TW201530397A - 光學觸控系統及其物件分析方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光學觸控系統以及其物件分析方法，且所述光學觸控系統包括面板以及影像感測裝置，其中影像感測裝置是設置於該面板上。所述物件分析方法包括下列步驟。首先，驅動影像感測裝置擷取橫跨一觸控面的第一影像，且第一影像具有對應一指示物的一物件影像。接著，於第一影像中定義出對應該物件影像的一影像區域。而後，根據影像區域中多個像素之間的亮度差異，判斷該指示物是觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面。

Description

光學觸控系統及其物件分析方法
本發明有關於一種觸控系統，且特別是一種光學觸控系統以及其物件分析方法。
隨著觸控技術的發展，面板逐漸與顯示裝置整合形成觸控式螢幕，以供使用者直接透過觸控方式進行輸入操作。光學觸控系統因具有高準確度、可靠度佳、損壞率低、支援多點觸控以及反應速度快且不受面板製程技術的影響等優點，目前已廣泛地運用於各類中大型電子顯示產品，例如遊客導覽系統或工業控制系統。
目前光學觸控系統包括至少一影像感測器以及多個發光二極體，例如紅外光發光二極體(Infrared Light Emitting Diode，IR LED)。於光學觸控系統運作時，上述發光二極體會發出光線照射光學觸控系統的觸控平面。當一物件，例如手指或是觸控筆，接觸該觸控平面時，該物件會遮蔽部份光線而於觸控平面形成遮蔽陰影。光學觸控系統會利用影像感測器擷取橫跨觸控平面的影像，並根據所擷取影像中是否存在陰影以及陰影成像位置計算出物件相對於觸控平面上的位置，進而達到觸控操作的功能。
本發明實施例提供一種光學觸控系統以及其物件分析方法，此物件分析方法可快速且準確地判斷接近光學觸控系統的觸控平面之物件是觸碰觸控平面或懸浮於觸控平面，據以有效提升光學 觸控系統中觸控點的辨識率。
本發明實施例提供一種光學觸控系統的物件分析方法，此物件分析方法包括下列步驟。首先，驅動一影像感測裝置擷取橫跨該觸控面的第一影像。所述第一影像具有對應該指示物的一物件影像。接著，於所述第一影像中定義出對應該物件影像的一影像區域。而後，根據影像區域中多個像素之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰觸控面或是懸浮於觸控面。當判斷該指示物觸碰觸控面時，根據第一影像中該物件影像的成像位置，計算該指示物相對於該面板的一觸控座標。
本發明實施例另提供一種光學觸控系統的物件分析方法，其中光學觸控系統包括面板、第一影像感測裝置以及第二影像感測裝置。所述第一影像感測裝置與第二影像感測裝置是分別設置於面板上不同位置，且具有重疊的影像感測範圍。所述物件分析方法包括下列步驟。首先，驅動第一影像感測裝置以及第二影像感測裝置擷取對應面板的觸控面之第一背景影像以及第二背景影像。而後，驅動第一影像感測裝置以及第二影像感測裝置分別擷取橫跨該觸控面的第一影像及第二影像。所述第一影像具有對應該指示物的第一物件影像，而所述第二影像具有對應該指示物的第二物件影像。接著，於第一影像中定義出對應第一物件影像的第一影像區域。而於第二影像中定義出對應第二物件影像的第二影像區域。隨後，分別根據第一影像區域以及第二影像區域中多個像素之間的亮度差異，判斷指示物是觸碰觸控面或是懸浮於觸控面。
本發明實施例還提供一種光學觸控系統，且所述光學觸控系統耦接一影像顯示裝置。所述光學觸控系統包括一面板、至少一發光源、一反光鏡、至少一反光單元、影像感測裝置以及處理單元。所述面板具有一觸控面。該至少一發光元件用以產生一光線照亮該觸控面。所述反光鏡用以產生該面板的鏡像。該至少一反 光單元用以反射該發光元件產生的該光線。影像感測裝置用以擷取橫跨該觸控面的多張影像，且該些影像的至少其中之一具有對應指示物的一物件影像以及一鏡像。處理單元耦接影像感測裝置以及該發光元件。當處理單元驅動該影像感測裝置擷取橫跨該觸控面的一第一影像，且所述第一影像具有對應該指示物的該物件影像以及該鏡像時，處理單元於該第一影像中定義對應該物件影像的一影像區域。處理單元根據影像區域內多個像素之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰觸控面或是懸浮於觸控面。處理單元並根據判斷結果，決定是否計算該指示物相對於該面板的一觸控座標。
本發明實施例還提供一種非暫態之電腦可讀取媒體(non-transitory computer readable medium)，此非暫態式電腦可讀取媒體用以記錄一組電腦可執行程式，當電腦可讀取記錄媒體被處理器讀取時，處理器可執行上述光學觸控系統的物件分析方法中的該些步驟。
綜上所述，本發明實施例提供一種光學觸控系統以及其物件分析方法，所述物件分析方法可根據所擷取的橫跨觸控面的影像中遮蔽區域的亮度分佈資訊，快速且準確地判斷偵測到的物件是觸碰觸控平面或懸浮於觸控面，有效辨識指示物的觸控狀態。所述物件分析方法並可根據判斷結果，決定是否計算偵測到的物件的觸控座標，進而有效提升光學觸控系統中觸控點辨識率與運作效益。
上文以概略地敘述本發明之技術特徵及所達到之技術效果，為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
1、3‧‧‧光學觸控系統
11‧‧‧面板
110‧‧‧觸控面
111‧‧‧第一邊緣
113‧‧‧第二邊緣
115‧‧‧第三邊緣
117‧‧‧第四邊緣
120‧‧‧發光元件
130‧‧‧反光鏡
140‧‧‧第一反光單元
150‧‧‧第二反光單元
310‧‧‧第三反光單元
12‧‧‧影像感測裝置
12a‧‧‧第一影像感測裝置
12b‧‧‧第二影像感測裝置
13‧‧‧處理單元
14‧‧‧儲存單元
15‧‧‧傳輸單元
16‧‧‧影像顯示裝置
161‧‧‧游標
2‧‧‧使用者
21‧‧‧手指
DR‧‧‧背景區域
BR‧‧‧強光區域
H‧‧‧觸控感測區域的高度
P1~PN‧‧‧像素
F1~F8、FB‧‧‧影像
I21、I21’、I21a、I21b、I41、ITP、ITP’‧‧‧物件影像
LB、LB1、LB2‧‧‧左邊界
RB、RB1、RB2‧‧‧右邊界
H_UB‧‧‧強光上邊界
H_LB‧‧‧強光下邊界
IA、IA’、IA1、IA2‧‧‧影像區域
IS‧‧‧虛像空間
RS‧‧‧實像空間
TP‧‧‧觸控點位置
TP’‧‧‧觸控點之鏡像位置
120’‧‧‧發光元件之鏡像
140’‧‧‧第一反光單元之鏡像
150’‧‧‧第二反光單元之鏡像
SL‧‧‧第一感測路線
SL’‧‧‧第二感測路線
D1、D2、D3‧‧‧距離
A1、A2‧‧‧夾角
VA‧‧‧視野範圍
L‧‧‧像素行數量
i‧‧‧第i像素行
C10、C20、C30‧‧‧曲線
S601~S609‧‧‧步驟流程
S701~S709‧‧‧步驟流程
S801~S807‧‧‧步驟流程
S1001~S1007‧‧‧步驟流程
S1101~S1107‧‧‧步驟流程
S1201~S1209‧‧‧步驟流程
S1501~S1515‧‧‧步驟流程
圖1是本發明實施例提供的光學觸控系統的系統架構示意圖。
圖2A是本發明實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的示意圖。
圖2B是本發明實施例提供的影像感測裝置所擷取另一具物件影像之二維影像的示意圖。
圖3A是本發明實施例提供的影像感測裝置擷取的背景影像及其對應的亮度曲線之示意圖。
圖3B是本發明實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的二維影像之示意圖。
圖3C是對應圖3B所示之二維影像的亮度曲線之示意圖。
圖4A~圖4B分別是本發明另一實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的二維影像之示意圖。
圖5A是本發明實施例提供的光學觸控系統的操作示意圖。
圖5B是對應圖5A之影像感測裝置所擷取之部分影像的示意圖。
圖6是本發明實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。
圖7是本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。
圖8是本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。
圖9是本發明實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的二維影像之示意圖。
圖10是本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。
圖11是本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。
圖12是本發明實施例提供的背景影像中強光區域界定方法之流程示意圖。
圖13是本發明另一實施例提供的光學觸控系統的系統架構示意圖。
圖14A~圖14B是本發明另一實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的影像之示意圖。
圖15是本發明實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。
在下文中，將藉由圖式說明本發明之各種例示實施例來詳細描述本發明。然而，本發明所述之概念可以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。此外，在圖式中相同參考數字可用以表示類似的元件。
本發明之光學觸控系統可主動於影像感測裝置所擷取到具對應一指示物的物件影像之影像中定義一影像區域，並根據影像區域內的像素亮度分佈資訊，準確地判斷靠近或接近光學觸控系統的觸控區域的該指示物是觸碰(touching)光學觸控系統的觸控平面或是懸浮(hovering)於觸控平面。據此，有效提升光學觸控系統中觸控點辨識率與觸控靈敏度的操作。
〔光學觸控系統之實施例〕
請參照圖1，圖1繪示本發明實施例提供的光學觸控系統的系統架構示意圖。光學觸控系統1用以感測至少一指示物(pointer)的觸控位置。於本實施例中，所述指示物為使用者2之手指21，但於其他實施方式中，所述指示物可例如為觸控筆(stylus)或觸控桿等觸控物件，但本發明並不限制。
光學觸控系統1包括面板11、影像感測裝置12、發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140、第二反光單元150、處理單元13、儲存單元14、傳輸單元15以及影像顯示裝置16。發光元件120、影像感測裝置12、儲存單元14、傳輸單元15以及影像顯示裝置16分別耦接於處理單元13。
