TWI294960B

TWI294960B - Direction judgment system

Info

Publication number: TWI294960B
Application number: TW93105020A
Authority: TW
Inventors: Jui Wen Hsu; Kuan Ching Chang
Original assignee: Etoms Electronics Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2008-03-21
Also published as: TW200528688A

Description

1294960 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種方向判斷系統，特別是關於一種運用影像感測器之方向判斷系統。【先前技術】目前，影像感測器多用在數位相機、數位攝影機、掃描器、影印機、光學滑鼠等影像處理的產品領域。對於方向判斷的應用，僅有應用於光學滑鼠等極短距離者。其利用比對前後兩張不同影像的特徵值，來達到判斷光學滑鼠與反射面的相對運動。對於長距離的方向判斷，目前則未見有運用影像感測器來處理的相關應用。所以，此為一個未來可發展的應用方向。【發明内容】鑑於以上習知技術的問題，本發明提供一種方向判斷系統，可判斷遠距離光源之二維方位。本發明之另一目的在於，提供一種方向判斷系統，可判斷遠距離光源之一維方位。本發明尚有一目的在於，提供一種方向判斷系統，可判斷遠距離光源之方位、移動方向、身份與控制訊號。為達上述目的，本發明提供一種方向判斷系統，包含有：一光源組；以及一影像感測組件’其由一鏡頭、一面型影像感測器，以及一處理單元所組成。其中，光源組與影像感測組件係相距一長距離，使

1294960 五、發明說明（2) 光源組所發射之光由影像感測組件感測為一映射平面所映射之一點光源，並由該面型影像感測器之像素組感測該光源組所發射之光，該處理單元於接收該面型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該光源組所位於該映射平面之位置，以判斷該光源組相對於該影像感測組件之二維方向。

此外，本發明更提供一種方向判斷系統，包含有：一光源組’由一編碼单元與一光源所組成’該編碼单元可依據設定編輯該光源發光之明暗時間，以使該光源組具身份（I D )識別之功能；以及一影像感測組件，由一鏡頭、一面型影像感測器，以及一處理單元所組成。其中，該光源組與該影像感測組件係相距一長距離，使該光源組所發射之光由該影像感測組件感測為一映射平面所映射之一點光源，並由該面型影像感測器之像素組感測該光源組所發射經編碼之光，該處理單元於接收該面型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該光源組所位於該映射平面之位置，以判斷該光源組相對於該影像感測組件之二維方向，並依據該明暗時間判斷該光源組之身份。

此外，本發明更提供一種方向判斷系統，包含有：複'數個光源組，每個光源組各由一編碼單元與一光源所組成，該編碼單元可依據設定編輯該光源發光之明暗時間，以使該複數個光源組個別具不同之身份（I D );以及一影像感測組件，由一鏡頭、一面型影像感測器，以及

第8頁 1294960 五、發明說明（3) 一處理單元所組成。其中，該複數個光源組與該影像感測組件係各相距一段長距離，使該複數個光源組所發射之光由該影像感測組件感測為多個或同一個映射平面所映射之複數個點光源，並由該面型影像感測器之像素組感測該複數個光源組所發射經編碼之光，該處理單元於接收該面型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該複數個光源組所位於該多個或同一個映射平面之位置，以判斷該複數個光源組相對於該影像感測組件之二維方向，並依據該經編碼之光所產生之明暗時間判斷該複數個光源組之身份。更進一步者，本發明亦可運用線型影像感測器進行一維方位、移動、身份或控制訊號的判斷。為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：【實施方式】首先，請參考「第1圖」，其為本發明之第一具體實施例。光源1 0與影像感測組件2 0相距一段長距離，因此，光源1 0對於影像感測組件2 0來講可視為一點光源，因而，無發射角度的問題。影像感測組件2 0則包含有：鏡頭2 2、影像感測器2 4與處理單元2 6。鏡頭2 2與影像感測器2 4的組合，可以接收入射光，並由影像感測器2 4感應為電壓訊號。並且，影像感測器2 4為一面型影像感測器，如此，即可辨識二維的空間方向。

1294960 五、發明說明（4) 當光源1 0可視為一點光源時，由影像感測器2 4端看出去，光源1 0的位置當位於空間中的某個點。而對面型影像感測器來講，光源1 0所構成的點映射為與面型影像感測器平行的一個映射平面的一點。

