TW201351208A - 影像感測器群組之定位方法 - Google Patents

Abstract

一種影像感測器群組之定位方法包括利用多個影像感測器偵測具有光點的螢幕以分別取得多個感測影像、區塊化各感測影像成多個影像區塊，及計算光點之投影座標。當二個以上的影像感測器偵測到光點時，計算此些影像感測器所取得的感測影像中光點所在的影像區塊的影像座標、將此些影像座標分別轉換為對應投影機之轉換座標，及平均此些轉換座標以得到投影座標。當僅一個影像感測器偵測到光點時，計算此影像感測器所取得的感測影像中光點所在之影像區塊的影像座標，且將影像座標轉換為對應投影機之轉換座標以作為投影座標。

Description

影像感測器群組之定位方法

本發明是關於一種影像定位方法，特別是關於一種影像感測器群組之定位方法。

在光學投影系統中，若使用者必須透過觸控板或觸控面板等觸控介面來輸入指令，則顯得不切實際。因此，若使用者可藉由例如雷射光點的投射，而直接在投影系統的屏幕上進行系統操作，不僅可以顛覆傳統使用鍵盤的輸入方式，更可以大大地增進使用投影系統的便利性。

在光學投影系統中，是利用偵測例如雷射光點、超音波等觸控指令來進行系統操作。對於觸控指令的定位方法可分為光學定位及聲波定位。以聲波定位時，是利用聲波遇到軟材質被吸收來計算出觸控指令的座標位置，或直接使用信號筆發出超音波來計算出信號筆所在的座標位置。然而，在聲波定位上，此些聲波對使用者而言都是一種噪音。以光學定位時，是利用影像感測器偵測螢幕上的光點來計算出觸控指令的座標位置。然而，在光學定位上，在偵測螢幕上，影像感測器具有視角限制。

當偵測較大螢幕(例如：80吋以上的螢幕)時，則需使用廣角的影像感測器，才得以完整偵測整個螢幕。然而，廣角的影像感測器易產生影像的梯形變形，進而需要梯形校正。況且，即使 是廣角的影像感測器仍有一定的影像感測器之視角的限制。在避免更換影像感測器的條件下，為了偵測較大的螢幕，必須將影像感測器與螢幕之間的距離拉遠，以是影像感測器的偵測範圍涵蓋到整個螢幕。但偵測距離拉遠時，相對地影像感測器的靈敏度下降。此外，倘若場地有限時，則無法透過增加影像感測器與螢幕之間的距離來放大影像感測器的偵測範圍。

另一種方式，則是透過多個影像感測器並採用影像接合的方式來實現偵測較大螢幕。在使用上，必須要相應於影像接合程序精確地設置多個影像感測器，以使此些影像感測器的偵測範圍以預期的拼接方式涵蓋整個螢幕。此時，不同影像感測器偵測所取得的影像才得以經由影像接合程序接合成對應螢幕的顯示畫面之單一影像。然而，當任一影像感測器的設置位置偏移時，最後所接合出的影像就會發生變形。並且，若螢幕具有曲率，則影像接合的難度更相對提高。

因此，如何實現大螢幕偵測，且避免影像變形失真和靈敏度下降即為一亟待解決的議題。

有鑑於此，本發明提出一種影像感測器群組之定位方法包括：利用複數個影像感測器偵測具有光點的螢幕以分別取得複數個感測影像、區塊化各影像成複數個影像區塊，以及計算光點之投影座標。

其中，當此些影像感測器中之複數個偵測到光點時，投影座標的計算步驟包括：計算偵測到光點之各影像感測器所取得的影像中光點所在的影像區塊的影像座標、將此些影像座標分別轉換為對應投影機之複數個轉換座標，及平均此些轉換座標以得到投影座標。

其中，當此些影像感測器中僅一個影像感測器偵測到光點時，投影座標的計算步驟包括：計算偵測到光點之影像感測器所取得的影像中光點所在之影像區塊的影像座標，且將影像座標轉換為對應投影機之轉換座標以作為投影座標。

