TWI397758B - 導引控制系統及應用其的視訊設備 - Google Patents

Description

導引控制系統及應用其的視訊設備

本發明係一種導引控制系統，尤其是指一種用於視訊設備的導引控制系統。

隨著寬頻網路的發展，視訊裝置的應用已普遍的使用在日常生活當中。一套完整的視訊設備10，在其中一端的影像部分，需要一攝像模組、一顯示器與一可進行資料處理、傳送、以及撥放影像訊號IS的主機，其中在攝像模組的部分，為了能擷取不同視角的影像，有些會加上可自動旋轉的底座，使得該鏡頭模組可拍攝到更廣泛的地方，而目前控制鏡頭轉動的方式，大多是以遙控裝置透過紅外線傳送訊號給主機，於主機接收到訊號後，依據訊號控制鏡頭模組的轉動方向，再藉由顯示器的回饋撥放，讓使用者了解目前鏡頭轉動的方向及擷取影像的拍攝區域位置。唯，利用搖控裝置控制鏡頭轉動的方式，不僅操作搖控裝置的控制者需要一方面藉由搖控裝置的方向控制鍵來控制鏡頭移動的方向，另一方面又需要藉由顯示器所顯示的影像來確認鏡頭的拍攝區域是否已經涵蓋被拍攝物體，因此，以此控制鏡頭的方式，將造成操作者在控制鏡頭方向上的操作不便。，

為改善上述的缺點，本發明提供更便利的操作方式，以控制鏡頭模組的轉動，本發明之一種導引控制系統，包括：一影像擷取裝置，包括一可活動的基座，依據一控制訊號，進行對應的一活動、以及一影像擷取模組，裝設於該可活動的基座上，用以擷取一影像並對應輸出一影像訊號；一導引裝置，包括一開關，用以決定一操作模式，依據該操作模式，發出一操作模式訊號、一方位感測單元，對應該操作模式訊號，感測該導引裝置的方位變化，輸出一方位訊號、一測距模組，更包括一雷射發射元件，對應該操作模式訊號，發出一雷射光，並對應該雷射光投射的位置，輸出一測距訊號、以及一第二通訊單元，對應該操作模式訊號，發送該方位訊號及該測距訊號；以及一控制裝置，包括一第一通訊單元，用以接收透過該第二通訊單元發送的該方位訊號及該測距訊號、以及一控制計算單元，對應該操作模式訊號，由接收到的該方位訊號及該感測訊號，計算相對於一初始位置的一相對移動值，並且對應該相對移動值，發出該控制訊號。

本發明更提供一種視訊設備，包括：一導引控制系統，包括一影像擷取裝置，更包括一可活動的基座，依據一控制訊號，進行對應的活動、以及一影像擷取模組，裝設於該可活動的基座上，用以擷取一影像並對應輸出一影像訊號；一導引裝置，包括一開關，用以決定一操作模式，依據該操作模式，發出一操作模式訊號、一方位感測單元，對應該操作模式訊號，感測該導引裝置的方位變化，輸出一方位訊號、一測距模組，更包括一雷射發射元件，對應該操作模式訊號，發出一雷射光，並對應該雷射光投射的位置，輸出一測距訊號、以及一第二通訊單元，對應該操作模式訊號，發送該方位訊號及該測距訊號；以及一控制裝置，包括一第一通訊單元，用以接收透過該第二通訊單元發送的該方位訊號及該測距訊號、以及一控制計算單元，對應該操作模式訊號，由接收到的該方位訊號及該感測訊號，計算相對於該一初始位置的一相對移動值，並且對應該相對移動值，發出該控制訊號；以及一顯示裝置，用以顯示由該影像擷取裝置擷取的影像。