實際運作時，光源1 0所發出的光為影像感測器2 4所接收時，影像感測器2 4僅會有部分的像素感應到光源1 0 所發出的光訊號，亦即，其為對應到映射平面的該點光源。只要我們知道哪個像素（或像素群）接收到光源1 0所發出的光訊號，我們即可知道光源1 0所處的的方位。更進一步地，比較多次接收到的光源1 0所發出的訊號，我們即可知道光源1 0的移動方向。本發明的第二具體實施例，請參考「第2圖」。本發明在第一光源組1 0 a增加了一編碼單元1 4，其可控制光源 1 2的發光為脈波形式，也就是，在不同的時間區間中個別為明暗。進一步地，透過編碼單元1 4的不同編碼，本發明即可由第一光源組1 0 a輸出不同的控制訊號。當影像感測組件2 0接收到第一光源組1 0 a所發出的脈波光訊號時，只要經由處理單元2 4加以解碼即可輸出控制訊號，進而控制連接的設備。

此外，可增加一控制光源明暗的機制，也就是編碼機制，好讓光源發光時可個別代表不同的身份 (I d e n t i t y )。也就是，將編碼單元1 4的編碼方式改變，例如，脈寬（P u 1 s e W i d t h )不同，或者，同一控制訊號的明暗時間間隔不同等等，即可讓不同的光源組有不同的

第10頁 1294960 五、發明說明（5) 身份。而此不同的身份辨識，亦由處理單元2 4解碼後可資辨識。接著，請參考「第3圖」，其說明了本發明如何達到空間中方向的判定。影像感測器2 4本身為一平面，於第一光源組1 0 a的位置亦可切出一與影像感測器2 4平行的一映射平面1 0 0。也就是，當第一光源組1 0 a與影像感測組件的距離夠遠，使得第一光源組1 0 a可被視為一點光源時，由影像感測器2 4所看到的第一光源組1 0 a即位於該映射平面1 0 0上。而此映射平面1 0 0的廣度由鏡頭2 2所決定。於是，影像感測器2 4就只會感測到位於映射平面1 0 0 當中第一光源組1 0 a位置的光點，其會對應到影像感測器 2 4的相對位置，如圖中所示者。只要判斷影像感測器2 4 接收到光點的位置，我們即可換算為第一光源組1 0 a位於映射平面100當中的位置。同樣地，當第一光源組1 0 a移動時，影像感測器2 4也會感測到光點的移動。只要計算移動前後的改變，即可知道第一光源組10a在映射平面100的移動方向與速度。此外，由於第一光源組1 0 a所發射的光，為經編碼的光，影像感測器2 4感測到的光也會是明暗明暗的光訊號。只要經由影像感測組件中的處理單元加以解碼，即可同時解出第一光源組1 0 a的方向、身份與控制訊號三種資訊。用相同的原理，本發明可以辨別多個光源的方位、身份與控制訊號，請參考「第4圖」。本發明將第一光源

1294960 五、發明說明（6) 組1 0 a、第二光源組1 0 b與第三光源組1 0 c採用「第2圖」的架構，只要調整其中的編碼單元的編碼方式，也就是，第一光源組1 0 a、第二光源組1 0 b與第三光源組1 0 c三者的編碼方式不同，三者即具有不同的身份。不過，影像感測組件當中的處理單元必須設定好三個光源組的解碼方式。同時，可以辨認三個光源組的方向以及個別的控制指令等等。此外，由於從影像感測器2 4看出去為一個平面的影像，並非立體的影像，因此，三個光源組可以視為在相同的映射平面上。換句話說，三個光源組只要在足夠形成點光源的距離以外，面型影像感測器即會將三者視為在同一平面上。而三個點光源就有各自的方位、各自的身份以及可以輸出各自的控制指令。此種可辨認身份的方式，可運用於許多產品上。例如，多人同時參與的互動式遊戲。上述的各種實施例，係運用面型影像感測器來作二維方向的判斷。事實上，運用相同的原理，本發明可延伸至一維方向的判斷。請參考「第5圖」，本發明之第三具體實施例。本發明將影像感測組件當中的面型影像感測器換為線型影像感測器，構成線型影像感測組件3 0。同樣地，由線型影像感測組件3 0當中的線型影像感測器所看出去的所有光點，線型影像感測器均會將其視為一維的映射線當中的一點。亦即，只要線型影像感測器感測到光源1 0所發出的光，其即可於感測器當中的像素感