根據本發明實施例之影像感測器群組之定位方法係利用多個影像感測器同時偵測螢幕而取得各自的感測影像，且影像感測器以區塊化方式計算光點的座標。當多個影像感測器同時偵測到光點時，以平均值來做為光點的投影座標。因此，在根據本發明實施例之陣列式影像感測器之定位方法的應用下，此些影像感測器不需精確設置，且無相對位置的限制，即可有效地偵測較大的螢幕。並且，所使用的影像感測器不需具備相同偵測能力。所使用的螢幕也相對較不受限。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

第1圖至第3圖為根據本發明的第一實施例之影像感測器群組之定位方法的流程圖

參照第1圖，陣列式影像感測器之定位方法包括：利用複數個影像感測器偵測具有光點的螢幕以分別取得複數個感測影像(S100)；區塊化各感測影像成複數個影像區塊(S101)；計算光點之投影座標(S102)。

在一些實施例中，每個感測影像會被區塊化成陣列式影像區塊。

參照第2圖，當此些影像感測器中之複數個偵測到光點(S105)時，投影座標的計算步驟包括：計算偵測到光點之各影像感測器所取得的感測影像中光點所在的影像區塊的影像座標(S1051)、將此些影像座標分別轉換為對應投影機之複數個轉換座標(S1052)，及平均此些轉換座標以得到投影座標(S1053)。

參照第3圖，當此些影像感測器中僅一個影像感測器偵測到光點(S106)時，投影座標的計算步驟包括：計算偵測到光點之影像感測器所取得的感測影像中光點所在之影像區塊的影像座標(S1061)，且將影像座標轉換為對應投影機之轉換座標以作為投影座標(S1062)。

第4圖至第7圖為根據本發明的第二實施例之影像感測器群組之定位方法的流程圖。第8圖為應用根據本發明之影像感測器群組之定位方法的光學投影系統的示意圖。

參照第8圖，光學投影系統具有多個影像感測器、投影機110及螢幕11。於此，以使用二影像感測器為例，以下分別稱之為第一影像感測器111和第二影像感測器112。

第一影像感測器111、第二影像感測器112及投影機110位於螢幕11的前方。第一影像感測器111和第二影像感測器112的偵測範圍重疊。

投影機110投射投影影像113於螢幕11上。並且，第一影像感測器111及第二影像感測器112偵測投影機110所投射的投影影像113。投影影像113上指示光點所應標示的位置。光點A、B、C可由光指標器118發射光束於投影影像113上而形成。

合併參照第4圖，當使用者以光指標器118投射光束在螢幕11上而形成光點A、光點B或光點C在投影影像113上時，第一影像感測器111和第二影像感測器112會進行光點的定位。

在進行光點的定位時，第一影像感測器111偵測螢幕11以取得第一感測影像114(S11)，且第二影像感測器112偵測螢幕11以取得第二感測影像115(S13)。

並且，在進行投影座標的計算之前，第一影像感測器111將第一感測影像114區塊化成複數個第一影像區塊114a(S12)，且第二影像感測器112會將第二感測影像115區塊化成複數個第二影像區塊115a(S14)。

合併參照第5圖，當使用者以光指標器118投射光束在螢幕11上而形成光點C時，第一影像感測器111和第二影像感測器112 都會偵測到光點C(S150)。換言之，在第一感測影像114中會具有光點C的光點影像116，而第二感測影像115中也會具有光點C的光點影像116。光點C的光點影像116是位於第一感測影像114與第二感測影像115之重疊區域。

此時，第一影像感測器111計算光點C的光點影像116所在的第一影像區塊114a的第一影像座標(即，對應光點C的第一影像座標)(S151)，且將第一影像座標轉換為對應投影機110之第一轉換座標(S152)。第二影像感測器112計算光點C的光點影像116所在的第二影像區塊115a的第二影像座標(即，對應光點C的第二影像座標)(S153)，且將第二影像座標轉換為對應投影機110之第二轉換座標(S154)。平均第一轉換座標和第二轉換座標以得到光點C的投影座標(S155)。

合併參照第6圖，當使用者以光指標器118投射光束在螢幕11上而形成光點A時，第一影像感測器111偵測到光點A且第二影像感測器112未偵測到光點A(S160)。換言之，在第一感測影像114中會具有光點A的光點影像116，而第二感測影像115不會具有光點A的光點影像116。

