TW201305854A - 無線遙控影像顯示系統與用於其中的控制器及處理方法 - Google Patents

無線遙控影像顯示系統與用於其中的控制器及處理方法 Download PDF

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Abstract

本發明提出一種無線遙控影像顯示系統與用於其中的控制器及動作偵測方法，該無線遙控影像顯示系統包含：一影像顯示幕，顯示一程式產生之畫面；一光源，發出至少一光線；一控制器，藉由其移動或旋轉以控制目前畫面之進行，包括至少一個影像感測器，以得到具有至少兩個光點影像的一第一圖像；以及一處理器，根據該兩個光點影像於該第一圖像中座標值之差異，以得到該控制器之主操作面相對於一基準面之角度。

Description

無線遙控影像顯示系統與用於其中的控制器及處理方法
本發明係有關一種無線遙控影像顯示系統與用於其中的控制器及動作偵測方法，特別是指一種藉由影像感測器判斷控制器之定向或旋轉動作之無線遙控影像顯示系統與用於其中的控制器及動作偵測方法。
傳統影像顯示系統如電視、錄放影機等的遙控器或控制器只能夠對影像播放器主機輸入簡單的指令，如開機、關機、頻道選擇、與音量調節等，並不具備類似滑鼠的功能，不能夠以遙控器控制螢幕上的游標移動、或點選螢幕上的某一個圖像，直接進行選擇或其他操作。因此，該等遙控器受限於簡單的功能，並無法提供使用者上網或玩電子遊戲。雖然無線滑鼠適於作為上網或玩電子遊戲之遙控器，但無線滑鼠無法輸出定點旋轉之指令，故無法用於操作旋轉影像之覽圖程式或控制物件旋轉角度之電子遊戲。此外，無線滑鼠多需要置於一平面上，始能有效被使用，故不適合用於多樣動作感應之互動電子遊戲。
近來許多電子互動遊戲系統提供使用者遊戲搖桿或遙控器，以進行更多樣動作感應之電子遊戲的操作，例如：賽車駕駛及打高爾夫球之等遊戲。此類遊戲搖桿可包含陀螺儀(gyro)、加速計(accelerometer)或影像感測器(image sensor)，其中陀螺儀及加速計之結合可用於偵測使用者之旋轉動作或旋轉指令，然此兩種感測元件解析度不足而無法辨識細微或緩慢之動作，且成本上較高，難以降低遊戲搖桿之售價。
目前遊戲搖桿中影像感測器可用來控制螢幕上的游標移動、或點選螢幕上的某一個圖像，直接進行選擇或其他操作。雖然影像感測器之解析度較陀螺儀及加速計為佳，然而其並無法用於偵測使用者之旋轉動作或旋轉指令，例如：近似類比(quasi-analog)旋鈕之細微調整。
第1A～1B圖示出習知電子互動遊戲系統中遊戲搖桿之使用示意圖。遊戲搖桿11之影像感測器111所擷取之圖像中利用光源13中多個光點131的影像進行定向，因該多個光點131的影像會於所擷取之圖像中重疊而形成一個大的光點，故由該疊合之單光點無法偵測前述旋轉動作或旋轉指令。此外，當使用者移動遊戲搖桿11之方向和影像感測器111之座標方向不一致，會因影像感測器111座標未被修正而誤判遊戲搖桿11之移動方向，造成在螢幕14上的游標141移動方向錯誤。如第1A圖所示，遊戲搖桿11被移動之方向(如向右之箭頭)和影像感測器111中定義之座標方向一致，因此游標141由螢幕14之左邊正確地移動至右邊。然而，當使用者手持遊戲搖桿11之方向改變時，相同的移動方向卻得到游標141不同之移動方向，如第1B圖所示。遊戲搖桿11之主操作面112(具有控制及點選按鍵113之表面)朝向右方(相較於第1A圖順時鐘旋轉θ角)，並如向右之箭頭方向被移動，而此時影像感測器111之水平座標(X軸)朝向地面(圖面)，因此會誤認有沿垂直座標(Y軸)方向的移動，故游標141會由螢幕14之上方不正確地移動至下方。
本案係針對以上先前技術的缺點，能有效校正遊戲搖桿中影像感測器之座標軸，而僅利用影像感測器就能正確感測旋轉動作或旋轉指令。
本發明的目的之一在提供一種無線遙控影像顯示系統。
本發明的另一目的之一在提供一種用於無線遙控影像顯示系統之控制器。
本發明的再一目的之一在提供一種用於無線遙控影像顯示系統之處理方法。