簡單來說，於光學觸控系統運作時，處理單元13會對應控制發光元件120、影像感測裝置12、儲存單元14以及傳輸單元15的運作。處理單元13並會根據影像感測裝置12的感測結果，對應控制影像顯示裝置16上游標161的動作。
影像感測裝置12、發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150皆配置在面板11上。所述面板11可例如為一白板(whiteboard)、透明板(例如玻璃板或塑膠板)或一觸控螢幕(touch screen)。
於本實施例中，所述面板11為一反光鏡或一反光面。所述面板11實質上為一塊矩形板。所述面板11具有一觸控面110，且觸控面110的形狀亦為矩形。具體地說，觸控面110具四條直線邊緣，亦即第一邊緣111、第二邊緣113、相對於第一邊緣111之第三邊緣115以及相對於第二邊緣113之第四邊緣117。第一邊緣111與第二邊緣113相交，形成第一角落(first corner)；第一邊緣111與第四邊緣117相交，形成第二角落(second corner)；第二邊緣113與第三邊緣115相交，形成第三角落(third corner)；第三邊緣115與第四邊緣117相交，形成第四角落(fourth corner)。
觸控面110、發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150所包圍的區域為光學觸控系統1的觸控感測區TR。所述觸控感測區TR具有一高度H，其中高度H是依據光學觸控系統1的實際架構與運作需求來設置。
發光元件120是設置在觸控面110的第一邊緣111。發光元件120用以提供光學觸控系統1運作時所需光源。發光元件120用以發出不可見光(invisible light)，例如紅外光(infrared light)或紫外光(ultraviolet light)，照亮整個觸控面110。
於一實施方式中，發光元件120可包括多個發光體，且該些發光體是沿觸控面110的第一邊緣111排列。於另一實施方式中，發光元件120亦可包括一發光體與一導光元件(light guide)，例如 導光板。發光體將產生光線以散射方式散佈至整個導光元件，並由導光元件將光線均勻射出至觸控面110上。所述發光體可例如為紅外光發光二極體IR LED)或紫外光二極體(UV LED)。值得一提的是，發光元件120所發出之光線也可以是可見光(visible light)。要說明的是，發光元件120的實際實施方式可依據光學觸控系統1的實際運作需求來設置，本實施例並不限制。
反光鏡130是設置於觸控面110的第四邊緣117上，且反光鏡130是凸出於觸控面110上。具體地說，反光鏡130於本實施例中是由觸控面110往觸控面110之上方延伸高度H。反光鏡130包含一反光鏡面，且反光鏡面面向觸控面110，以反射發光元件120發出之不可見光至觸控面110。
反光鏡130同時用以形成對應觸控感測區TR之鏡像(mirror image)，並產生在觸控面110上進行操作之指示物的鏡像(未繪示於圖1)。反光鏡130可以是利用一平面反射鏡(plane mirror)來實現，且反光鏡130之鏡面朝向觸控感測區TR。
第一反光單元140是設置於觸控面110的第三邊緣115上。第二反光單元150是設置於觸控面110的第二邊緣113。第一反光單元140與第二反光單元15分別凸出於觸控面110上。第一反光單元140與第二反光單元15可例如為一反光布，且分別朝向觸控感測區TR，以反射發光元件120所發出之光線。第一反光單元140與第二反光單元15分別是由觸控面110往觸控面110之上方延伸高度H。
於本實施例中，反光鏡130、第一與第二反光單元140、150之高度皆為H，但應了解反光鏡130、第一、第二反光單元140、150之高度亦可依據光學觸控系統1的實際操作需求而不相同。
第一反光單元140以及第二反光單元150可以採用回復反射材質(retro-reflective material)來達到反光效果，但本實施例並不以此為限，只要第一反光單元140以及第二反光單元150可將發光 元件120之光線反射至觸控面110，且較佳不會形成觸控感測區TR之鏡像即可。亦可以是由三個發光元件來替代，只要使這三個發光元件皆朝向並照射觸控面110即可。
影像感測裝置12是設置於觸控面110上的第一角落。影像感測裝置12亦可以是設置觸控面110上的第二角落或是觸控面110的第一邊緣111上，只要使影像感測裝置12相對於與反光鏡130的設置位置即可。
影像感測裝置12用以偵測指示物(即使用者2之手指21)於觸控感測區TR內的觸控操作。具體地說，影像感測裝置12用以擷取橫跨觸控面110，並包含觸控面110、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150所包圍之觸控感測區TR的多張影像。該些影像至少包含背景影像以及具指示物的物件影像之影像。所述背景影像是在指示物未靠近面板11時，且影像感測裝置12所擷取橫跨觸控面110會包含觸控感測區TR的影像。
影像感測裝置12可進一步設置有濾光模組，(例如紅外線濾光片(IR-pass filter)，以使影像感測裝置12可僅接受特定波長之光線，例如紅外線。
影像感測裝置12視野可設置成朝向觸控面110傾斜，其傾斜角度可依據實際設置需求與影像擷取範圍來設置，只要可使影像感測裝置12擷取到橫跨觸控面110的觸控感測區TR的影像即可。影像感測裝置12的縱向視野較佳可大於或等於觸控感測區TR的高度H。
影像感測裝置12可例如為互補式金屬氧化物半導體(CMOS)或電荷耦合元件(CCD)，且於所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際使用情況來設計，本實施例在此不加以限制。
處理單元13用以根據影像感測裝置12所產生對應觸控面110的影像，判斷指示物(即手指21)是否觸碰(或接觸)觸控面110或是指示物懸浮於(hovering)觸控面110上。處理單元13根據判斷結 果，決定是否計算該指示物(即手指21)相對於該觸控面110的一觸控座標。處理單元13並利用傳輸單元15將具對應指示物的觸控座標的相關資訊傳送至影像顯示裝置16，以操控影像顯示裝置16畫面上游標161的動作。
處理單元13可以是依據預設的影像擷取頻率，驅動影像感測裝置12擷取橫跨觸控面110的該些影像，並根據該些影像判斷是否有指示物接近觸控感測區TR以及判斷指示物(即手指21)是否觸碰或懸浮於觸控面110。所述影像擷取頻率可以是依據光學觸控系統1的實際操作以及工作環境(例如光學觸控系統周遭的環境亮度)來設置，本實施例並不限制。此外，於其他實施方式中，處理單元13也可以驅動影像感測裝置12連續不斷地擷取橫跨觸控面110的該些影像，並根據該些影像持續不斷地或是每隔一段時間(例如每3張影像或每2秒)中，偵測指示物於觸控感測區TR的觸控運作。
儲存單元14用以儲存影像感測裝置12所擷取的該些影像以及判斷指示物是觸碰觸控面110或是懸浮於觸控面110的相關參數。儲存單元14並可用以儲存所計算指示物相對於觸控面110的觸控座標。
簡單來說，當處理單元13根據影像感測裝置12所擷取的該些影像之一，偵測到一指示物(例如手指21)靠近觸控面110時，處理單元13會主動於所擷取的該影像中定義相對於該指示物之物件影像的一影像區域。處理單元13根據該影像區域中多個像素之間的亮度差異，判斷該指示物(例如手指21)是否觸碰(或是接觸)觸控面110或是懸浮於該觸控面110。
當處理單元13判斷指示物(例如手指21)觸碰觸控面110時，當處理單元13根據指示物於所擷取的影像的成像位置以及對應該指示物的鏡像(由反光鏡130鏡射之影像)於影像的成像位置，計算該指示物相對於觸控面110的觸控座標。特別說明的是，本發明 技術領域具通常知識者應知，接觸(contact)觸控面110或是觸碰(touch)觸控面110在本文中皆具相同意義，故可交替使用。
更進一步地說，請參照圖2A~2C並同時參照圖1。圖2A與圖2B分別繪示本發明提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的二維影像之示意圖。圖2A為指示物(例如手指21)懸浮於觸控面110之二維影像，而圖2B為指示物(例如手指21)觸碰觸控面110之二維影像。
由於影像感測裝置12的縱向視野(亦即影像感測裝置12的縱向感測範圍)大於觸控感測區域TR之高度H，故如圖2A所示，影像感測裝置12所擷取的影像F1包含背景區域DR以及強光區域(bright region)BR。
所述強光區域BR的縱向高度是由觸控面110、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150所決定。具體地說，由於發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140與第二反光單元150會發射或反射光線，故會於影像感測裝置12所擷取之影像形成亮度較高的亮區BR。所述背景區域DR則為觸控面110、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150以外之區域，其中所述背景區域因並不具有用以反射發光元件120所發出之光線，故呈現暗色。另外，強光區域BR的界定方式會詳述於後，故不在此贅述。
當使用者2的手指21接近或靠近觸控面110，但未接觸觸控面110時，影像感測裝置12所擷取之影像F1會包含對應手指21的物件影像I21、I21’以及由反光鏡130鏡射出對應手指21的鏡像(未繪示於圖2A以及圖2B)。
進一步地說，當使用者2的手指21遮蔽發光元件120以及反光鏡130直射或反射的部分光線時，會於影像F1形成灰暗之物件影像I21(又稱為物件光學資訊、遮蔽點或暗點)以及由反光鏡130鏡射產生的對應手指21的鏡像(又稱為鏡像光學資訊、遮蔽點或 暗點)。此外，由於本實施例中，觸控面110為一反光鏡，故影像感測裝置12所擷取之影像F1亦會同時包含由觸控面110反射產生對應手指21之鏡像，即物件影像I21’。所述影像F1具有M×N個像素，其中M、N為正整數。
如圖2A所示，當使用者2的手指21未接觸觸控面110，影像F1中對應手指21影像之物件影像I21與對應手指21鏡像之物件影像I21’之間會不相連且相距一距離。所述距離為手指21之指尖與觸控面110之間所具之高度距離。如圖2B所示，當使用者2的手指21接觸或觸碰觸控面110時，影像感測裝置12所擷取之影像F2所包含物件影像I21與物件影像I21’會相互連接。所述影像F2亦具有M×N個像素。所述影像F1與F2所具之像素數量是由影像感測裝置12的解析度來決定的。