此時，第一影像感測器111計算光點A的光點影像116所在的第一影像區塊114a的第一影像座標(即，對應光點A的第一影像座標)(S161)，且將第一影像座標轉換為對應投影機110之第一轉換座標以作為投影座標(S162)。換言之，在進行投影座標的計算時，無需使用未偵測到光點A的第二影像感測器112所偵測 到的第二感測影像115。

合併參照第7圖，當使用者以光指標器118投射光束在螢幕11上而形成光點B時，第二影像感測器112偵測到光點B且第一影像感測器111未偵測到光點B(S170)。換言之，在第二感測影像115中會具有光點B的光點影像116，而第一感測影像114不會具有光點B的光點影像116。

此時，第二影像感測器112計算光點B的光點影像116所在的第二影像區塊115a的第二影像座標(即，對應光點B的第二影像座標)(S171)，且將第二影像座標轉換為對應投影機110之第二轉換座標以作為投影座標(S172)。換言之，在進行投影座標的計算時，無需使用未偵測到光點B的第一影像感測器111所偵測到的第一感測影像114。

其中，步驟S155可由電性連接至第一影像感測器111和第二影像感測器112的一處理單元(圖中未顯示)執行。再者，步驟S152、步驟S154、步驟S162及步驟S172可由對應的影像感測器執行，亦可由處理單元(圖中未顯示)執行。此處理單元可設置在投影機110中或為獨立設置在第一影像感測器111、第二影像感測器112和投影機110之外的組件。

由於，此些第一影像區塊114a及此些第二影像區塊115a是很小的區塊，所以可忽略掉第一感測影像114及第二感測影像115所存在的形變。

因此，各影像感測器能精確地偵測螢幕11上的光點，而確切 的辨識具有光點影像116的區塊，而不論螢幕為平面或規則曲面或不規則曲面。並且，第一影像感測器111與第二影像感測器112不需精確設置，亦無相對位置的限制。並且，第一影像感測器111之視角與第二影像感測器112之視角可相同或不相同。再者，第一影像感測器111之解析度與第二影像感測器112之解析度可相同或不相同。

第9圖是第8圖中第一影像感測器111所取得之第一感測影像114之一實施例的示意圖。

參照第9圖，第一影像感測器111分析第一感測影像114中之光強度的值，而分辨出第一感測影像114中背景影像117、具有投影影像113的畫面區塊113a及光點影像116。其中，第一影像感測器111是將投影影像113的畫面區塊113a區塊化成陣列式影像區塊114a。

第10圖是第8圖中第二影像感測器112所取得之第二感測影像115之一實施例的示意圖。

參照第10圖，第二影像感測器112分析第二感測影像115中光強度的值，而分辨出第二感測影像115中背景影像117、具有投影影像113的畫面區塊113b及的光點影像116。其中，第二影像感測器112是將投影影像113的畫面區塊113b區塊化成陣列式影像區塊115a。

其中，陣列式影像區塊114a/115a可以二維座標表示為n乘m的矩陣，即座標系為(X₀,Y₀)至(X_n,Y_m)。其中，n與m為大 於1的整數。舉例而言，投影機110投射電腦的影像畫面於螢幕11上以形成投影影像113。若電腦的解析度為1024^＊768，則投影影像113是對應投影座標(0,0)至(1024,768)，所以第一感測影像114中陣列式影像區塊114a之角點座標(X₀,Y₀)是對應投影座標(0,0)，及第二感測影像115中陣列式影像區塊115a之角點座標(X_n,Y_m)是對應投影座標(1024,768)。

在一些實施例中，第一影像感測器111基於光點A的光點影像116所在之第一影像區塊114a的四個角點坐標以內插法計算對應光點A的第一影像座標。同樣地，第一影像感測器111基於光點C的光點影像116所在之影像區塊114a的四個角點坐標以內插法計算對應光點C的第一影像座標。

在一些實施例中，第二影像感測器112基於光點B的光點影像116所在之第二影像區塊115a的四個角點坐標以內插法計算對應光點B的第二影像座標。同樣地，第二影像感測器112基於光點C的光點影像116所在之第二影像區塊115a的四個角點坐標以內插法計算對應光點C的第二影像座標。