為達成以上目的，本發明提供了一種無線遙控影像顯示系統，包含：一影像顯示幕，顯示一程式產生之畫面；一光源，發出至少一光線；一控制器，藉由其移動或旋轉以控制目前畫面之進行，其包括至少一個影像感測器，以得到具有至少兩個光點影像的一第一圖像；以及一處理器，根據該兩個光點影像於該第一圖像中座標值之差異，以得到該控制器之主操作面相對於一基準面之第一角度。
上述無線遙控影像顯示系統中，該控制器之移動及轉動會被轉換為作用於該目前畫面之移動指令及旋轉指令。
上述無線遙控影像顯示系統中，該移動指令係根據該第一角度以校正其移動方向。
上述無線遙控影像顯示系統中，該影像感測器會另擷取具有該兩個光點影像的一第二圖像，且該處理器得到該主操作面相對於該基準面之第二角度，藉由該第一角度及該第二角度以得到該旋轉指令。
上述無線遙控影像顯示系統中，該光源係具有可分別發出一該光線的兩個發光單元，及該控制器具有一該影像感測器以接受該光線。
上述無線遙控影像顯示系統中，該光源係具有一個發光單元，及該控制器具有兩該影像感測器而分別接受該光線，藉由疊加該兩個影像感測器所擷取之兩圖像以得到該第一圖像。
上述無線遙控影像顯示系統中，該旋轉指令係藉由一觸發機制而開始執行。
上述無線遙控影像顯示系統中，該旋轉指令係用於執行一旋轉量或旋轉速度之改變。
就另一觀點而言，本發明提供了一種用於無線遙控影像顯示系統之控制器，接受該系統產生之至少一光線，並藉由其移動或旋轉以控制該系統顯示畫面之進行，包含：至少一個影像感測器，得到具有至少兩個光點影像的一第一圖像；以及一處理器，根據該兩個光點影像於該第一圖像中座標值之差異，以得到該控制器之主操作面相對於一基準面之第一角度。
就另一觀點而言，本發明提供了一種用於無線遙控影像顯示系統之處理方法，處理該系統中被操作之控制器因移動或旋轉產生作用於一畫面之動作指令，包含：接受該系統產生之至少一光線；得到具有至少兩個光點影像的一第一圖像；以及根據該兩個光點影像於該第一圖像中座標值之差異，以得到該控制器之主操作面相對於一基準面之第一角度。
上述處理方法中，執行該旋轉指令係捲動、切換、縮放或旋轉該畫面或該畫面中物件，或調整配合該畫面之音量或撥放速度。
底下藉由對具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明適用於遊戲主機之互動遊戲程式的操作、影音播放器之影音旋轉調整及其他遙控影音系統(例如：智慧電視；smart TV)之旋轉動作指令執行，但因遊戲主機為目前最常見之發光元件，故以下以遊戲主機為例來加以說明。
第2圖示出本發明無線遙控影像顯示系統之示意圖。如圖所示，無線遙控影像顯示系統20大致上包含一控制器21、一遊戲主機22、一光源23及一影像顯示幕24，其中遊戲主機22執行之電子遊戲程式係由影像顯示幕24放映。影像顯示幕24可能為影像顯示器、投影裝置、頭戴式顯示器或其他顯示裝置。使用者操作控制器21可驅動電子遊戲程式之執行各種動作指令，例如：使影像顯示幕24上飛機於螢幕(XY平面)上旋轉。
當控制器21被使用者進行如前所述之操作，光源23之數個發光單元231產生數個紅外線會成像於控制器21之影像感測器211內，且處理器213藉由該等紅外線所成像之至少兩個光點位置的連續改變而確認旋轉指令為何。該兩個光點影像是成像於同一CMOS影像感測晶片內。本實施例中，處理器213係設於控制器21中，或者其他實施例可以設於遊戲主機22內。又遊戲主機22具有無線收發器221，故可以和控制器21之無線收發器212以射頻RF1及RF2(或紅外線)進行雙向資料傳輸。
相較於第2圖，第3圖中無線遙控影像顯示系統30使用之光源23’僅有一個發光單元231，但控制器21’有兩影像感測器211。可以將該兩個影像感測器211所擷取之兩圖像重疊，會於重疊圖像中見到兩分開之光點影像，此圖像和第2圖中單一影像感測器211得到兩個發光單元231之光點影像相似，故以下實施例中具兩光點影像之一圖像可以是上述第2或3圖中任一種系統所取得。
座標軸校正