接著，處理單元13會根據物件影像I21與I21’於影像F1或F2的成像位置以及光學觸控系統1的一背景影像於影像F1或F2中定義一左邊界LB以及一右邊界RB，以於影像F1或F2定義對應物件影像I21與I21’的一影像區域IA。也就是，所述影像區域IA是由強光區域BR以及左邊界LB以及右邊界RB來定義。所述背景影像為影像感測裝置12在手指21尚未靠近觸控感測區TR時所擷取之影像。更具體地說，背景影像並不具有對應指示物之物件影像。因此，影像F1的強光區域BR內具物件影像I21與I21’之位置的亮度會較背景影像相對應的強光區域之亮度低，故可據此來定義影像區域IA。
如圖2A所示，當手指21未接觸控面110，因影像F1中物件影像I21與手指21鏡像之物件影像I21’並不相互連接，從而影像區域IA內的多個像素的亮度分布會不均勻。也就是，位於影像區域IA內各像素行中該些像素的像素值之間的變化或差異較大。而當指示物接觸觸控面110時，如圖2B所示，因影像F2中物件影像I21與物件影像I21’相互連接，故影像F1的影像區域IA內的 多個像素的亮度會均勻分布，亦即位於影像區域IA內各該像素行中該些像素的像素值之間的變化或差異較小。
因此，處理單元13可根據影像F1或F2的影像區域IA內的多個像素行(即L個像素行)中該些像素之間的亮度差異，判斷手指21是觸碰觸控面110或是僅是懸浮於觸控面110，其中L為正整數，且L小於N。
詳細地說，在不需要計算分析對應該手指21於該觸控面110上所產生之鏡像的物件影像I21’的影像資訊之下，處理單元13可根據影像F1或F2中影像區域IA內各像素行(即L個像素行)中多個像素的像素值(例如灰階值)之間的變化差異值，例如各該像素行的變異值、各像素行中最大亮度值與最低亮度值之間的像素比值或差異值或各該像素行的平均像素值等，來判斷手指21是否觸碰觸控面110或是懸浮於觸控面110。
於一實施方式中，由於背景區域DR與強光區域BR之間亮度差異明顯，而當手指21接觸該觸控面110時會遮蔽強光區域BR的光線，故使得對應被遮蔽的像素行的像素變異值變小。處理單元13可先計算於影像區域IA內各該像素行的該些像素的像素變異值，當影像區域IA內各該像素行的該些像素的像素變異值越小，即表示被遮蔽區域面積越大；而當影像區域IA內各該像素行的該些像素的像素變異值越大，即表示遮蔽區域越小。因此，處理單元13會於具最大像素變異值的該像素行的該像素變異值大於一預設像素變異值時，判定手指21是懸浮於觸控面110。
於另一實施方式中，處理單元13可計算於影像區域IA內各該像素行最大像素值與最低像素值之間的像素比例值。處理單元13並於具最大像素比例值的該像素行的該像素比例值大於一預設像素比例值(例如1)時，判定手指21是懸浮於觸控面110。
於又一實施方式中，處理單元13亦可計算於影像區域IA內各該像素行最大像素值與最低像素值之間的像素差值。處理單元 13並於具最小像素差值的該像素行的該像素差值大於一預設像素差值(例如零)時，判定手指21是懸浮於觸控面110。
於又一實施方式中，處理單元13亦可計算於影像區域IA內各該像素行的平均像素值。處理單元13並於具最小平均像素值的該像素行的平均像素值小於一預設平均像素值時，判定手指21是觸碰觸控面110。
於再一實施方式中，處理單元13可於影像區域IA內定義一第一像素群組以及一第二像素群組，其中第一像素群組以及一第二像素群組是用以供處理單元13判斷影像區域IA的亮度差異，據以判定指示物是觸碰或懸浮於觸控面110。
具體地說，第一像素群組為高亮度群組，且所述第一像素群組包括至少一高亮度像素，其中高亮度像素為影像區域IA內具有像素值大於預設閥值的像素。第二像素群組為低亮度群組，且所述第二像素群組包括至少一低亮度像素，其中低亮度像素為影像區域IA內具有像素值小於預設閥值的像素。所述預設閥值可以是依據影像中強光區域BR的平均亮度來來設置，例如為強光區域BR的平均亮度值的75%~90%，本實施例並不限制。
當處理單元13判定手指21是懸浮於觸控面110時，處理單元13不計算指示物相對於面板11的觸控面110的觸控座標。處理單元13可不輸出任何觸控座標資料或是輸出先前計算對應手指21觸碰觸控面110的觸控座標資料至影像顯示裝置16，以固定影像顯示裝置16上游標161的位置。
當處理單元13判定手指21是觸碰觸控面110時，處理單元13根據手指21於影像中的成像位置與手指21鏡像(即由反光鏡130所鏡射之鏡像(未繪示於圖2A以及圖2B))於影像的成像位置，計算指示物相對於面板11的觸控面110的觸控座標。處理單元13並將計算觸控座標的相關資料傳送至影像顯示裝置16，以控制影像顯示裝置16上游標161的動作，例如控制游標161的移動 運作、書寫(writing)運作或點選運作等。
上述預設像素變異值、預設像素比例值、預設像素差值、預設平均像素值以及預設閥值皆可以是預先儲存於儲存單元14，以供處理單元13讀取。上述預設像素變異值、預設像素比例值、預設像素差值以及預設平均像素值可以是依據光學觸控系統1的實際操作需求，例如觸控靈敏度或影像感測裝置12的感應度或雜訊強度等，來設置。
以下針對背景影像的擷取、強光區域BR的界定以及影像區域IR的界定做進一步地說明。請參照圖3A~圖3C並同時參照圖1。圖3A繪示本發明實施例提供的影像感測裝置擷取的背景影像及其對應的亮度曲線之示意圖。圖3B繪示本發明實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的二維影像之示意圖。圖3C繪示對應圖3B所示之二維影像的亮度曲線之示意圖。曲線C10表示對應背景影像之背景亮度曲線。曲線C20表示預設亮度閥值曲線，其中曲線C20是根據曲線C10所獲取的。曲線C30表示對應影像F1之亮度閥曲線。
在光學觸控系統1運作時，處理單元13會於指示物(例如手指21)尚未靠近或進入觸控感測區域TR之前(例如光學觸控系統1初啟動時)，先驅動影像感測裝置12感測並擷取橫跨觸控面110的背景影像FB。背景影像FB包含背景區域DR以及強光區域BR，其中背景影像FB具有M×N個像素。
處理單元13可先計算背景影像FB的平均亮度值。處理單元13再根據背景影像FB的平均亮度值與一預設權重值(例如1.2)設定一預設像素值。而後，處理單元13透過比較背景影像FB中每一像素行(pixel column)中的各個像素的像素值與預設像素值，於各像素行定義出一強光上邊界H_UB以及一強光下邊界H_LB，據以於背景影像FB中定義出強光區域BR。其中在強光上邊界H_UB以及強光下邊界H_LB之間的該些像素值大於所述預設像素值。
另外，所述預設權重值可以依據背景影像FB的平均亮度值的一標準值差(standard deviation)來設置。
於另一實施方式中，處理單元13也可以是計算背景影像FB中各該像素行中N個像素P1~PN的平均像素值。而後，處理單元13根據各該像素行的平均像素值與一預設權重值，對應設定各該像素行的預設像素值。處理單元13透過比較背景影像FB中每一像素行中的各個像素的像素值與預設像素值，並將各該像素行中具亮度大於預設像素值的該些像素所在的密集區塊設為各該像素行的強光區塊。處理單元13根據各該像素行的強光區塊於背景影像FB中各像素行定義出強光上邊界H_UB以及強光下邊界H_LB。
於又一實施方式中，處理單元13也可以是計算背景影像FB中各該像素行中N個像素P1~PN的平均像素值。而後，處理單元13根據具最大平均像素值的該像素行的平均像素值與上述預設權重值設定預設像素值。處理單元13再根據預設像素值於背景影像FB中各像素行定義出強光上邊界H_UB以及強光下邊界H_LB。
在影像FB中定義出強光區域BR後，處理單元13將背景影像FB對應轉換為一背景亮度曲線(亦即曲線C10)，以產生背景影像FB的背景亮度曲線資料。曲線C10中沿橫軸向的各該亮度值是對應為背景影像FB的強光區域BR中各該像素行的亮度總和。換言之，背景亮度曲線(亦即曲線C10)記錄第一影像中沿各像素行方向分布的亮度曲線。
詳細地說，處理單元13可將背景影像FB中強光區域BR內各像素行的該些像素的像素值相加，以作為該像素行的像素值。舉例來說，曲線C10中第i個像素行的亮度為背景影像FB中的強光區域BR第i行中該些像素的像素值的總和。
此外，於再一實施方式中，亦可不需要辨識出強光區域BR，透過於背景影像FB各像素行(例如第i個像素行)的N個像素中篩 選出k個具高亮度之像素(例如大於一預設像素閥值)，再計算該些k個像素的像素值之總和，作為該像素行(例如第i個像素行)的像素值。亦或是，於背景影像FB各像素行(例如第i個像素行)的N個像素中篩選出k1個具高亮度之像素(例如大於該預設像素閥值)以及k2個具暗的像素(例如低於預設像素閥值)，再計算該k1個像素與k2個像素之間的差異的像素值之總和，作為該像素行(例如第i個像素行)的像素值。所述k、k1以及k2為正整數。
處理單元13還可以對曲線C10進行運算，以產生曲線C20作為背景影像FB的背景亮度曲線資料。曲線C20為曲線C10與一預設百分比(例如80%)的乘積。也就是說，曲線C20的亮度會較曲線C10的亮度低，並據以作為背景亮度資料，以於感測指示物的觸碰狀態及觸控位置時，提供適當地亮度公差(tolerance)。
在處理單元13接收到影像感測裝置12輸出影像(例如圖2A所示之影像F1)後，處理單元13會先根據背景影像FB對應於影像F1定義出強光區域BR，如圖3B所示。處理單元13並會將影像F1對應轉換為亮度曲線(例如曲線C30)，以產生影像F1的亮度曲線資料。
如圖3C所示，處理單元13會比較曲線C30(即影像F1之亮度曲線)與曲線C20，以獲取指示物之物件影像I21與I21’於影像F1的成像位置。詳細地說，物件影像I21以及I21’是由指示物(例如手指21與由觸控面110反射之手指21鏡像)遮蔽發光元件120、反光鏡130以及第一反射單元140直射或反射的部分光線所形成。因此，曲線C30中對應物件影像I21以及I21’於影像F1所在的區域內各該像素行的亮度會低於曲線C20相對應像素行的背景亮度值，而影像F1的其他區域內各該像素行的亮度會高於曲線C20中相對應像素行的背景亮度。
從而，處理單元13透過比較曲線C30與曲線C20，即可獲得物件影像I21與I21’於影像F1的影像成像範圍，亦即物件影像I21 與I21’於影像F1中的左邊界LB與右邊界RB。接著，處理單元13根據影像F1的強光區域BR以及左邊界LB與右邊界RB定義出影像區域(如圖2A之影像區域IR)。隨後，處理單元13再對影像區域IR進行亮度分析，據以判斷位於觸控感測區TR內的指示物是否觸碰或接觸觸控面110。