在一些實施例中，利用第一影像感測器111及第二影像感測器112連續地偵測投影影像113上光點，以取得連續位移之光點影像116，進而可達到定位投影影像113上光點的移動軌跡。

在一些實施例中，投影影像113係由第一影像感測器111及第二影像感測器112的偵測範圍所覆蓋。其中，可由第一影像感測器111的偵測範圍覆蓋一部分之投影影像113，而由第二影像感 測器112的偵測範圍覆蓋另一部分投影影像113。

其中，第一影像感測器111及第二影像感測器112的偵測範圍可完全重疊於投影影像113，以致使於使用中第一影像感測器111或第二影像感測器112被擋住，也不影響投影影像113之偵測。

於此，投影座標表示以投影機110的座標系來看光點在螢幕上的座標位置。第一影像座標可藉由第一方程式轉換為第一轉換座標。第二影像座標可藉由第二方程式轉換為第二轉換座標。換言之，此些方程式表示對應之影像感測器的座標系與投影機的座標系之間的相對位置關係。

其中，第一方程式和第二方程式可藉由校準程序取得。

於校準程序中，第一影像感測器111偵測第一光點而取得具有第一光點影像的第一感測影像114，並計算出對應第一光點的第一影像座標。第一影像感測器111再偵測第二光點而取得具有第二光點影像的第一感測影像114，並計算出對應第二光點的第一影像座標。於此，第一光點與第二光點是位在螢幕上的相異位置。

並且，第一影像感測器111取得對應第一光點的投影座標及第二光點的投影座標。於此，此些投影座標可預設在第一影像感測器111的校準程序中(即，預先儲存在第一影像感測器111的儲存單元中)，或者是在校準過程中由第一影像感測器111的外部組件(例如：投影機或處理單元)所提供。

然後，第一影像感測器111由對應第一光點的第一影像座標和投影座標及對應第二光點的第一影像座標和投影座標，而計算 出第一方程式。

在一些實施例中，第一影像感測器111亦可在計算得對應第一光點的第一影像座標和對應第二光點的第一影像座標後，將計算出的第一影像座標輸出給外部組件(例如：投影機或處理單元)，而再由外部組件進行投影座標的擷取及第一方程式的計算。

於校準程序中，第二影像感測器112偵測第一光點而取得具有第一光點影像的第二感測影像115。第二影像感測器112再偵測第二光點而取得具有第二光點影像的第二感測影像115，並計算出對應第二光點的第二影像座標。於此，第一光點與第二光點是位在螢幕上的相異位置。

並且，第二影像感測器112取得對應第一光點的投影座標及對應第二光點的投影座標。於此，此些投影座標可預設在第二影像感測器112的校準程序中(即，預先儲存在第二影像感測器112的儲存單元中)，或者是在校準過程中由第二影像感測器112的外部組件(例如：投影機或處理單元)所提供。

然後，第二影像感測器112由對應第一光點的第二影像座標和投影座標及對應第二光點的第二影像座標和投影座標，而計算出第二方程式。

在一些實施例中，第二影像感測器112亦可在計算得對應第一光點的第二影像座標和對應第二光點的第二影像座標後，將計算出的第二影像座標輸出給外部組件(例如：投影機或處理單元)，而再由外部組件進行投影座標的擷取及第二方程式的計算。

於此，雖然是以二光點來說明校準程序，但本發明不限於此，實際執行上，亦可採用相異位置之三個或四個以上的光來進行校準程序。

在一些實施例中，可由三個以上的影像感測器偵測投影影像以取得多個影像，且重疊區域可由二個或三個以上的影像感測器之感測影像形成。

舉例來說，三個影像感測器偵測螢幕上的光點，且光點影像存在於各影像感測器所取得之感測影像中。即，光點位於三個影像感測器的偵測範圍的重疊區域。各影像感測器計算感測影像中光點影像所在的影像區塊之影像座標，並且將影像座標分別轉換為對應投影機之轉換座標。平均三個影像感測器的轉換座標，而得到光點影像的投影座標。以此類推，可求得當光點位於四個以上的影像感測器的重疊區域時之投影座標。