本發明係使用兩個以上之光點影像，因此可以判斷出目前控制器之握持方向。且能補償因握持方向之改變而產生不同翻轉角度，如此可以避免如先前技術之第1B圖中錯誤移動游標之問題。如第4圖所示，當使用者握持控制器21或21’如第1B圖中方向(主操作面係由水平方向順時鐘旋轉θ度)，因此兩個光點影像41及42在目前之XY座標的座標值有不同之Y值，即y1與y2，由此可知道目前控制器之主操作面並非水平。且根據光點影像41及42在目前之XY座標的座標值，就可以知道XY座標要逆時針旋轉θ度就可以得到影像感測器211中定義之X’Y’座標，即光點影像41及42要在X’Y’座標的座標值有相同之Y值(等於y1’)。當使用者維持主操作面旋轉θ度之使用，並同樣如第1A圖中之操作方式欲將游標橫移，本發明可以如第4圖所示將XY座標校正回X’Y’座標，故能得到使用者真正希望游標移動的方向。
當使用者習慣性手持主操作面旋轉θ度操作，前述座標軸校正之計算方法如下說明所示，但不限於此說明之例示。光點影像41及42於XY座標的座標值分別為(X1，Y1)及(X2，Y2)，此處Y1≠Y2。又光點影像41及42於目前使用之X’Y’座標的座標值分別為(X1’，Y1’)及(X2’，Y2’)，因此可以由下列公式得到θ之值及兩座標之座標值間轉換：
由上述公式可得到於校正後，X’Y’座標中光點影像41及42之座標值達水平條件，即Y1’=Y2’。且使用者在操作時經補償θ度後的光點座標值，而達到水平校正的目的。
旋轉角度校正
如前所述，每個使用者操作控制器21之姿勢及握住方向有相當差異，因此會造成旋轉動作或旋轉指令之旋轉量的誤判，因此本發明提供旋轉角度校正之方法。當使用者以主操作面旋轉θ度方式手持控制器21，然後觸發旋轉功能，並開始順時鐘旋轉θ”度。如第5圖所示，控制器21之方向由目前X’Y’座標再順時鐘旋轉θ”度，而成為X”Y”座標。若以X”Y”座標相較於XY座標之θ’度的差異為控制器21的旋轉量，顯然不符使用者所欲執行之旋轉動作或旋轉指令。因此，本發明會根據前述方法計算旋轉功能被觸發時之旋轉量θ度，並將θ’減去θ而得到使用者真正希望之θ”度的旋轉動作。
旋轉動作或旋轉指令
旋轉動作或旋轉指令之觸發機制可分為兩種方式，然本發明保護範圍並不受此例舉而受限。第一種方式為：控制器21上有一按鍵或開關可供使用者觸發旋轉功能，例如：按下確認按鍵就開始執行旋轉動作。第二種方式為：控制器21可將螢幕上游標移至一可點選旋轉指令之特定區域或圖塊，如此就能觸發旋轉動作之執行。
如第5圖所示，假設X’Y’座標和X”Y”座標之兩個圖像係影像感測器211擷取之一第一畫面(frame)和一第二畫面，由此兩個畫面可以得到旋轉動作之實際旋轉角度。此外，也可設定一閥值，比較實際旋轉角度和閥值之大小而決定旋轉動作是否有加速度產生。或者，可以和多個閥值比較，以產生多段加速度，例如：當實際旋轉角度小於30度時為一倍速度旋轉動作；大於30度且小60度時為兩倍速度旋轉動作；若大於60度則為三倍速度旋轉動作。上述第一畫面和第二畫面可以定義於一單位時間內擷取之兩畫面。
旋轉動作或旋轉指令之應用例 1.　瀏覽網頁
a.　使用者按旋轉之確認按鍵，並搭配左右旋轉動作來達成目前瀏覽網頁的上下捲動。
b.　使用者將游標移動至網頁視窗內的可點選旋轉指令之位置，並搭配左右旋轉動作以進行網頁的上下捲動。
2.　瀏覽圖片
a.　使用者按旋轉之確認按鍵，並搭配左右旋轉動作來旋轉目前觀看的照片。
b.　使用者將游標移至網頁視窗內的可點選旋轉指令之位置，並搭配左右旋轉動作，以移動上面或下面的照片至目前觀看照片的位置，若再搭配加速度可達到快速跳頁的效果。
c.　使用者將游標移至一特定位置，並搭配左右旋轉動作來達到圖片放大或縮小的功能。
3.　聆聽音樂
a.　使用者按音量或旋轉之確認按鍵，搭配左右旋轉動作來調整音量大小，也可再搭配加速度功能。
b.　使用者將游標移至播放軟體視窗內可點選旋轉指令之位置，並搭配左右旋轉動作來移動曲目，若再搭配加速度可達到快速跳取之效果。
4.　執行重心平衡或賽車遊戲之旋轉動作及旋轉指令。 5.　觀看電視
a.　使用者按音量或選台之確認按鍵，搭配左右旋轉動作來調整音量大小或轉台，若再搭配加速度可達到快速音量增減與跳台效果。
