TW201326869A - 光源辨識裝置、光源辨識方法以及光學追蹤裝置 - Google Patents

Abstract

一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含：一濾光元件，包含至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。

Description

光源辨識裝置、光源辨識方法以及光學追蹤裝置

本發明有關於光源辨識裝置、光源辨識方法以及光學追蹤裝置，特別有關於可辨識特定類型光源的光源辨識裝置和光源辨識方法、以及可根據光源類型辨識結果進行物件追蹤的光學追蹤裝置。

第1圖繪示了習知技術中雜訊光源干擾光學追蹤裝置追蹤物件的示意圖。習知技術中，光學追蹤裝置會擷取欲追蹤物件的物件影像之至少一影像來計算出其位置或移動座標，此欲追蹤物件本身便可視為一光源，可發出特定頻率的光。以第1圖為例，光學追蹤裝置用以追蹤物件101，物件101可發射一紅外光，然而，在光學追蹤裝置擷取的影像當中，可能會包含其他的雜訊光源如光源103、105等，其可能是環境光、日光燈等其他光源。這些光源通常會包含紅外光以及其他成份的光，因此可能會影響到光學追蹤裝置追蹤物件101的準確度。

本發明之一目的為提供一種可辨識特定類型光源的光源辨識裝置和光源辨識方法。

本發明之另一目的為提供一種可根據光源類型辨識結果進行物件追蹤的光學追蹤裝置。

本發明之一實施例揭露了一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含：一濾光元件，包含至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。

本發明之另一實施例揭露了一種光學追蹤裝置，用以追蹤一物件，該物件可提供具有一特定頻率的光，該光學追蹤裝置包含：一機殼；一透鏡，位於該機殼上；一影像感測晶片，用以透過包含該透鏡擷取包含該物件之物件影像的至少一影像；一濾光元件，包含至少一第一區以及至少一第二區，光線通過該第一區與該第二區分別在該影像感測晶片所取得該影像中產生一第一區影像區域以及一第二區影像區域，其中該第一區僅可讓具有該特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷該物件之該物件影像在該影像的成像位置。

本發明之又一實施例揭露了一種光源辨識方法，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識方法包含：將一濾光元件區分成至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。

本發明之另一實施例揭露了一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源。此光源辨識裝置包含：一影像感測晶片，具有一影像感測陣列，該影像感測陣列包含至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。

經由前述之實施例，使用簡單的結構便可判斷出光源的類型，進而精確的追蹤物件。此外，使用影像感測晶片時，藉由調整影像掃瞄的頻率和掃瞄面積，可讓判斷光源類型的動作更有效率。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。

第2圖繪示根據本發明之實施例的光學追蹤裝置200之結構示意圖，此光學追蹤裝置200可用以追蹤一物件，此物件可提供具有一特定頻率的光，如第1圖中的物件101。須注意的是，後續實施例中均以紅外光來代表特定頻率的光，但並非限定本發明提出的內容只限定於紅外光上。

如第2圖所示，光學追蹤裝置200可包含：一機殼201、一透鏡203、一影像感測晶片205、濾光元件207和209至少其一、一判斷單元211以及一電路板213。透鏡203位於機殼201上。影像感測晶片205用以透過透鏡203擷取物件之物件影像的至少一影像。濾光元件207、209包含至少一第一區以及至少一第二區，光線通過第一區與第二區分別在影像感測晶片205所取得影像中產生一第一區影像區域以及一第二區影像區域，其中濾光元件207、209的第一區僅可讓紅外光通過，而第二區可讓紅外光以及具有其他頻率的光通過。此處所指之具有其他頻率的光，可指除了紅外線光之外的所有頻率的光，亦可指紅外線光之外的一部份具有頻率的光。

第一區和第二區的排列方式可以各種方式呈現，可取決於光學追蹤裝置之設計，或是相關影像處理步驟的程序。請參著第3圖和第4圖，其分別繪示了使用於第2圖所示的光學追蹤裝置之濾光元件207和209的結構示意圖。第3圖所示之濾光元件207是呈現條狀排列且設置於透鏡203上。如第3圖所示，濾光元件區域301、303、305、307等代表了僅可讓紅外光通過的第一區，而濾光元件區域302、304以及306等代表了可讓紅外光以及紅外光之外的其他光通過的第二區。第4圖所示之濾光元件209是呈現棋盤狀排列且設置於影像感測晶片205上。如第4圖所示，濾光元件區域401、403等代表了僅可讓紅外光通過的第一區，而濾光元件區域405、407以及409等代表了可讓紅外光以及紅外光之外的其他光通過的第二區。第4圖中的第一區以及第二區僅有部份以符號標示。請留意前述的各類型的濾光元件之排列以及其設置位置均僅用以舉例，並非用以限定本發明。第2圖中的光學追蹤裝置200亦不限制一定要同時包含濾光元件207和209。濾光元件209可以各種方式設置於影像感測晶片205上，因此可能具有各種厚度或由不同的材質所形成。也因此，當影像感測晶片205具有濾光的功能時，可視為具有一影像感測陣列，此影像感測陣列包含至少一第一區以及至少一第二區，其中第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過。判斷單元211則如前所述用以根據光源在第一區以及第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為特定類型光源。