第12頁 1294960 五、發明說明（7) 測為電壓訊號，並輸出至處理單元進行處理，然後判斷出其位於映射線的方位以及一維移動方向。同樣地，將光源1 0換為如第一光源組1 0 a的組件，線型影像感測組件3 0即可辨識第一光源組1 0 a的身份、控制訊號。此外，若同時採用多個光源組，例如「第4圖」的三個光源組，同樣可辨識一維的三個光源組的身份、方向、與控制訊號。惟其限制在於線型影像感測器的感測角度，必須藉由鏡頭加以擴張其視角。以上所有的實施例，光源均可採用發光二極體（L E D ) 與電源的組合。並且，可裝設開關或者控制面板來進行對光源或光源組的輸出控制。或者，光源可採用一反射裝置，藉以反射週邊的光至影像感測組件。雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1294960 圖式簡單說明第1圖係為本發明之第一具體實施例；第2圖係為本發明之第二具體實施例；第3圖係為本發明之第一、二具體實施例之3 D示意圖；第4圖係為本發明之第二具體實施例之一應用例；以及第5圖係為本發明之第三具體實施例。【圖示符號說明】 10 光源 10a 光源組 10b 第二光源組 10c 第三光源組 12 光源 14 編碼早元 20 影像感測組件 22 鏡頭 24 面型影像感測器 26 處理單元 30 線性影像感測組件 100 映射平面 200 映射線

第14頁

Claims

1294960 六、申請專利範圍 1. 一種方向判斷系統，包含有：一光源組；以及一影像感測組件，由一鏡頭、一面型影像感測器，以及一處理單元所組成；其中，該光源組與該影像感測組件係相距一長距離，使該光源組所發射之光由該影像感測組件感測為一映射平面所映射之一點光源，並由該面型影像感測器之像素組感測該光源組所發射之光，該處理單元於接收該面型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該光源組所位於該映射平面之位置，以判斷該光源組相對於該影像感測組件之二維方向。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方向判斷系統，其中該光源組至少包含一發光二極體（L E D)、一電源。 3. 如申請專利範圍第2項所述之方向判斷系統，其中該光源組更包含一開關。 4. 如申請專利範圍第2項所述之方向判斷系統，其中該光源組更包含一控制面板，以對該光源組進行發光控制。 5 .如申請專利範圍第1項所述之方向判斷系統，其中該光源組係為一反射裝置，以反射環境光的方式形成光源。 6. —種方向判斷系統’包含有：一光源組’由'一編碼单元與一光源所組成’該編碼單元可依據設定編輯該光源發光之明暗時間，以使該光

1294960 六、申請專利範圍源組具身份（I D )識別之功能；以及一影像感測組件，由一鏡頭、一面型影像感測器，以及一處理單元所組成；

其中，該光源組與該影像感測組件係相距一長距離，使該光源組所發射之光由該影像感測組件感測為一映射平面所映射之一點光源，並由該面型影像感測器之像素組感測該光源組所發射經編碼之光，該處理單元於接收該面型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該光源組所位於該映射平面之位置，以判斷該光源組相對於該影像感測組件之二維方向，並依據該明暗時間判斷該光源組之身份。 7. 如申請專利範圍第6項所述之方向判斷系統，其中該光源至少包含一發光二極體（L E D )、一電源。 8. 如申請專利範圍第7項所述之方向判斷系統，其中該光源組更包含一開關。 9 .如申請專利範圍第7項所述之方向判斷系統，其中該光源組更包含一控制面板，以對該光源組進行發光控制。 1 0 .如申請專利範圍第6項所述之方向判斷系統，其中該影像感測組件更可判斷由該光源組所發出之控制訊