值得一提的是，上述觸控面110亦可為非反光鏡面。如圖4A與圖4B所示，影像感測裝置12所擷取橫跨觸控面110之影像則僅包含反光鏡130、第一反光單元140、第二反光單元150所包圍之區域但不包括觸控面110所反射產生之鏡像。圖4A與圖4B分別是本發明另一實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的二維影像之示意圖。
如圖4A所示，當指示物(例如手指21)接近面板11的觸控面110時，影像感測裝置12所擷取的影像F3僅包含手指21的指尖或指腹遮蔽反光鏡130、第一反光單元140或第二反光單元140之物件影像I41、強光區域BR與背景區域DR。強光區域BR的高度是由反光鏡130、第一反光單元140或第二反光單元140所決定的。所述背景區域DR則為反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150以外之背景區域。
如圖4B所示，當手指21接觸觸控面110時，影像感測裝置12所擷取的影像F4中對應手指21的指尖或指腹的物件影像I41會涵蓋到影像F4的影像區域IA’內最後一列像素。處理單元13於接收到影像F3或F4時，會於影像F3或F4中的強光區域BR對應定義影像區域IA’(即定義左、右邊界)，以進行影像區域IA’內的亮度變異分析。處理單元13並根據影像區域IA’的亮度分析結果，判斷指示物是觸碰觸控面110或是懸浮於觸控面110。
習知光學觸控系統1計算指示物的位置的方式會依據其實際架構(例如影像感測裝置的數量、反光鏡130的設置方式)與運作方式而改變，且為所屬領域據通常知識者熟知之技術，故以下僅針 對處理單元13計算位於觸控感測區TR的指示物相對觸控面110的觸控座標方式的一種計算方式做一簡述。
請參照圖5A與圖5B並同時參照圖1，圖5A是本發明實施例提供的光學觸控系統的操作示意圖。圖5B是對應圖5A之影像感測裝置所擷取之部分影像的示意圖。
第一反光單元140相對於反光鏡130的鏡面鏡射出第一反光單元鏡像140’。第二反光單元150相對於反光鏡130的鏡面鏡射(mirrored)第二反光單元鏡像150’。發光元件120相對反光鏡130的鏡面鏡射發光元件鏡像120’。發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140、第二反光單元150共同界定一實像空間RS。發光元件鏡像120’、反光鏡130、第一反光單元鏡像140’、第二反光單元鏡像150’共同界定一虛像空間IS。觸控點TP用以表示於實像空間RS內，指示物觸碰觸控面110的觸控位置，而觸控點TP’則用以表示於虛像空間IS內對應指示物觸碰觸控面110的觸控位置。
影像感測裝置12之橫向視野VA橫跨觸控面110，且橫向視野VA至少包含實像空間RS及虛像空間IS。影像感測裝置12擷取實像空間RS、虛像空間IS及位於實像空間RS之觸控感測區TR內的指示物(例如圖1之手指21)，並產生影像F5。如圖5B所示，影像F5具有手指21的指尖或指腹遮敝發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140、第二反光單元150及/或觸控面110部分直射或反射所形成之物件影像ITP以及透過反光鏡130鏡面所鏡射之物件影像ITP’。
具體地說，當任一指示物，例如手指21，進入位於實像空間RS的觸控感測區TR時，影像感測裝置12依據第一感測路線(first sensing path)SL擷取對應指示物(例如手指21)影像，而指示物(例如手指21)會於影像F5形成物件影像ITP。同時間，影像感測裝置12依據第二感測路線(second sensing path)SL’擷取該指示物(例 如手指21)相對反光鏡130鏡面鏡射在虛像空間IS內該指示物之鏡像，而指示物之鏡像於影像F5形成物件影像ITP’。
所述儲存單元14可預先儲存具有一物件影像(未繪示)位於一參考影像FREF(未繪示)之一維座標位置以及對應的感測路線與第二反光單元150之間夾角的相對關係。儲存單元14還可預先儲存有觸控面110的之第二邊緣113與第四邊緣117間的距離D1。
處理單元13可根據該影像F5中物件影像ITP、ITP’的一維位置(即觸控點TP、TP’)分別求出第一夾角A1及第二夾角A2。處理單元13並利用三角函數關係，計算指示物於觸控感測區TR之觸控點的二維平面座標，以獲取對應指示物相對於觸控面110的觸控座標。
更詳細地說，復參考圖1並同時參考圖5A，觸控面110可設置一直角坐標系統。所述直角坐標系統以影像感測裝置12的所在位置作為直角坐標系統的原點，觸控面110的第二邊緣113作為直角坐標系統的X軸，而第一邊緣111作為直角坐標系之Y軸。從而，對應指示物觸控之觸控點TP位於直角坐標系統的座標則可表示為(D2,D3)，其中D2表示觸控點TP相對於第一邊緣111之距離，而D3表示觸控點TP相對於第二邊緣113之距離。
藉此，處理單元13可先利用三角函數計算獲取出第一感測路線SL與觸控面110的第二邊緣113之間之第一夾角A1以及第二感測路線SL’與觸控面110的第二邊緣113間之第二夾角A2。處理單元13利用下列公式(1)計算D2，
其中D2表示觸控點TP與第一邊緣111之間的距離；H為反光鏡130之高度；A1為第一感測路線SL與觸控面110的第二邊緣113之間之第一夾角；A2為第二感測路線SL’與觸控面110的 第二邊緣113間之第二夾角。
而後，處理單元13計算D2．tanA1，以獲取觸控點TP之軸座標。所述觸控點TP之二維座標為(D2,D2．tanA1)。
特別說明的是，實際實施時，影像感測裝置12可進一步包含一透鏡或是透鏡模組，且透鏡用以調整影像感測裝置12的橫向視野VA，據以使影像感測裝置12能夠完整地擷取實像空間RS及虛像空間IS的影像。
另外，若對應指示物於實像空間RS的物件影像ITP與虛像空間IS的物件影像ITP’(即物件影像ITP之鏡像)重疊時，處理單元13可先獲得對應實像空間RS的物件影像ITP與虛像空間IS的物件影像ITP’的單獨影像，再進行觸控座標運算。上述獲取單獨影像之方法有很多種，並該些方法均適用於本發明，包含但不限於改變光學觸控系統的照明模式與照明結構，使影像感測裝置12在擷取不產生鏡像(即物件影像ITP’)，或是隔離產生鏡像隻光線，僅使實像空間RS的物件影像ITP之光線投射在影像感測裝置12上，或是縮短虛像空間IS的物件影像ITP’之高度，並將部分不與物件影像ITP之影像重疊之影像作為實像空間RS的物件影像ITP之單獨影像等。
應了解的是，如前述，光學觸控系統計算或取得觸控點的方式為習知技術，且本發明技術領域具有通常知識者亦可利用三角函數配合其他位置計算方式，例如中華民國專利申請案第098120274號(相應案美國專利公告第US8269158 B2號)中所揭露之計算方式來獲取觸控點TP之二維座標，上述計算觸控點TP之二維座標之方式僅為一種例示性的，本發明並不以此為限。
此外，於本實施例中，處理單元13可以是以微控制器(microcontroller)或嵌入式控制器(embedded controller)等處理晶片利用程式碼編譯方式來實現，但本實施例並不限制。儲存單元14可以是利用快閃記憶體晶片、唯讀記憶體晶片或隨機存取記憶體 晶片等揮發性或非揮發性記憶晶片來實現，但本實施例並不以此為限。而傳輸單元15可以是利用有線傳輸或無線傳輸方式(例如藍芽傳輸)將觸控座標資訊傳送至影像顯示裝置16，但本實施例並不以此為限。
於其他實施方式中，若光學觸控系統1的發光元件120是以被動光源來取代，例如反光鏡，則可另於觸控面110之周圍(例如第一邊緣111與第二邊緣12交界處)設置至少一發光體，再由發光元件120以及反光鏡130反射發光體射出的光線至整個觸控面110上。
於另一實施方式中，發光元件120可以是固定於影像感測裝置12上。舉例來說，發光元件120可採用黏合(sticking)、螺絲鎖固(screwing)或扣合(fastening)的方式與影像感測裝置12結合，從而固定在影像感測裝置12上。
於又一實施方式中，光學觸控系統1可不具有發光元件120，而影像感測裝置12可配置一照明裝置(例如具有紅外線發光二極體之紅外線照明裝置)。影像感測裝置12並可進一步設置有紅外線濾光模組，(例如紅外線濾光片(IR-pass filter))，以使影像感測裝置12可透過紅外線濾光模組擷取觸控面110之影像。
此外，於本實施例中，光學觸控系統1的面板11與影像顯示裝置16為相互獨立之元件，但於其他實施方式中，面板11亦可與影像顯示裝置16的顯示螢幕相互結合。
舉例來說，當面板11為觸控螢幕(如透明觸控螢幕)時，影像顯示器16之顯示螢幕可作為面板11。而反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150可對應設置於影像顯示裝置16的顯示螢幕上。
圖1中，面板11為一矩形形狀，且發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150為相互垂直地設置於面板11的四邊，但於其他實施方式中，面板11亦可為其他幾何形 狀，例如方形、圓形等，而發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150對應設置於面板11上。
要說明的是，面板11、影像感測裝置12、發光元件120、反光鏡130、第一反光單元140、第二反光單元150、處理單元13、儲存單元14、傳輸單元15以及影像顯示裝置16的種類、實體架構及/或實施方式是依據光學觸控系統1的種類、實體架構及/或實施方式來設置，本發明並不限制。
〔光學觸控系統的物件分析方法之實施例〕
由上述的實施例，本發明另可歸納出一種物件分析方法，此方法可應用適用於圖1實施例之光學觸控系統。所述物件分析方法可根據影像感測裝置所偵測到的對應指示物之影像的亮度變化，判斷指示物是觸控光學觸控系統的觸控面或是懸浮於該觸控面。
請參考圖6並同時參考圖1、圖2A以及圖2B。圖6繪示本發明實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。處理單元13於光學觸控系統1運作時，會根據一預設的影像擷取頻率，驅動影像感測裝置12擷取橫跨面板11的觸控面110的多張影像，以偵測是否有指示物靠近。所述影像擷取頻率可以是依據光學觸控系統1的實際操作以及工作環境(例如光學觸控系統周遭的環境亮度)來設置，本實施例並不限制。
於步驟S601中，當處理單元13驅動影像感測裝置12擷取橫跨面板11的觸控面110的第一影像，其中第一影像具有對應一指示物(例如手指)的物件影像，例如圖2A之影像F1或是圖2B之影像F2。處理單元13並將第一影像的影像資料儲存於儲存單元14。