判斷單元211根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷該物件之該物件影像在該影像的成像位置。亦即，判斷單元211根據第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷所接收到的光源才是要追蹤的物件後，據以較精確的判斷該物件之該物件影像在該影像的成像位置。

判斷單元211可由硬體或軔體方式來實施。舉例來說，其可以為一獨立的電路，與影像感測晶片205一起設置於電路板213上，但亦可以將一判斷程式寫入光學追蹤裝置200的主控制器中(未繪示)，甚至可寫入影像感測晶片205與影像感測機制共用同一硬體。底下將詳細描述判斷單元211如何根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域之光量來判斷那一個才是要追蹤的物件之示範性例子。

若自一待判斷光源接收到的光只有紅外光成份，則此光因為在第一區和第二區皆可通過，因此形成的光量其差異將會在一臨界值以下，故第一區影像區域以及該第二區影像區域之光量差異也會相對應的在一臨界值以下，因此判斷單元211可判斷其為一紅外光光源，可能便是所欲追蹤的物件。相反的，若欲追蹤所發出的光完全無紅外光成份，則在只能讓紅外光通過的第一區將不會產生光量，而在第二區則會產生光量，因此判斷單元211可根據第一區影像區域以及該第二區影像區域是否有產生光量據以判斷此光源應不是所欲追蹤的物件，或者根據其光量差異大於一臨界值判斷此光源應不是所欲追蹤的物件。也就是說，若判斷單元211可於物件影像在第一/第二影像區域所產生之光量差異小於一臨界值時，判斷該物件影像為一真實影像，並根據該物件影像於該影像之成像位置計算該物件之一位置資訊。

此外，若所欲追蹤的物件除了紅外光外亦會包含微量的其他光，則透過臨界值的設定，亦可判斷出是否為欲追蹤的物件，舉例來說，可透過實驗歸納出一臨界值，當第一區影像區域以及該第二區影像區域之光量差異在此臨界值下時，即使待判斷的光源有包含紅外光之外的其他成份的光，亦可將所測光源判斷成欲追蹤的物件。因此本發明之運用範圍不限制只能判斷純紅外光以及無紅外光的光源。

此外，於一實施例中，影像感測晶片205掃描影像的方案與濾光元件207中第一區以及第二區的方向垂直，亦即第2圖中的x方向，如此能同時掃瞄到對應第一區和第二區的影像以計算光源在不同區域產生的光量。此外，影像感測晶片205每次掃瞄時均會以一掃瞄區域A來掃瞄，但若某一區域的雜訊光源分佈較密，則單次掃瞄區域A過大可能會造成計算上的繁瑣或判斷上的錯誤。反之若某一區域的雜訊光源較稀疏，則單次掃瞄區域A過小可能便需要掃瞄多次才能判斷出欲追蹤的物件，造成計算的負荷以及功率的損耗。因此，於一實施例中影像感測晶片205可感測一影像中的光源之數量，並根據數量調整掃瞄的頻率或單次掃瞄的區域大小，藉此發揮更好的效能。

請留意第2圖中的光學追蹤裝置200亦可僅作為一光源辨識裝置，亦即只辨識出所測試的光源是否為特定類型光源(紅外光或雜訊光)，而不進行後續之物件追蹤動作。當作為光源辯識裝置使用時，甚至可不需要影像感測晶片205，亦即根據本發明的光源辯識裝置可僅包含一濾光元件以及一判斷單元。濾光元件包含至少一第一區以及至少一第二區。第一區僅可讓紅外光通過，而第二區可讓紅外光以及具有其他頻率的光通過。判斷單元用以根據光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。利用影像感測晶片提供影像為讓判斷單元判斷待測光源在第一區以及第二區所形成的光量之一種方式，但只要能達到此功能的機制，均應在本發明所包含的範圍之內。

根據前述之實施例，可歸納出一光源辨識方法。第5圖繪示了根據本發明之實施例的光源辨識方法之流程圖，其包含了以下步驟：

步驟501

將一濾光元件區分成至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有該特定頻率的光(即先前所述的紅外光)通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過。

步驟503

根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源(例如，可判斷其為具有可發出特定頻率的光源或是其他類型的光源)。

其他詳細的步驟依據前述之實施例均可推得，故在此不再贅述。

經由前述之實施例，使用簡單的結構便可判斷出光源的類型，進而精確的追蹤物件。此外，使用影像感測晶片時，藉由調整影像掃瞄的頻率和掃瞄面積，可讓判斷光源類型的動作更有效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

101．．．物件

103、105．．．光源

200．．．光學追蹤裝置

201．．．機殼

203．．．透鏡

205．．．影像感測晶片

207、209．．．濾光元件

211．．．判斷單元

213．．．電路板

301-409．．．濾光元件區域

第1圖繪示了習知技術中雜訊光源干擾物件追蹤的示意圖。

第2圖繪示根據本發明之實施例的光學追蹤裝置之結構示意圖。

第3圖和第4圖分別繪示了可使用於第2圖所示的光學追蹤裝置之濾光元件的結構示意圖。

第5圖繪示了根據本發明之實施例的光源辨識方法之流程圖。

200．．．光學追蹤裝置

201．．．機殼

203．．．透鏡

205．．．影像感測晶片

207、209．．．濾光元件

211．．．判斷單元

213．．．電路板

Claims (30)