號。 1 1 . 一種方向判斷系統，包含有：複數個光源組，每個光源組各由一編碼單元與一光源所組成，該編碼單元可依據設定編輯該光源發光之明

第16頁 1294960 六、申請專利範圍暗時間，以使該複數個光源組個別具不同之身份（I D ); 以及一影像感測組件，由一鏡頭、一面型影像感測器，以及一處理單元所組成；其中，該複數個光源組與該影像感測組件係各相距一段長距離，使該複數個光源組所發射之光由該影像感測組件感測為多個或同一個映射平面所映射之複數個點光源，並由該面型影像感測器之像素組感測該複數個光源組所發射經編碼之光，該處理單元於接收該面型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該複數個光源組所位於該多個或同一個映射平面之位置，以判斷該複數個光源組相對於該影像感測組件之二維方向，並依據該經編碼之光所產生之明暗時間判斷該複數個光源組之身份。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之方向判斷系統，其中每個該光源至少包含一發光二極體（L E D )、一電源。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述之方向判斷系統，其中每個該光源組更包含一開關。 1 4.如申請專利範圍第1 2項所述之方向判斷系統，其中每個該光源組更包含一控制面板，以對該光源組進行發光控制。 1 5.如申請專利範圍第1 1項所述之方向判斷系統，其中該影像感測組件更可判斷由該複數個光源組所發出之控制訊號並進行身分判定。 1 6. —種方向判斷系統，包含有：

1294960 六、申請專利範圍一光源組；以及一影像感測組件，由一鏡頭、一線型影像感測器，以及一處理單元所組成；其中，該光源組與該影像感測組件係相距一長距離，使該光源組所發射之光由該影像感測組件感測為一映射線所映射之一點光源，並由該線型影像感測器之像素組感測該光源組所發射之光，該處理單元於接收該線型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該光源組所位於該映射線之位置，以判斷該光源組相對於該影像感測組件之一維方向。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述之方向判斷系統，其中該光源組至少包含一發光二極體（L E D )、一電源。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之方向判斷系統，其中該光源組更包含一開關。 1 9 .如申請專利範圍第1 7項所述之方向判斷系統，其中該光源組更包含一控制面板，以對該光源組進行發光控制。 2 0 .如申請專利範圍第1 6項所述之方向判斷系統，其中該光源組係為一反射裝置，以反射環境光的方式形成光源。 2 1 . —種方向判斷系統，包含有：一光源組’由一編碼單元與一光源所組成’該編碼單元可依據設定編輯該光源發光之明暗時間，以使該光源組具身份（I D )識別之功能；；以及

第18頁 1294960 六、申請專利範圍一影像感測組件，由一鏡頭、一線型影像感測器，以及一處理單元所組成；其中，該光源組與該影像感測組件係相距一長距離，使該光源組所發射之光由該影像感測組件感測為一映射線所映射之一點光源，並由該線型影像感測器之像素組感測該光源組所發射經編碼之光，該處理單元於接收該線型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該光源組所位於該映射線之位置，以判斷該光源組相對於該影像感測組件之一維方向，並依據該明暗時間判斷該光源組之身份。 2 2.如申請專利範圍第2 1項所述之方向判斷系統，其中該光源至少包含一發光二極體（L E D )、一電源。 2 3.如申請專利範圍第2 2項所述之方向判斷系統，其中該光源組更包含一開關。 2 4.如申請專利範圍第2 2項所述之方向判斷系統，其中每個該光源組更包含一控制面板，以對該光源組進行發光控制。 2 5 .如申請專利範圍第2 1項所述之方向判斷系統，其中該影像感測組件更可判斷由該光源組所發出之控制訊號。 2 6. —種方向判斷系統，包含有：複數個光源組，每個光源組各由一編碼單元與一光源所組成，該編碼單元可依據設定編輯該光源發光之明暗時間，以使該複數個光源組個別具不同之身份（I D );

1294960 六、申請專利範圍以及一影像感測組件，由一鏡頭、一線型影像感測器，以及一處理單元所組成；其中，該複數個光源組與該影像感測組件係各相距一段長距離，使該複數個光源組所發射之光由該影像感測組件感測為多個或同一個映射線所映射之複數個點光源，並由該線型影像感測器之像素組感測該複數個光源組所發射經編碼之光，該處理單元於接收該線型影像感測器所傳送之感測訊號後判斷該複數個光源組所位於該多個或同一個映射線之位置，以判斷該複數個光源組相對於該影像感測組件之一維方向，並依據該經編碼之光所產生之明暗時間判斷該複數個光源組之身份。 2 7.如申請專利範圍第2 6項所述之方向判斷系統，其中每個該光源至少包含一發光二極體（L E D )、一電源。 2 8.如申請專利範圍第2 7項所述之方向判斷系統，其中每個該光源組更包含一開關。 2 9.如申請專利範圍第2 7項所述之方向判斷系統，其中每個該光源組更包含一控制面板，以對該光源組進行發光控制。 3 0 .如申請專利範圍第2 6項所述之方向判斷系統，其中該影像感測組件更可判斷由該複數個光源組所發出之控制訊號並進行身分判定。

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