其次，於步驟S603中，處理單元13會根據預先擷取的背景影像的背景亮度曲線資料，於第一影像中定義出對應指示物的物件影像的左邊界LB及右邊界RB，以於第一影像中定義對應物件影像的影像區域IA。
詳細地說，處理單元13可先根據背景影像於第一影像中定義出強光區域BR。而後，處理單元13再將第一影像對應轉換為亮度曲線資料。如前述，處理單元13可計算位於第一影像中強光區域的各該像素行的多個像素的像素值總和，亦即計算第一影像中強光區域BR內各該像素行的的亮度總和，亦產生對應第一影像的亮度曲線資料。隨後，處理單元13比較背景亮度曲線資料與亮度曲線資料，於第一影像定義物件影像的左邊界LB及右邊界RB。
接著，於步驟S605中，處理單元13根據影像區域IA中多個像素值之間的亮度差異，判斷指示物是否觸碰觸控面110或是懸浮於觸控面110。當處理單元13判斷指示物觸碰觸控面110，執行步驟S607。反之，當處理單元13判斷指示物是懸浮於觸控面110，則執行步驟S609。
具體地說，當處理單元13計算出影像區域IA的亮度變異較大時，處理單元13即可判定指示物是懸浮於觸控面110並執行步驟S609。而當處理單元13計算出影像區域IA的亮度分布均勻，亦即變異較小時，當處理單元13即可判定指示物是觸碰觸控面110而執行步驟S607。
於步驟S607中，若處理單元13判定指示物觸碰觸控面110時，處理單元13即會根據指示物於第一影像的成像位置(即物件影像I21的成像位置)與反射鏡130鏡射出對應指示物的鏡像於第一影像之成像位置，計算指示物相對於觸控面110的觸控座標。隨後，處理單元13並利用傳輸單元15將觸控座標的相關資訊(包含觸控面110之解析度)傳送至影像顯示裝置16，以對應控制影像顯示裝置16的顯示螢幕上游標161的動作，例如於顯示螢幕的移動運作。
於步驟S609中，若處理單元13判定指示物是懸浮於觸控面110，則處理單元13不計算指示物相對於觸控面110的觸控座標。
以下針對處理單元13判斷指示物是懸浮於觸控面110或是觸 碰觸控面110的具體實施方式做進一步說明。
於一具體實施方式中，處理單元13可透過將影像區域內的像素依據亮度分群組，再透過比較不同亮度群組之間的亮度差異來判斷指示物是懸浮於觸控面110或是觸碰觸控面110。
請參考圖7並同時參考圖1以及圖2A與圖2B。圖7繪示本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。圖7之步驟可在處理單元13執行圖6之步驟S605時執行。
於步驟S701中，處理單元13於所擷取之第一影像的影像區域IA內定義第一像素群組以及第二像素群組。第一像素群組以及第二像素群組分別用以供處理單元13分析判斷影像區域IA的亮度差異。更詳細地說，所述第一像素群組包括至少一高亮度像素，所述第二像素群組包括至少一低亮度像素。所述高亮度像素為影像區域IA內具有像素值大於預設閥值的像素。所述低亮度像素為影像區域IA內具有像素值小於預設閥值的像素。所述預設閥值可以是依據影像中強光區域BR的平均亮度來來設置，例如為強光區域BR的平均亮度值的75%~90%，但本實施例並不以此為限。
於步驟S703中，處理單元13根據第一影像的影像區域IA內的第一像素群組以及第二像素群組之間，分別計算第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值。處理單元13會分別計算第一像素群組該些像素的像素值的平均以作為第一像素群組的平均像素值以及第二像素群組該些像素的像素值的平均以作為第二像素群組的平均像素值。
於步驟S705中，處理單元13判斷第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值之間的比值是否大於一預設像素比例值(例如約為1)。具體地說，處理單元13可先根據第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值計算第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值之間的比值。隨後，處理單元13比較第一像素群組的平均像素值與第二像素群組 的平均像素值之間的比值與預設像素比例值。
若處理單元13計算出第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值之間的比值大於預設像素比例值(例如1)，即執行步驟S707。反之，若處理單元13計算出第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值之間的比值小於或等於預設像素比例值(例如約為1)，即執行步驟S709。
於步驟S707中，當第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值之間的比值大於預設像素比例值(例如1)，即表示第一影像之影像區域IA的亮度分布並不均勻，即亮度差異較大，故處理單元13會判定指示物並未接觸觸控面110，而是懸浮於觸控面110。
請復參考圖2A，以圖2A作為第一影像來做舉例說明。當指示物是懸浮於觸控面110，影像區域IA內的亮度分布會不均勻，並具最大像素值之像素與具最低像素值之像素之間的亮度差異較大。
於步驟S709中，當第一像素群組的平均像素值與第二像素群組的平均像素值之間的比值小於或等於預設像素比例值(例如1)，即表示第一影像之影像區域IA的亮度分布均勻，且亮度差異較小，故處理單元13會判定指示物接觸或觸碰觸控面110。處理單元13並根據指示物與其鏡像於影像的成像位置計算指示物於光學觸控系統1的觸控座標，以對應控制影像顯示裝置16的顯示螢幕上的游標161動作。
舉例來說，請復參考圖2B，當指示物是接觸或觸碰觸控面110，第一影像之影像區域IA內的亮度分布實質上會很均勻，而具最大像素值之像素與具最低像素值之像素之間的亮度差異會很小，甚至趨近於零。
據此，處理單元13可根據第一像素群組以及一第二像素群組之間的亮度變異來判斷指示物是觸碰觸控面110或是懸浮於觸控 面110。
於另一具體實施方式中，處理單元13可透過分析第一影像之影像區域IA內各該像素行中該些像素的像素值變異，來判斷指示物是懸浮於觸控面110或是觸碰觸控面110。請參考圖8與圖9並同時參考圖1與圖2B。圖8繪示本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。圖9繪示本發明實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的二維影像之示意圖。圖8之步驟可以是在處理單元13執行圖6之步驟S605時執行。
於步驟S801中，處理單元13根據擷取的影像F6計算第一影像的影像區域IA內各該像素行中最大像素值與一最小像素值之間的像素比例值。處理單元13會於由第一影像的影像區域的左邊界LB至右邊界RB，依序計算各該像素行中最大像素值與一最小像素值之間的像素比例值。
於步驟S803中，處理單元13判斷影像區域中IA具最大像素比例值的該像素行的像素比例值是否大於上述預設像素比例值(例如約1)。當處理單元13判定具最大像素比例值的該像素行的像素比例值大於上述預設像素比例值(例如1)，執行步驟S805。反之，當處理單元13判定具最大像素比例值的該像素行的像素比例值小於或等於上述預設像素比例值(例如約1)，執行步驟S807。
於步驟S805中，處理單元13會因具最大像素比例值的該像素行的亮度差異過大，而判定指示物是懸浮於觸控面110。而於步驟S807中，處理單元13會因最大像素比例值的該像素行的亮度差異較小，而判定指示物是觸碰觸控面110。
舉例來說，如圖9所示，由於影像F6之影像區域IA內被指示物之物件影像I21、I21’遮蔽的面積較小，故影像F6之影像區域IA的亮度差異明顯較大，從而具最大像素比例值的該像素行的像素比例值會大於上述預設像素比例值，故處理單元13會判定指示物是懸浮於該觸控面110。
另舉例來說，若第一影像為圖2B所示之影像F2，則影像F2影像區域IA內被指示物之物件影像I21、I21’遮蔽的面積較大，故影像區域IA的亮度差異較小。從而，影像區域IA內具最大像素比例值的該像素行的像素比例值會小於或是等於上述預設像素比例值，故處理單元13會判定指示物是觸碰觸控面110。
處理單元13並根據指示物與其鏡像於影像的成像位置計算指示物於光學觸控系統1的觸控座標，以對應控制影像顯示裝置16的顯示螢幕上的游標161動作。
於又一具體實施方式中，處理單元13可透過分析影像區域IA內各該像素行中最大像素值與最低像素值之間的像素值差異，並據以判斷指示物是懸浮於觸控面110或是觸碰觸控面110。請參照圖10並同時參照圖9與圖2B。圖10繪示本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。圖10之步驟可以是在處理單元13執行圖6之步驟S605時執行。
於步驟S1001中，處理單元13可根據所擷取之第一影像計算第一影像的該影像區域中每一像素行中最大像素值與最低像素值之間的一像素差值。處理單元13會於由第一影像的該影像區域的左邊界LB至右邊界RB，依序計算各該像素行中最大像素值與一最小像素值之間的像素值差異(即亮度值差異)。
於步驟S1003中，判斷第一影像的該影像區域內具最小像素差值的像素行的該像素差值是否大於一預設像素差值(例如零)。當處理單元13判定具最大像素差值的該像素行的像素差值大於所述預設像素差值(例如零)，執行步驟S1005。反之，當處理單元13判定具最大像素差值的該像素行的像素差值小於或等於上述預設像素差值(例如零)，執行步驟S1007。
於步驟S1005中，處理單元13會因具最大像素差值的該像素行的亮度差異過大，而判定指示物是懸浮於觸控面110。而於步驟S1007中，處理單元13會因最大像素差值的該像素行的亮度差異 較小，而判定指示物是觸碰觸控面110。
舉例來說，以第一影像為圖9所示之影像F6，由於影像F6之影像區域IA內被指示物之物件影像I21、I21’遮蔽的面積較小，故影像F6之影像區域IA內任一像素行之間的亮度差異會較大，故具最大像素差值的該像素行的像素差值會大於上述預設像素差值，故處理單元13會判定指示物是懸浮於該觸控面110。
另舉例來說，若第一影像為圖2B所示之影像F2，則影像F2影像區域IA內被指示物之物件影像I21、I21’遮蔽的面積較大，故影像F6之影像區域IA內任一像素行之間的亮度差異較小。從而，影像F6之影像區域IA內具最大像素差值的該像素行的像素差值會小於上述預設像素比例值，故處理單元13會判定指示物觸碰觸控面110。