1. 一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含：一濾光元件，包含至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源辨識裝置，該判斷單元根據該光源的光在該第一區以及該第二區所形成之光量的差異與一臨界值之關係來判斷該光源是否為該特定類型光源。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光源辨識裝置，該判斷單元根據該光源的光在該第一區或該第二區所是否有形成光量來判斷該光源是否為該特定類型光源。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光源辨識裝置，其中該光源僅發出具有該特定頻率的光。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光源辨識裝置，其中具有該特定頻率的光係為紅外光。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光源辨識裝置，其中該第一區以及該第二區於該濾光元件上呈現棋盤狀排列。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光源辨識裝置，其中該第一區以及該第二區於該濾光元件上呈現條狀排列。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光源辨識裝置，更包含：一影像感測晶片，用以掃瞄影像以讓該判斷單元計算該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光源辨識裝置，其中該影像感測晶片掃瞄的方向與該第一區以及該第二區垂直。
10. 如申請專利範圍第8項所述之光源辨識裝置，其中該影像感測晶片更感測一影像中的光源之數量，並根據該數量調整掃瞄的頻率或單次掃瞄的區域大小。
11. 一種光學追蹤裝置，用以追蹤一物件，該物件可提供具有一特定頻率的光，該光學追蹤裝置包含：一機殼；一透鏡，位於該機殼上；一影像感測晶片，用以透過該透鏡擷取包含該物件之物件影像的至少一影像；一濾光元件，包含至少一第一區以及至少一第二區，光線通過該第一區與該第二區分別在該影像感測晶片所取得該影像中產生一第一區影像區域以及一第二區影像區域，其中該第一區僅可讓具有該特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷該物件之該物件影像在該影像的成像位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光學追蹤裝置，其中該判斷單元於該物件影像在該第一/第二影像區域所產生之光量差異小於一臨界值時，判斷該物件影像為一真實影像，並根據該物件影像於該影像之成像位置計算該物件之一位置資訊。
13. 如申請專利範圍第11項所述之光學追蹤裝置，該判斷單元根據根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域之光量的差異與一臨界值之關係來判斷該物件之該物件影像在該影像的成像位置。
14. 如申請專利範圍第11項所述之光學追蹤裝置，該判斷單元根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域是否有形成光量來判斷該物件之該物件影像在該影像的成像位置。
15. 如申請專利範圍第11項所述之光學追蹤裝置，其中該光源僅發出具有該特定頻率的光。
16. 如申請專利範圍第15項所述之光學追蹤裝置，其中具有該特定頻率的光係為紅外光。
17. 如申請專利範圍第11項所述之光學追蹤裝置，其中該第一區以及該第二區於該濾光元件上呈現棋盤狀排列。
18. 如申請專利範圍第17項所述之光學追蹤裝置，其中該濾光元件上設置於該影像感測晶片上。
19. 如申請專利範圍第11項所述之光學追蹤裝置，其中該第一區以及該第二區於該濾光元件上呈現條狀排列。
20. 如申請專利範圍第19項所述之光學追蹤裝置，其中該濾光元件上設置於該透鏡或該影像感測晶片上。
21. 如申請專利範圍第19項所述之光學追蹤裝置，其中該影像感測晶片掃瞄影像的方向與該第一區以及該第二區垂直。
22. 如申請專利範圍第19項所述之光學追蹤裝置，該影像感測晶片更感測一影像中的光源之數量，並根據該數量調整掃瞄的頻率或單次掃瞄的區域大小。
23. 一種光源辨識方法，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識方法包含：將一濾光元件區分成至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。
24. 如申請專利範圍第23項所述之光源辨識方法，更包含：根據該光源的光在該第一區以及該第二區所形成之光量的差異與一臨界值之關係來判斷該光源是否為該特定類型光源。
25. 如申請專利範圍第23項所述之光源辨識方法，更包含：根據該光源的光在該第一區或該第二區所是否有形成光量來判斷該光源是否為該特定類型光源。
26. 如申請專利範圍第23項所述之光源辨識方法，其中該光源僅發出具有該特定頻率的光。
27. 如申請專利範圍第26項所述之光源辨識方法，其中具有該特定頻率的光係為紅外光。
28. 如申請專利範圍第23項所述之光源辨識方法，其中該第一區以及該第二區於該濾光元件上呈現條狀排列，該光源辨識方法更包含：掃瞄至少一影像以計算該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，其中掃瞄的方向與該第一區以及該第二區垂直。
29. 如申請專利範圍第28項所述之光源辨識方法，更包含：感測一影像中的光源之數量，並根據該數量調整掃瞄的頻率或單次掃瞄的區域大小。
30. 一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含：一影像感測晶片，具有一影像感測陣列，該影像感測陣列包含至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其他頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。