该物体存在后，该第一光源发射该线形光作为该第一光且该第二光源发射该线形光作为该第二光。
10.一种物体侦测系统，其特征在于，包括：
第一光源，用以发射第一光至物体的第一部分；
第二光源，用以发射第二光至该物体的第二部分；
控制电路，用以根据该第一光计算该第一光源以及该第一部分间的第一距离并根据该第二光计算该第二光源以及该第二部分间的第二距离；
均匀光源，用以产生均匀光给该物体；以及
光传感器，用以感测该物体根据该均匀光而产生的光学数据；
其中该控制电路根据该第一距离、该第二距离以及该光学数据计算该物体的位置。
11.如权利要求10所述的物体侦测系统，其特征在于，该物体为手，该第一部分为手掌或是手掌加手指，且该第二部分为手臂。
12.如权利要求11所述的物体侦测系统，其特征在于，该控制电路根据该第一距离以及该第二距离调整该物体的侦测区域。
13.如权利要求12所述的物体侦测系统，其特征在于，该侦测区域包括上半部区域和下半部区域，且该控制电路根据该第一距离以及该第二距离调整该上半部区域的面积。
14.如权利要求13所述的物体侦测系统，其特征在于，若该第一距离与该第二距离的距离差异小于距离临界值，则该控制电路将该上半部区域的该面积增加为第一面积。
15.如权利要求14所述的物体侦测系统，其特征在于，若该第一距离小于该第二距离超过该距离临界值，该控制电路将该上半部区域的面积增加为第二面积，其中该第二面积小于该第一面积且该上半部区域大于该下半部区域。
16.如权利要求10所述的物体侦测系统，其特征在于，该均匀光源在该第一光源发射该第一光预定时间后发射该均匀光，或是在该第二光源发射该第二光预定时间后发射该均匀光。
17.如权利要求10所述的物体侦测系统，其特征在于：
当该控制电路未侦测到该物体存在时，该第一光源发射该点状光作为该第一光且该第二光源发射该点状光作为该第二光；
当该控制电路侦测到该物体存在后，该第一光源发射该线形光作为该第一光且该第二光源发射该线形光作为该第二光。
18.一种物体侦测方法，其特征在于，包括：
以第一距离测量装置测量该第一距离测量装置与物体的第一部分的第一距离；
以第二距离测量装置测量该第二距离测量装置与该物体的第二部分的第二距离；
产生均匀光给该物体；
感测该物体根据该均匀光而产生的光学数据；以及
根据该第一距离、该第二距离以及该光学数据计算该物体的位置。
19.如权利要求18所述的物体侦测方法，其特征在于，该物体为手，该第一部分为手掌或是手掌加手指，且该第二部分为手臂。
20.如权利要求19所述的物体侦测方法，其特征在于，进一步包括：
根据该第一距离以及该第二距离调整该物体的侦测区域。
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