於再一具體實施方式中，處理單元13可透過分析影像區域內各該像素行中的平均像素值(亦即平均亮度值)，並據以判斷指示物是懸浮於觸控面110或是觸碰觸控面110。請參照圖11並同時參照圖9與圖2B。圖11繪示本發明另一實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。圖11之步驟可以是在處理單元13執行圖6之步驟S605時執行。
於步驟S1101中，處理單元13可根據所擷取之第一影像(圖9之影像F6)計算第一影像的該影像區域中每一像素行的一平均像素值。處理單元13會於由第一影像的該影像區域的左邊界LB至右邊界RB，依序計算各該像素行的平均像素值。
於步驟S1103中，判斷第一影像的該影像區域內具最小平均像素值的像素行的該平均像素值是否大於一預設平均像素值(例如是背景影像中強光區域內任一像素行之平均像素值)。當處理單元13判定具最小平均像素值的像素行的該平均像素值大於上述預設平均像素值，執行步驟S1105。反之，當處理單元13判定具最小平均像素值的像素行的該平均像素值小於或等於上述預設平均 像素值，執行步驟S1107。
於步驟S1005中，處理單元13會因具最小平均像素值的像素行的像素值較大，表示影像區域的亮度過大，而判定指示物是懸浮於觸控面110。而於步驟S1007中，處理單元13會因具最小平均像素值的像素行的像素值較小，表示影像區域的亮度較小，而判定指示物是觸碰觸控面110。
舉例來說，若第一影像為圖9所示之影像F6，由於影像F6之影像區域IA內被指示物之物件影像I21、I21’遮蔽的面積較小，故影像F6之影像區域IA內任一像素行之間的像素值較大，故具最大平均像素值的該像素行的平均像素值會大於上述預設平均像素值，故處理單元13會判定指示物是懸浮於該觸控面110。
另舉例來說，若第一影像為圖2B所示之影像F2，則影像F2影像區域IA內被指示物之物件影像I21、I21’遮蔽的面積較大，故影像F6之影像區域IA內任一像素行之間的像素值較小。影像F6之影像區域IA內具最大平均像素值的該像素行的平均像素值值會小於上述預設像素平均像素值，故處理單元13會判定指示物是觸碰觸控面110。
所述預設像素比例值、預設像素差值以及預設平均像素值可依據實際應用需求以韌體方式預先設計於處理單元13。所述預設像素比例值、預設像素差值以及預設平均像素值亦可以是依據或是預先儲存於儲存單元1，並供處理單元13於運作時讀取應用。
此外，上述預設像素比例值、預設像素差值以及預設平均像素值可以是依據光學觸控系統的實際運作需求，例如感測指示物觸碰觸控面的靈敏度、發光元件產生的亮度、影像感測裝置的感應度與雜訊強度以及光學觸控系統周遭的環境亮度等來設定，且於所屬技術領域具通常知識者應可根據上述說明來分別對應設定適當的預設像素比例值、預設像素差值以及預設平均像素值，以精確地定義出檢測的影像區域範圍。因此，本發明並不限制上述 預設像素比例值、預設像素差值以及預設平均像素值等的具體設定與實施方式。
上述圖6之物件分析方法與圖7、圖8、圖10以及圖10關於影像區域的分析方法可以是透過韌體程式設計方式寫入於處理單元13的處理晶片來實現，以使處理單元13於運作時執行圖6、圖7、圖8、圖10所述之演算方法，本發明並不限制。此外，於實務上，處理單元13亦可在執行執行圖6之步驟S605時依序執行圖7、圖8、圖10所述指示物觸控狀態的判斷方式。要說明的是，圖6、圖7、圖8、圖10以及圖10僅用於說明本實施例提供的物件分析方法的實施方式，並非用以限定本發明。
本實施例另提供強光區域的界定與背景亮度曲線資料產生方法。請參照圖12並同時參照圖1、圖3A與圖3B。圖12繪示本發明實施例提供的背景影像中強光區域界定方法之流程示意圖。
於步驟S1201中，在指示物尚未靠近面板11的觸控面110上的觸控感測區TR之前(例如於光學觸控系統1初啟動時)，驅動影像感測裝置12擷取橫跨觸控面110的觸控面的背景影像FB。所述背景影像FB包含背景區域DR以及強光區域BR。
所述強光區域BR的縱向高度是由觸控面110、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150所決定。所述背景區域DR則是涵蓋觸控面110、反光鏡130、第一反光單元140以及第二反光單元150以外之背景區域(包含觸控感測區域TR的實像與鏡像區域)。
於步驟S1203中，比較背景影像FB中每一像素行中的各該像素值與一預設像素值。所述預設像素值可如前述實施例所述是根據背景影像FB的平均亮度值與預設權重值(例如1.2)來設定。所述預設權重值是依據光學觸控系統1的實際操作需求(例如影像感測裝置的影像感測能力或是光學觸控系統周遭的環境亮度等)來設定。所述預設像素值亦可如前述實施例所述是根據背景影像FB 中各該像素行的平均亮度值與預設權重值(例如1.2)來設定對應各該像素行的預設像素值，本實施例並不限制。
於步驟S1205中，於背景影像FB中各該像素行定義出一強光上邊界H_UB以及一強光下邊界H_LB，其中在強光上邊界H_UB以及強光下邊界H_LB之間的至少一像素值大於上述預設像素值。
具體地說，處理單元13可透過比較背景影像FB中每一像素行中的各個像素的像素值與預設像素值，並根據各該像素行中具亮度大於預設像素值的該些像素所在的密集區塊定義強光上邊界H_UB以及一強光下邊界H_LB。
於步驟S1207中，處理單元13根據強光上邊界H_UB以及一強光下邊界H_LB於該背景影像中定義一強光區域。
而後，於步驟S1209中，處理單元13計算背景影像FB中強光區域BR內每一像素行中多個像素值的亮度總和，以產生背景亮度曲線資料。具體地說，處理單元13會將背景影像FB中強光區域BR內各像素行的該些像素的像素值相加，以作為該像素行的亮度值。處理單元13並將背景亮度曲線資料儲存於儲存單元14。
於另一實施方式中，處理單元13亦可如前述所說再根據一預設百分比(例如80%)，產生具較低亮度的背景亮度曲線，以提供亮度公差。處理單元13並根據計算的背景亮度曲線對應產生背景亮度曲線資料。
上述圖12之強光區域與背景亮度資料產生方法也可以是透過韌體程式設計方式寫入於處理單元13的處理晶片來實現，且圖12僅用於說明本實施例提供的強光區域與背景亮度資料產生方法的一具體實施方式，並非用以限定本發明。
〔光學觸控系統之另一實施例〕
請同時參照圖13、圖14A與圖14B，圖13繪示本發明另一實施例提供的光學觸控系統的系統架構示意圖。圖14A~圖14B是本發明另一實施例提供的影像感測裝置所擷取的具物件影像的 影像之示意圖。
圖13之光學觸控系統3與圖1之光學觸控系統1之差異在圖13之光學觸控系統3包含兩個影像感測裝置，如第一影像感測裝置12a與第二影像感測裝置12b，以避免單一影像感測裝置因其設置位置或發光元件的設置位置造成視野死角(blind spot)而導致誤判。此外，圖13之光學觸控系統3的反光鏡130是由一第三反光單310來替換。而觸控面110、發光元件120、第一反光單元140、第二反光單元150以及第三反光單310所包圍的區域為光學觸控系統3的觸控感測區TR。所述觸控感測區TR具有一高度H，且高度H是依據光學觸控系統3的實際架構與運作需求來設置。
更進一步地說，所述第一影像感測裝置12a是設置於觸控面110的第一邊緣111與第二邊緣113相交的第一角落。所述第二影像感測裝置12b是設置於觸控面110的第一邊緣111與第四邊緣117相交的第二角落。第一影像感測裝置12a與該第二影像感測裝置12b是分別設置於面板11上不同位置，且具有重疊的影像感測範圍，藉以提高光學觸控系統3的觸控辨識率。
所述第一影像感測裝置12a與第二影像感測裝置12b分別擷取橫跨觸控面110之影像，且可包含或不包含觸控面110。所述第一影像感測裝置12a與第二影像感測裝置12b的縱向視野較佳大於觸控感測區TR的高度H，以完整地擷取指示物之影像。
於本實施例中，觸控面110為非反光鏡面，不會產生反射影像，故影像感測裝置12所擷取橫跨觸控面110之影像僅包第一反光單元140、第二反光單元150、第三反光單元310所包圍之區域，但不包括由觸控面110鏡射產生之影像。
簡單來說，處理單元13可分別根據一預設的影像擷取頻率驅動第一影像感測裝置12a與第二影像感測裝置12b擷取取橫跨觸控面110的多張影像。該些影像用以供處理單元13感測到指示物，例如使用者2之手指21或觸控筆，是否進入觸控感測區TR 以及指示物於觸控感測區TR的相關操作。
詳細地說，第一影像感測裝置12a會擷取包含指示物(例如手指21之指尖與指腹)遮蔽光線而於第一影像F7形成物件影像I21a。第二影像感測裝置12b會擷取包含指示物(例如手指21之指尖與指腹)遮蔽光線而於第二影像F8形成物件影像I21b。第一影像F7與第二影像F8分別包含強光區域BR以及背景區域DR，其中強光區域BR的界定方式以詳述於前述實施例，故不再贅述。
處理單元13可根據第一影像感測裝置12a與第二影像感測裝置12b的感測結果(及第一影像F7與第二影像F8)來判斷指示物是觸碰觸控面110或是懸浮於觸控面110。
當第一影像感測裝置12a與第二影像感測裝置12b的感測結果同時顯示指示物是觸碰觸控面110時，處理單元13判定指示物是觸碰觸控面110。而當第一影像感測裝置12a與第二影像感測裝置12b的感測結果的任一顯示指示物是懸浮於觸控面110時，處理單元13判定指示物是懸浮於觸控面110。
當處理單元13判定指示物是觸碰觸控面110時，處理單元13根據指示物(例如手指21)於第一影像F7與第二影像F8的成像位置，計算指示物相對於觸控面110的觸控座標。處理單元13並將計算觸控座標的相關資料傳送至影像顯示裝置16，以控制影像顯示裝置16上游標161的動作。
為了能更了解光學觸控系統3的運作方式，本發明提供一種應用於光學觸控系統3的物件分析方法。請參照圖15並同時參照圖13、圖14A與圖14B，圖15繪示本發明實施例提供的光學觸控系統的物件分析方法之流程示意圖。
於步驟S1501中，處理單元13先於指示物尚未進入觸控測區TR(例如光學觸控系統3初啟動或是尚未偵測到指示物)時，分別驅動第一影像感測裝置12a以及第二影像感測裝置12b擷取橫跨面板11的觸控面110之第一背景影像FB1(圖未示)以及第二背景 影像FB2(圖未示)。
於步驟S1503中，處理單元13驅動第一影像感測裝置12a以及第二影像感測裝置12b分別再次擷取橫跨觸控面110的第一影像F7及第二影像F8。所述第一影像F7具有對應該指示物(例如手指21之指尖與指腹)的第一物件影像I21a，而該第二影像具有對應該指示物的第二物件影像I21b。