b.　使用者將游標移至播放軟體視窗內可點選旋轉指令之位置，並搭配左右旋轉動作來達到調整音量大小或轉台，若再搭配加速度可達到快速音量增減與跳台效果。
6.　觀看影片
a.　使用者按旋轉之確認按鍵，搭配左右旋轉動作來調整播放速度，達到快轉或慢速播放效果，若再搭配加速度可增減播放速度。
b.　使用者將游標移至播放軟體視窗內可點選旋轉指令之位置，並搭配左右旋轉動作來調整播放速度，若再搭配加速度可增減播放速度。
7.　瀏覽電子書
a.　使用者按旋轉之確認按鍵，搭配左右旋轉動作來達成頁面上下捲動。
b.　使用者將游標移至瀏覽視窗內可點選旋轉指令之位置，並搭配左右旋轉動作以上下捲動頁面。
c.　使用者將游標移至可點選旋轉指令之位置，並搭配左右旋轉動作來達到瀏覽頁面放大或縮小的功能。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，旋轉動作或旋轉指令之觸發機制，可以是硬體或軟體方式啟動旋轉功能；再例如，得到兩個光點影像之圖像，可以是多發光單元成像於一影像感測器，或重疊兩影像感測器擷取同一光源之兩圖像。前述旋轉動作或旋轉指令之應用亦不限於已列舉之多個實施例，亦可以用於執行其他特定功能，例如：調整螢幕亮度等。前述各種校正功能可以由外部之處理器處理，亦可以由影像感測器內之處理器或控制器處理。故在本發明之相同精神下的各種等效變化，均應包含在本發明的範圍之內。
11．．．遊戲搖桿
111．．．影像感測器
112．．．主操作面
113．．．控制及點選按鍵
131．．．光點
14．．．螢幕
141．．．游標
20、30．．．無線遙控影像顯示系統
21、21’．．．控制器
211．．．影像感測器
212．．．無線收發器
213．．．處理器
22．．．遊戲主機
221．．．無線收發器
23、13．．．光源
231．．．發光單元
24．．．影像顯示幕
41、42．．．光點影像
第1A～1B圖示出習知電子互動遊戲系統中遊戲搖桿之使用示意圖。
第2圖示出本發明無線遙控影像顯示系統之示意圖。
第3圖示出本發明無線遙控影像顯示系統之另一實施例之示意圖。
第4圖示出本發明處理光點影像之示意圖。
第5圖示出本發明處理光點影像之另一實施例之示意圖。
20．．．無線遙控影像顯示系統
21．．．控制器
211．．．影像感測器
212．．．無線收發器
23．．．影像感測晶片
231．．．第一感測像素區
232．．．第二感測像素區
241、242．．．光線
251．．．第一聚焦點
252．．．第二聚焦點

Claims (20)

  1. 一種無線遙控影像顯示系統，包含：一影像顯示幕，顯示一程式產生之畫面；一光源，發出至少一光線；一控制器，藉由其移動或旋轉以控制目前畫面之進行，其包括至少一個影像感測器，以得到具有至少兩個光點影像的一第一圖像；以及一處理器，根據該兩個光點影像於該第一圖像中座標值之差異，以得到該控制器之主操作面相對於一基準面之第一角度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線遙控影像顯示系統，其中該控制器之移動及轉動會被轉換為作用於該目前畫面之移動指令及旋轉指令。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之無線遙控影像顯示系統，其中該移動指令係根據該第一角度以校正其移動方向。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之無線遙控影像顯示系統，其中該影像感測器會另擷取具有該兩個光點影像的一第二圖像，且該處理器得到該主操作面相對於該基準面之第二角度，藉由該第一角度及該第二角度以得到該旋轉指令。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之無線遙控影像顯示系統，其中該光源係具有可分別發出一該光線的兩個發光單元，及該控制器具有一該影像感測器以接受該光線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之無線遙控影像顯示系統，其中該光源係具有一個發光單元，及該控制器具有兩該影像感測器而分別接受該光線，藉由疊加該兩個影像感測器所擷取之兩圖像以得到該第一圖像。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之無線遙控影像顯示系統，其中該旋轉指令係藉由一觸發機制而開始執行。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之無線遙控影像顯示系統，其中該旋轉指令係用於執行一旋轉量或旋轉速度之改變。