本發明係利用導引裝置的雷射光指示目標物位置，並且提供目標物的距離及本身所在的方位，再透過第二通訊單元將該距離及該方位的資訊發送給該控制裝置，該控制裝置再透過該第一通訊單元接收由該導引裝置發送的資訊，並且透過已經經過對位操作後取得該導引裝置相對於該控制裝置的初始位置，該控制裝置再經由該導引裝置所發送的資訊，取得該導引裝置相對於初始位置的方位及相對於該目標物的距離，計算出該目標物相對於該控制裝置的該相對移動值，並且依據該相對移動值發出控制訊號，以控制該影像擷取裝置的該影像擷取區域改變。

利用本發明的導引裝置所發出雷射光投射在目標物上的指示，讓使用者可以明確指定該影像擷取裝置欲擷取的目標物，並且該導引控制系統可以正確的控制該影像擷取裝置的影像擷取區域移動或轉動到該目標物所在的位置，如此，使用者便可以直覺式的控制移動該影像擷取裝置所擷取影像的位置，提升控制的便利性。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出數個實施例，並配合所附圖式作詳細說明。

請參閱圖1所示，係本發明實施例之導引控制系統101應用於視訊設備10的硬體方塊圖。本發明實施例之視訊設備10包括一導引控制系統101及一顯示裝置102。該導引控制系統101包括一影像擷取裝置1011、一導引裝置1012、以及一控制裝置1013。

該影像擷取裝置1011包括有一可活動的基座10112，依據一控制訊號，進行對應的活動；以及一影像擷取模組10111，裝設於該可活動的基座10112上，用於擷取影像並對應輸出一影像訊號IS，並且由該基座的動作，對應改變該影像擷取模組10111的影像擷取區域。

於本發明實施例中，該影像擷取裝置1011是一可旋轉型攝影機，當收到該控制訊號後，該旋轉型攝影機的基座，會依據該控制訊號的不同，而做對應的旋轉，因此裝設於基座上的該影像擷取模組10111，可以改變該影像擷取模組10111原本的影像擷取區域。

該導引裝置1012包括一開關10121，用以決定該導引控制系統101的操作模式，一方位感測單元10122，對應該操作模式訊號MS，感測該導引裝置1012的方位變化並對應輸出一方位訊號GS、一測距模組10123，更包括一雷射發射元件，對應該操作模式訊號MS，發出一雷射光，並對應該雷射光投射的位置，輸出一測距訊號DS、以及一第二通訊單元10124，對應該操作模式訊號MS，且接收到該測距訊號DS及該方位訊號GS後，發送該操作模式訊號MS、該測距訊號DS及該方位訊號GS。其中該開關10121的該操作模式包括一對位模式及一導引模式，而決定不同操作模式是由該開關10121的一第一操作及一第二操作所產生的操作模式訊號MS決定，於本發明實施例中，於開關10121的該第一操作時，使該導引裝置1012進入對位模式，此時該開關10121會產生一對位訊號；於該第二操作時，使該導引裝置1012進入導引模式，此時該開關10121會產生一導引訊號。於本發明實施例中，該第一操作是按壓該開關10121一次；該第二操作是持續按壓該開關10121，但不用以限定本發明。

在本發明實施例中，該方位感測單元10122是一加速度感測器，裝設於該導引裝置1012上，因此會依據該導引裝置1012在空間的移動或轉動時，各軸向所產生的加速度，感應該加速度的大小，而對應輸出該方位訊號GS。於一實施例中，該方位感測單元10122更包括一處理器，用以將該方位訊號GS轉換成一具有方位值的該方位訊號GS。

本發明實施例中，該測距模組10123是一雷射測距模組10123，係利用該測距的雷射光，投射在欲擷取影像的目標位置所產生的光點，藉以確認目標位置，並且依據該雷射光發射到接收的時間或相位差，對應產生不同的該測距訊號DS。於一實施例中，該測距模組10123更包括一處理器，用以將該測距訊號DS轉換成一具有該距離值的該測距訊號DS。該第二通訊單元10124於本實施例中是一藍芽發送模組或一無線通訊發送模組，用以將該方位訊號GS及該距離訊號透過該第二通訊單元10124進行發送。