於步驟S1505中，處理單元13透過比較第一影像F7與對應的第一背景影像FB1，於第一影像F7中定義出對應第一物件影像I21a的第一左邊界LB1及第一右邊界RB1，以於第一影像F7中定義對應第一物件影像I21a的第一影像區域IA1。
於步驟S1507中，處理單元13透過比較第二影像F8與對應的第二背景影像FB2，於第二影像F8中定義出對應第二物件影像I21b的第二左邊界LB2及第二右邊界RB2，以於第二影像F8中定義對應第二物件影像I21b的第二影像區域IA2。
於步驟S1509中，處理單元13分別根據第一影像區域IA1以及第二影像區域IA2中多個像素值之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰該觸控面110或是懸浮於觸控面110。
於步驟S1511中，若第一影像區域IA1以及第二影像區域IA2的亮度差異同時顯示指示物是觸碰觸控面110時，則判定該指示物是觸碰該觸控面110並執行步驟S1515。
於步驟S1513中，若第一影像區域IA1以及第二影像區域IA2的任一的亮度差異顯示指示物是懸浮於觸控表面110時，處理單元13判定該指示物是懸浮於觸控面110，且處理單元13不計算該指示物相對於觸控面110的觸控座標。
於一實施方式中，當處理單元13可以是根據第一影像區域IA1內的第一像素群組與第二像素群組之間的亮度差異與第二影像區域IA2內的第三像素群組與第四像素群組之間的亮度差異，判斷該指示物是觸碰該觸控面110或是懸浮於該觸控面110。
具體地說，所述第一像素群組與第三像素群組分別包括至少一高亮度像素，而所述第二像素群組與第四像素群組分別包括至少一低亮度像素。所述高亮度像素為第一影像區域IA1或第二影像區域IA2內具有像素值大於預設閥值的像素。所述低亮度像素為第一影像區域IA1或第二影像區域IA2內具有像素值小於預設閥值的像素。
於另一實施方式中，處理單元13可透過計算於第一影像區域IA1或第二影像區域IA2內各該像素行最大像素值與最低像素值之間的像素比例值或像素差值，或是計算第一影像區域IA1或第二影像區域IA2內各該像素行的平均像素值，來判斷第一影像區域IA1或第二影像區域IA2內的亮度分布是否均勻或亮度差異是否過大。
當處理單元13判斷第一影像區域IA1或第二影像區域IA2的任一所具的亮度不均勻或亮度差異是否過大(即最大與最小像素值差異過大)，即判定指示物是懸浮於觸控面110。
當處理單元13同時判斷第一影像區域IA1或第二影像區域IA2所具的亮度均勻或最大與最小像素值所具亮度差異較小)，即可判定指示物是觸碰觸控面110。
於步驟S1515中，處理單元13根據第一影像F7中第一物件影像I21a的成像位置以及第二影像F8中第二物件影像I21b的成像位置，計算指示物相對於該觸控面110的觸控座標。處理單元13並將計算觸控座標的相關資料傳送至影像顯示裝置16，以控制影像顯示裝置16上游標161的動作，例如控制游標161的移動運作、書寫運作或點選運作等。
上述觸控座標計算方式同樣可以是利用三角函數來計算，其詳細計算方式類似於前述實施例所述內容，且屬於習知技術，在此即不予以贅述。
值得一提的是，所述第一與第二影像感測裝置12a、12b可例 如為互補式金屬氧化物半導體(CMOS)或電荷耦合元件(CCD)，且於所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際使用情況來設計，本實施例在此不加以限制。
此外，為了增加第一、第二及第三反光單元140、150、160的反光效果，於其他實施方式中，可選擇增設與發光元件120相同結構的另一發光元件照射觸控面110。此新增的發光元件可例如與第二影像感測裝置12b整合設置於第二角落。新增的發光元件可以採用黏合(sticking)、螺絲鎖固(screwing)或扣合(fastening)的方式固定於影像感測裝置12b上。
據此，光學觸控系統3可透過增設兩個影像感測裝置，提升光學觸控系統3的觸控辨識率。但於其他實施方式中，光學觸控系統3亦可包含三個、四個或多個影像感測裝置，且該些個影像感測裝置分別設置於不同位置，且具重疊之視野，來提升光學觸控系統3的觸控辨識率。換言之，光學觸控系統3中影像感測裝置的設置數量與設置位置是依據光學觸控系統3的實際架構與操作需求來設計，本實施例並不限制。
上述圖15之物件分析方法也可以是透過韌體程式設計方式寫入於處理單元13的處理晶片來實現，且圖15僅用於說明本實施例提供的物件分析方法的實施方式，並非用以限定本發明。
另外，本發明亦可利用一種電腦可讀取記錄媒體，儲存前述圖6與圖15所述的物件分析方法、圖12所述的強光區域界定方法以及圖7、圖8、圖10以及圖11所述的物件分系判斷方法等的電腦程式碼，以於電腦可讀取記錄媒體被一處理器讀取時執行前述之步驟。此電腦可讀取媒體可以是軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或熟知此項技術者可輕易思及具有相同功能之儲存媒體。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，光學觸控系統以及其物件分析方法，所述物件分 析方法會於指示物靠近或位於光學觸控系統的觸控感測區時，自動擷取對應指示物的影像。光學觸控系統並可根據影像中指示物遮蔽部分光線所形成的物件影像的亮度分佈資訊，快速且準確地判斷所偵測到的指示物是接觸或觸控面板的觸控面或懸浮於該觸控面。所述物件分析方法可根據判斷結果，決定是否計算偵測到的物件的觸控座標，進而有效提升光學觸控系統中觸控點辨識率與運作效益。
上文所揭示之概念與特定實施例可作為基礎，並透過適當地于以修改或設計其他系統架構、製程或系統運作方式而實現與本發明相同之目的。因此，以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。本發明技術領域具有通常知識者應可了解，上述架構並無法脫離後附之專利範圍所提出之本發明的精神和範圍。
S601~S609‧‧‧步驟流程

Claims (30)

  1. 一種光學觸控系統的物件分析方法，包括：驅動一影像感測裝置擷取橫跨一觸控面的一第一影像，其中該第一影像具有對應一指示物的一物件影像；於該第一影像中定義出對應該物件影像的一影像區域；以及根據該影像區域內多個像素之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面。
  2. 如請求項1所述的物件分析方法，更包括：若判斷該指示物觸碰該觸控面時，根據該第一影像中該物件影像的成像位置，計算該指示物相對於該觸控面的一觸控座標。
  3. 如請求項1所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：根據該影像區域內的一第一像素群組以及一第二像素群組之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面；其中該第一像素群組包括至少一高亮度像素，而該第二像素群組包括至少一低亮度像素，且該高亮度像素的像素值大於一預設閥值，該低亮度像素的像素值小於該預設閥值。
  4. 如請求項3所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，更包括：若該第一像素群組的平均像素值與該第二像素群組的平均像素值之間的比值大於一預設像素比例值，判定該指示物是懸浮於該觸控面；以及若該第一像素群組的平均像素值與該第二像素群組的平均像素值之間的比值小於或等於該預設像素比例值，判定該指示物是觸碰該觸控面。
  5. 如請求項1所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：計算該影像區域中各該像素行中一最大像素值與一最小像素值之間的一像素比例值；比較該影像區域中具最大像素比例值的該像素行的該像素比例值與一預設像素比例值，以判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面；若具最大像素比例值的該像素行的該像素比例值大於該預設像素比例值，判定該指示物是懸浮於該觸控面；以及若具最大像素比例值的該像素行的該像素比例值小於或等於該預設像素比例值，判定該指示物是觸碰該觸控面。
  6. 如請求項1所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：計算該影像區域中每一像素行中一最大像素值與一最低像素值之間的一像素差值；比較該影像區域中具最小像素差值的該像素行的該像素差值與一預設像素差值，以判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面；若具最小像素差值的該像素行的該像素差值大於該預設像素差值，判定該指示物懸浮於該觸控面；以及若具最小像素差值的該像素行的該像素差值小於該預設像素差值，則判定該指示物觸碰該觸控面。
  7. 如請求項1所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸控該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：計算該影像區域中各該像素行的平均像素值；比較該影像區域中各該像素行的平均像素值與一預設平均像素值，以判斷該指示物是否觸碰該觸控面；若具最小平均像素值的該像素行的平均像素值大於該預 設平均像素值，則判定該指示物是懸浮於該觸控面；以及若具最小平均像素值的該像素行的平均像素值小於該預設平均像素值，判定該指示物觸碰該觸控面。
  8. 如請求項1所述的物件分析方法，其中在定義該物件影像的該影像區域的該步驟中，包括：於該第一影像中定義出對應該物件影像的一左邊界及一右邊界，以於該第一影像中定義對應該物件影像的該影像區域。
  9. 如請求項8所述的物件分析方法，其中在定義出對應該物件影的該左邊界及該右邊界的該步驟中，更包括：驅動該影像感測裝置擷取橫跨該觸控面的一背景影像，其中該背景影像並不具對應該指示物的該物件影像；比較該背景影像中各該像素行中的各個像素值與一預設像素值，以於各像素行定義出一強光上邊界以及一強光下邊界，其中在該強光上邊界以及該強光下邊界之間的該些像素值大於該預設像素值；根據各該像素行的該強光上邊界以及該強光下邊界，於該背景影像中定義一強光區域；以及計算該背景影像中該強光區域內每一像素行中的多個像素值的亮度總和，以產生一背景亮度曲線資料；以及根據該背景影像的背景亮度曲線資料，於該第一影像中定義對應該物件影像的該左邊界以及該右邊界。