  9. 一種用於無線遙控影像顯示系統之控制器，接受該系統產生之至少一光線，並藉由其移動或旋轉以控制該系統顯示畫面之進行，包含：至少一個影像感測器，得到具有至少兩個光點影像的一第一圖像；以及一處理器，根據該兩個光點影像於該第一圖像中座標值之差異，以得到該控制器之主操作面相對於一基準面之第一角度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之用於無線遙控影像顯示系統之控制器，其中該控制器之移動及轉動會被該處理器轉換為作用於該畫面之移動指令及旋轉指令。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之用於無線遙控影像顯示系統之控制器，其中該移動指令係根據該第一角度以校正其移動方向。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之用於無線遙控影像顯示系統之控制器，其中該影像感測器會另擷取具有該兩個光點影像的一第二圖像，且該處理器得到該主操作面相對於該基準面之第二角度，藉由該第一角度及該第二角度以得到該旋轉指令。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之用於無線遙控影像顯示系統之控制器，其中該控制器具有兩該影像感測器而分別接受該光線，藉由疊加該兩個影像感測器所擷取之兩圖像以得到該第一圖像。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之用於無線遙控影像顯示系統之控制器，其另包括一按鍵或一開關，用以觸發該旋轉指令開始執行。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之用於無線遙控影像顯示系統之控制器，其中該旋轉指令係用於執行一旋轉量或旋轉速度之改變。
  16. 一種用於無線遙控影像顯示系統之處理方法，處理該系統中被操作之控制器因移動或旋轉產生作用於一畫面之動作指令，包含：接受該系統產生之至少一光線；得到具有至少兩個光點影像的一第一圖像；以及根據該兩個光點影像於該第一圖像中座標值之差異，以得到該控制器之主操作面相對於一基準面之第一角度。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之用於無線遙控影像顯示系統之處理方法，其另包含轉換該控制器之移動及轉動為作用於該畫面之移動指令及旋轉指令之步驟。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之用於無線遙控影像顯示系統之處理方法，其中該移動指令係根據該第一角度以校正其移動方向。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之用於無線遙控影像顯示系統之處理方法，其另包含擷取具有該兩個光點影像的一第二圖之步驟，其中該主操作面相對於該基準面間有一第二角度，藉由該第一角度及該第二角度以得到該旋轉指令。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之用於無線遙控影像顯示系統之處理方法，其中該旋轉指令係用於執行一旋轉量或旋轉速度之改變，且執行該旋轉指令係捲動、切換、縮放或旋轉該畫面或該畫面中物件，或調整配合該畫面之音量或撥放速度。
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