該控制裝置1013包括一第一通訊單元10131，用以接收透過該第二通訊單元10124發送的該操作模式訊號MS、該測距訊號DS及該方位訊號GS；一輸入單元10132，用以接收由該影像擷取模組10111輸出的該影像訊號IS；以及一控制計算單元10133，對應該操作模式訊號MS，在一對位操作期間，接收由該輸入單元10132輸入的該影像訊號IS，而依據該影像訊號IS計算出一方位角度值，並接收由該第一通訊單元10131輸出的該方位訊號GS及該測距訊號DS，而由該方位訊號GS及該測距訊號DS分別計算出一方位值及一距離值，且由該方位值、距離值、以及該方位角度值，取得一初始位置、以及於導引操作期間，依據由接收到的該方位訊號GS及該感測訊號所分別計算的該方位值及該距離值，計算相對於該初始位置的一相對移動值，並且對應該相對移動值，發出該控制訊號。於本發明實施例中，該第一通訊單元10131對應該第二通訊單元10124可以是藍芽接收模組或是無線通訊接收模組，接收由該導引裝置1012發送的訊號，並將接收到的訊號，輸出至該控制計算單元10133。於本發明實施例中，該輸入單元是一通用序列輸入輸出界面(GPIO)。該控制計算單元10133於本發明實施例中，是一處理器，係會對應該操作模式訊號MS，由該測距訊號DS、該方位訊號GS、以及該影像訊號IS分別算出該距離值、該方位值、以及該方位角度值。

更具體來說，該方位訊號GS及該測距訊號DS是該導引裝置1012操作時，由該方位感測單元10122及該測距模組10123，依據該導引裝置1012在空間的方位及所量測到目標物的距離分別對應輸出，藉以提供該導引裝置1012的方位及目標物離該導引裝置1012的距離，因此，藉由該方位訊號GS及該測距訊號DS的計算，可以取得目標物的方位及距離，繼而，該控制裝置1013再由透過該導引裝置1012發出的代表目標物的方位及距離的該方位訊號GS及該測距訊號DS，計算出該導引裝置1012相對於該初始位置的相對移動值，而可得到該目標物相對於該導引控制系統101的一相對位置，藉由該相對位置，對應產生該控制訊號以控制該影像擷取裝置1011的影像擷取區域改變至該相對位置，進行該目標物影像的擷取。

另外，在啟始本導引控制系統101時，必須先進行該對位操作，以取得該導引裝置1012的該初始位置。在進行該對位操作時，使用者需在該影像擷取裝置1011的影像擷取區域內，將該導引裝置1012對準該影像擷取裝置1011，並且對該開關10121做該第一操作，以使該導引控制系統101進入該對位模式，該開關10121在該第一操作後，產生該對位訊號，而該導引裝置1012於此時會透過該第二通訊單元10124發出該對位訊號、該方位訊號GS及該測距訊號DS，一旦該控制裝置1013的該控制計算單元10133透過該第一通訊單元10131接收到由該第二通訊單元10124發出的該對位訊號、該方位訊號GS及該測距訊號DS後，將由該影像擷取模組10111擷取該導引裝置1012的該影像訊號IS，計算出該導引裝置1012相對於該影像擷取模組10111所在的方位角度值，再由該方位角度值、該測距訊號DS及該方位訊號GS，利用三角函數的計算，計算出該導引裝置1012的該初始位置。附帶一提，該方位角度值是由該導引裝置1012在影像中的成像位置取得，舉例來說，當該影像成像在該影像擷取模組10111(以下稱該影像為成像影像)的第一象限時(以該影像擷取模組10111的成像面為準)，代表該導引裝置1012是在該影像擷取模組10111的左上方方向，並且由該成像影像的座標位置得知該成像影像與該影像擷取模組10111成像面中心的距離，再由該導引裝置1012所提供的該距離值，利用三角函數關係，推算出該導引裝置1012與該成像面中心的角度，進而算出該導引裝置1012在該影像擷取模組10111的方位角度值。於另一實施例中，該影像擷取模組10111更包括一透鏡，當該影像經過該透鏡後，成一倒立的成像影像在該影像擷取模組10111的成像面上，利用透鏡成像的放大率公式，意即像距/像高=物距/物高，求得該導引裝置1012與該影像擷取模組10111的距離，舉例來說，像距即該透鏡與該影像擷取模組10111的成像面之間的距離；像高即該導引裝置1012在成像面上的大小；物高即為該導引裝置1012的寬度或高度，因此可以算出該物距，即該導引裝置1012與該影像擷取模組10111的距離。其中該導引裝置1012在成像面上的大小，係由該導引裝置1012的影像在該成像面上所佔有的畫素數量而得，假設該每一畫素寬度或高度為0.01mm，而影像佔了100個畫素，則該影像所佔有的尺寸即為1mm。