  10. 如請求項9所述的物件分析方法，其中在定義出對應該物件影像的該左邊界及該右邊界的該步驟中，還包括：計算該第一影像中對應該背景影像的該強光區域中的每一像素行中多個像素值的亮度總和；根據計算結果，產生該第一影像中沿各像素行方向分布的一亮度曲線資料；以及 根據該亮度曲線資料與該背景亮度曲線資料之間的亮度差異，於該第一影像中定義出對應該物件影像的該左邊界以及該右邊界。
  11. 如請求項9所述的物件分析方法，其中設置該預設像素值的步驟，包括：計算該背景影像的一平均亮度值；以及根據該平均亮度值與一預設權重值，設定該預設像素值。
  12. 一種光學觸控系統的物件分析方法，該光學觸控系統包括一面板、一第一影像感測裝置以及一第二影像感測裝置，該第一影像感測裝置與該第二影像感測裝置是分別設置於該面板上不同位置，且具有重疊的影像感測範圍，該物件分析方法包括：驅動該第一影像感測裝置以及該第二影像感測裝置擷取對應該面板的一觸控面的一第一背景影像以及一第二背景影像，其中該第一背景影像以及該第二背景影像分別是在一指示物尚未靠近該觸控面時擷取的；驅動該第一影像感測裝置以及該第二影像感測裝置分別擷取橫跨該觸控面的一第一影像及一第二影像，其中該第一影像具有對應該指示物的一第一物件影像，而該第二影像具有對應該指示物的一第二物件影像；於該第一影像中定義出對應該第一物件影像的一第一影像區域；於該第二影像中定義出對應該第二物件影像的一第二影像區域；以及分別根據該第一影像區域以及該第二影像區域中多個像素值之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面。
  13. 如請求項12所述的物件分析方法，更包括：當該第一影像區域以及該第二影像區域的亮度差異同時 顯示該指示物是觸碰該觸控面時，判定該指示物是觸碰該觸控面；以及根據該第一影像中該第一物件影像的成像位置以及該第二影像中該第二物件影像的成像位置，計算該指示物相對於該面板的一觸控座標。
  14. 如請求項12所述的物件分析方法，更包括：當根據該第一影像區域以及該第二影像區域的任一的亮度差異顯示該指示物是懸浮於該觸控面時，判定該指示物是懸浮於該觸控面，且不計算該指示物相對於該面板的該觸控座標。
  15. 如請求項12所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：分別根據該第一影像區域內的一第一像素群組與一第二像素群組之間的亮度差異以及該第二影像區域內的一第三像素群組與一第四像素群組之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面；其中該第一像素群組與該第三像素群組分別包括至少一高亮度像素，該第二像素群組與該第四像素群組分別包括至少一低亮度像素；該高亮度像素的像素值大於一預設閥值，該低亮度像素的像素值小於該預設閥值。
  16. 如請求項15所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，更包括：若該第一像素群組的平均像素值與該第二像素群組的平均像素值之間的比值或該第三像素群組的平均像素值與該第四像素群組的平均像素值之間的比值大於一預設像素比例值，判定該指示物是懸浮於該觸控面；以及若該第一像素群組的平均像素值與該第二像素群組的平均像素值之間的比值以及該第三像素群組的平均像素值與該第四像素群組的平均像素值之間的比值同時小於或等於該預設 像素比例值，判定該指示物是觸碰該觸控面。
  17. 如請求項12所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：計算該第一影像區域中每一像素行中最大像素值與最低像素值之間的一第一像素比例值；計算該第二影像區域中每一像素行中的最大像素值與最低像素值之間的一第二像素比例值；分別比較該第一影像區域中具最大第一像素比例值的該像素行的該第一像素比例值以及該第二影像區域中具最大第二像素比例值的該像素行的該第二像素比例值與一預設像素比例值；以及若該第一影像區域中具最大第一像素比例值的該像素行的該第一像素比例值以及該第二影像區域中具最大第一像素比例值的該像素行的該第二像素比例值同時小於或等於該預設像素比例值，判定該指示物觸碰該觸控面。
  18. 如請求項17所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，更包括：若該第一影像區域中具最大第一像素比例值的該像素行的該第一像素比例值以及該第二影像區域中具最大第二像素比例值的該像素行的該第二像素比例值的任一大於該預設像素比例值，判定該指示物懸浮於該觸控面。
  19. 如請求項12所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：計算該第一影像區域中每一像素行中的最大像素值與最低像素值之間的一第一像素差值；計算該第二影像區域中每一像素行中的最大像素值與最低像素值之間的一第二像素差值；分別比較該第一影像區域中具最小第一像素差值的該像 素行的該第一像素差值以及該第二影像區域中具最小第二像素差值的該像素行的該第二像素差值與一預設像素差值；以及若該第一影像區域中具最小第一像素差值的該像素行的該第一像素差值以及該第二影像區域中具最小第二像素差值的該像素行的該第二像素差值同時小於該預設像素差值，判定該指示物觸碰該觸控面。
  20. 如請求項19所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，更包括：若該第一影像區域中具最小第一像素差值的該像素行的該第一像素差值以及該第二影像區域中具最小第二像素差值的該像素行的該第二像素差值的任一大於該預設像素差值，判定該指示物懸浮於該觸控面。
  21. 如請求項12所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，包括：計算該第一影像區域中每一像素行中該些像素值的一第一平均像素值；計算該第二影像區域中每一像素行中該些像素值的一第二平均像素值；分別比較該第一影像區域中該些像素行的該些第一平均像素值以及該第二影像區域中該些像素行的該些第二平均像素值與一預設平均像素值；以及若該第一影像區域中具最小第一平均像素值的該像素行的該第一平均像素值以及該第二影像區域中具最小第二平均像素值的該像素行的該第二平均像素值同時小於該預設平均像素值，則判定該指示物觸碰該觸控面。
  22. 如請求項21所述的物件分析方法，其中在判斷該指示物是否觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面的該步驟中，更包括：若該第一影像區域中具最小第一平均像素值的該像素行 的該第一平均像素值以及該第二影像區域中具最小第二平均像素值的該像素行的該第二平均像素值的任一大於該預設平均像素值，則判定該指示物是懸浮於該觸控面。
  23. 一種光學觸控系統，包括：一面板，具有一觸控面；至少一發光元件，產生一光線照亮該觸控面；一反光鏡，用以產生該面板的鏡像；至少一反光單元，用以反射該發光元件的該光線；一影像感測裝置，用以擷取橫跨該觸控面的多個影像，且該些影像的至少其中之一具有對應一指示物的一物件影像以及一鏡像；以及一處理單元，耦接該發光元件、該影像感測裝置以及一影像顯示裝置；其中當該處理單元驅動該影像感測裝置擷取橫跨該觸控面的一第一影像，且該第一影像具有對應該指示物的該物件影像以及該鏡像時，該處理單元於該第一影像中定義對應該物件影像的一影像區域，該處理單元根據該影像區域內多個像素值之間的亮度差異，判斷該指示物是觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面，該處理單元並根據判斷結果，決定是否計算該指示物相對於該觸控面的一觸控座標。
  24. 如請求項23所述的光學觸控系統，其中當該處理單元判斷該指示物觸碰該觸控面時，該處理單元根據該物件影像於該第一影像中的成像位置以及該指示物的該鏡像，計算該指示物相對於該觸控面的該觸控座標，並輸出該觸控座標至一影像顯示裝置，以對應控制該影像顯示裝置上一游標之動作。
  25. 如請求項23所述的光學觸控系統，其中該處理單元根據該影像區域內的一第一像素群組以及一第二像素群組之間的亮度差異，判斷該指示物是觸碰該觸控面或是懸浮於該觸控面； 其中該第一像素群組包括至少一高亮度像素，該第二像素群組包括至少一低亮度像素；該高亮度像素的像素值大於一預設閥值，該低亮度像素的像素值小於該預設閥值。
  26. 如請求項25所述的光學觸控系統，其中當該處理單元計算出該第一像素群組的平均像素值與該第二像素群組的平均像素值之間的比值大於一預設像素比例值，該處理單元判定該指示物是懸浮於該觸控面；當該處理單元計算出該第一像素群組的平均像素值與該第二像素群組的平均像素值之間的比值小於或等於該預設像素比例值，該處理單元判定該指示物是觸碰該觸控面。
  27. 如請求項23所述的光學觸控系統，其中該處理單元計算該影像區域中每一像素行中最大像素值與最低像素值之間的一像素比例值，該處理單元並比較該影像區域中具最大像素比例值的該像素行的該像素比例值與一預設像素比例值，以判斷該指示物是否觸碰該觸控面；當該處理單元判斷具最大像素比例值的該像素行的該像素比例值大於該預設像素比例值，該處理單元判定該指示物是懸浮於該觸控面；當該處理單元判斷具最大像素比例值的該像素行的該像素比例值小於或等於該預設像素比例值，該處理單元判定該指示物觸碰該觸控面。
  28. 如請求項23所述的光學觸控系統，其中該處理單元計算該影像區域中每一像素行中最大像素值與最低像素值之間的一像素差值，該處理單元並比較該影像區域中具最大像素比例值的該像素行的該像素差值與一預設像素差值，以判斷該指示物是否觸碰該觸控面；當該處理單元判斷具最小像素差值的該像素行的該像素差值大於該預設像素差值，該處理單元判定該指示物懸浮於該觸控面；當該處理單元判斷具最小像素差值的該像素行的該像素差值小於該預設像素差值，該處理單元判定該指示物觸碰該觸控面。
  29. 如請求項23所述的光學觸控系統，其中該處理單元計算該影像區域中每一像素行中該些像素的平均像素值，該處理單元並比較該影像區域中具最小平均像素值與一預設平均像素值，以判斷該指示物是否觸碰該觸控面；當該處理單元判斷具最小平均像素值的該像素行的平均像素值大於該預設平均像素值，該處理單元判定該指示物是懸浮於該觸控面；當該處理單元判斷具最小平均像素值的該像素行的平均像素值小於該預設平均像素值，該處理單元判定該指示物觸碰該觸控面。
  30. 如請求項23所述的光學觸控系統，其中該處理單元根據根據該物件影像於該第一影像中的成像位置定義對應該物件影像的一左邊界及一右邊界，以該第一影像中定義對應該物件影像的該影像區域。
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