其中，所使用的螢幕可為主動螢幕或被動螢幕。主動螢幕包括背投式投影機螢幕。被動螢幕包括前投式投影機的散射式螢幕。投影機投射影像資料至螢幕。由於投影機之結構與運作原理係為本領域之技術人員所熟知，故於此不再贅述。影像感測器可為電荷耦合元件(CCD)，由於電荷耦合元件(CCD)之結構與運作原理係為本領域之技術人員所熟知，故於此不再贅述。

根據本發明實施例之影像感測器群組之定位方法係利用多個影像感測器同時偵測螢幕而取得各自的感測影像，且影像感測器以區塊化方式計算光點的座標。當多個影像感測器同時偵測到光 點時，以平均值來做為光點的投影座標。因此，在根據本發明實施例之陣列式影像感測器之定位方法的應用下，此些影像感測器不需精確設置，且無相對位置的限制，即可有效地偵測較大的螢幕。並且，所使用的影像感測器不需具備相同偵測能力。所使用的螢幕也相對較不受限。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11‧‧‧螢幕

110‧‧‧投影機

111‧‧‧第一影像感測器

112‧‧‧第二影像感測器

113‧‧‧投影影像

113a‧‧‧畫面區塊

113b‧‧‧畫面區塊

114‧‧‧第一感測影像

114a‧‧‧影像區塊

115‧‧‧第二感測影像

115a‧‧‧影像區塊

116‧‧‧光點影像

117‧‧‧背景影像

118‧‧‧光指標器

A‧‧‧光點

B‧‧‧光點

C‧‧‧光點

(X₀,Y₀)‧‧‧角點座標

(X_n,Y_n)‧‧‧角點座標

第1至3圖為根據本發明的第一實施例之影像感測器群組之定位方法的流程圖。

第4至7圖為根據本發明的第二實施例之影像感測器群組之定位方法的流程圖。

第8圖為應用根據本發明之影像感測器群組之定位方法的光學投影系統的示意圖。

第9圖是第8圖中第一影像感測器111所取得之第一感測影像114之一實施例的示意圖。

第10圖是第8圖中第二影像感測器112所取得之第二感測影像115之一實施例的示意圖。

Claims (9)

1. 一種影像感測器群組之定位方法：利用複數個影像感測器偵測一螢幕以分別取得複數個感測影像，其中該螢幕具有一光點；區塊化各該感測影像成複數個影像區塊；計算該光點之一投影座標；其中，當該些影像感測器中之複數個偵測到該光點時，該投影座標的計算步驟包括：計算偵測到該光點之各該影像感測器所取得的該感測影像中該光點所在的該影像區塊的一影像座標、將該些影像座標分別轉換為對應一投影機之複數個轉換座標，及平均該些轉換座標以得到該投影座標；以及其中，當該些影像感測器中僅一個影像感測器偵測到該光點時，該投影座標的計算步驟包括：計算偵測到該光點之該影像感測器所取得的該感測影像中該光點所在之該影像區塊的該影像座標，且將該影像座標轉換為對應該投影機之該轉換座標以作為該投影座標。
2. 如請求項1所述之影像感測器群組之定位方法，其中由數學內插法取得該影像座標。
3. 如請求項1所述之影像感測器群組之定位方法，其中各該影像感測器由各自的一方程式將該影像座標轉換為對應該投影機之該轉換座標。
4. 如請求項3所述之影像感測器群組之定位方法，其中該方程式 表示對應之該影像感測器的座標系與該投影機的座標系之間的相對位置關係。
5. 如請求項1所述之影像感測器群組之定位方法，其中該投影座標表示以該投影機的座標系來看該光點在該螢幕上的座標位置。
6. 如請求項1所述之影像感測器群組之定位方法，其中該些影像感測器之視角為相同。
7. 如請求項1所述之影像感測器群組之定位方法，其中該些影像感測器之視角為不同。
8. 如請求項1所述之影像感測器群組之定位方法，其中該些影像感測器之解析度為相同。
9. 如請求項1所述之影像感測器群組之定位方法，其中該些影像感測器之解析度為不同。