當該對位操作完成後，一旦該導引裝置1012的該開關10121為該第二操作時，即該導引控制系統101為該導引模式時，該開關10121產生該導引訊號，此時，該導引裝置1012的該第二通訊單元10124會持續傳送目前感測到的該方位訊號GS及該測距訊號DS給該控制裝置1013，直到該開關10121的第二操作結束或終止，而該控制裝置1013接收到該方位訊號GS及該測距訊號DS，依據所計算的相對移動值，對應產生該控制訊號，並且傳送至該影像擷取裝置1011，以進行相對應的改變影像擷取區域，因此，藉由該導引裝置1012指示目標物，即可控制該影像擷取裝置1011的動作以改變影像擷取區域進入該目標物。

該顯示裝置102，用以顯示由該影像擷取裝置1011擷取的影像，以供使用者瀏覽、觀賞或者對擷取的影像進行預覽。

本發明雖以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

10．．．視訊設備

101．．．導引控制系統

102．．．顯示裝置

1011．．．影像擷取裝置

1012．．．導引裝置

1013．．．控制裝置

10111．．．影像擷取模組

10112．．．可活動的基座

10121．．．開關

10122．．．方位感測單元

10123．．．測距模組

10124．．．第二通訊單元

10131．．．第一通訊單元

10132．．．輸入單元

10133．．．控制計算單元

圖1為本發明實施例之導引控制系統應用於視訊設備的硬體方塊圖。

10．．．視訊設備

101．．．導引控制系統

102．．．顯示裝置

1011．．．影像擷取裝置

1012．．．導引裝置

1013．．．控制裝置

10111．．．影像擷取模組

10112．．．可活動的基座

10121．．．開關

10122．．．方位感測單元

10123．．．測距模組

10124．．．第二通訊單元

10131．．．第一通訊單元

10132．．．輸入單元

10133．．．控制計算單元

Claims (20)

1. 一種導引控制系統，包括：一種影像擷取裝置，包括：一可活動的基座，依據一控制訊號，進行對應的一活動；以及一影像擷取模組，裝設於該可活動的基座上，用以擷取一影像並對應輸出一影像訊號；一導引裝置，包括：一開關，用以決定一操作模式，依據該操作模式，發出一操作模式訊號，該開關於一第一操作時，該操作模式訊號是該導引裝置對準該影像擷取裝置所產生的一對位訊號，以及於一第二操作時，該操作模式訊號是一導引訊號；一方位感測單元，對應該操作模式訊號，感測該導引裝置的方位變化，輸出一方位訊號；一測距模組，更包括一雷射發射元件，對應該操作模式訊號，發出一雷射光，並對應該雷射光投射的位置，輸出一測距訊號；以及一第二通訊單元，對應該操作模式訊號，發送該方位訊號及該測距訊號；以及一控制裝置，包括：一第一通訊單元，用以接收透過該第二通訊單元發送的該方位訊號及該測距訊號；以及一控制計算單元，對應該操作模式訊號，由接 收到的該方位訊號及該感測訊號，計算相對於一初始位置的一相對移動值，並且對應該相對移動值，發出該控制訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的導引控制系統，其中該影像擷取模組更包括一透鏡。
3. 如申請專利範圍第1項所述的導引控制系統，其中於該第一操作時，該導引控制系統為一對位模式、於該第二操作時，該導引控制系統為一導引模式。
4. 如申請專利範圍第1項所述的導引控制系統，其中該第一操作係指按壓該開關一次。
5. 如申請專利範圍第1項所述的導引控制系統，其中該第二操作係指持續按壓該開關。
6. 如申請專利範圍第3項所述的導引控制系統，其中該控制計算單元更包括在該對位模式期間，接收該影像訊號，而依據該影像訊號計算出一方位角度值。
7. 如申請專利範圍第6項所述的導引控制系統，其中該控制計算單元更包括由該影像訊號中的成像位置，計算出該方位角度值。
8. 如申請專利範圍第7項所述的導引控制系統，其中該影像擷取模組更包括一透鏡；以及該控制計算單元更包括由該影像訊號中的成像位置及利用成像的放大率公式，計算出該方位角度值。
9. 如申請專利範圍第6項所述的導引控制系統，其中該控制計算單元更包括由該測距訊號、該方位訊號計算出一 距離值及一方位值，並且由該距離值、該方位值及該方位角度值，取得該初始位置。
10. 如申請專利範圍第6項所述的導引控制系統，其中該控制裝置更包括一輸入單元，用以提供該控制計算單元接收由該影像擷取模組輸出的該影像訊號。
11. 一種視訊設備，包括：一導引控制系統，包括：一影像擷取裝置，包括：一可活動的基座，依據一控制訊號，進行對應的活動；以及一影像擷取模組，裝設於該可活動的基座上，用以擷取一影像並對應輸出一影像訊號；一導引裝置，包括：一開關，用以決定一操作模式，依據該操作模式，發出一操作模式訊號，該開關於一第一操作時，該操作模式訊號是該導引裝置對準該影像擷取裝置所產生的一對位訊號，以及於一第二操作時，該操作模式訊號是一導引訊號；一方位感測單元，對應該操作模式訊號，感測該導引裝置的方位變化，輸出一方位訊號；一測距模組，更包括一雷射發射元件，對應該操作模式訊號，發出一雷射光，並對應該雷射光投射的位置，輸出一測距訊號；以及一第二通訊單元，對應該操作模式訊 號，發送該方位訊號及該測距訊號；以及一控制裝置，包括：一第一通訊單元，用以接收透過該第二通訊單元發送的該方位訊號及該測距訊號；以及一控制計算單元，對應該操作模式訊號，由接收到的該方位訊號及該感測訊號，計算相對於一初始位置的一相對移動值，並且對應該相對移動值，發出該控制訊號；以及一顯示裝置，用以顯示由該影像擷取裝置擷取的影像。
12. 如申請專利範圍第11項所述的視訊設備，其中該影像擷取模組更包括一透鏡。
13. 如申請專利範圍第11項所述的視訊設備，其中於該第一操作時，該導引控制系統為一對位模式、於該第二操作時，該導引控制系統為一導引模式。
14. 如申請專利範圍第11項所述的視訊設備，其中該第一操作係指按壓該開關一次。
15. 如申請專利範圍第11項所述的視訊設備，以及該第二操作係指持續按壓該開關。
16. 如申請專利範圍第13項所述的視訊設備，其中該控制計算單元更包括在該對位模式期間，接收該影像訊號，而依據該影像訊號計算出一方位角度值。
17. 如申請專利範圍第16項所述的視訊設備，其中該控制計算單元更包括由該影像訊號中的成像位置，計算出該方位角 度值。
18. 如申請專利範圍第17項所述的視訊設備，其中該影像擷取模組更包括一透鏡；以及該控制計算單元更包括由該影像訊號中的成像位置及利用成像的放大率公式，計算出該方位角度值。
19. 如申請專利範圍第16項所述的視訊設備，其中該控制計算單元更包括由該測距訊號、該方位訊號計算出一距離值及一方位值，並且由該距離值、該方位值及該方位角度值，取得該初始位置。
20. 如申請專利範圍第16項所述的視訊設備，其中該控制裝置更包括一輸入單元，用以提供該控制計算單元接收由該影像擷取模組輸出的該影像訊號。