TWI398804B - 光學觸控螢幕之位移偵測系統及其方法 - Google Patents

光學觸控螢幕之位移偵測系統及其方法 Download PDF

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Description

光學觸控螢幕之位移偵測系統及其方法
本發明係有關於一種光學觸控螢幕之位移偵測系統及其方法，尤指一種可根據位移量修正輸出座標的光學觸控螢幕之位移偵測系統及其方法。
在傳統光學觸控螢幕中，利用光源照射面板，以及影像感測器擷取包含物件影像的圖像。因為利用重心計算遮斷點時，要將亮度的資訊考慮進去。但由於面板角落通常是面板上最暗的地方，因此，當物件滑過面板角落時，根據亮度的資訊所得到的重心就會偏一邊。所以，這種現象會造成物件在面板上雖然是以直線前進，但影像感測器擷取物件經過面板角落的影像中會有曲線的效果出現。請參照第1圖，第1圖係說明在沒有任何修正的機制下，物件滑過操作面板的角落時，影像感測器所擷取到的圖像之示意圖。如第1圖所示，物件滑過操作面板的角落時，因為亮暗交界的緣故，導致根據亮度的資訊所得到的重心就偏向一邊。
而先前技術是利用物件中心來計算遮斷點以改善上述情況。但利用物件中心的方法，在用內插計算時效果較差，導致慢速的情況下，會有小的鋸齒圖像出現。
本發明的一實施例提供一種光學觸控螢幕之位移偵測系統。該位移偵測系統包含一操作面板、至少一第一影像感測器以及一第二影像感測器、一座標運算裝置及一座標修正裝置。該操作面板係用以提供一物件進行接觸；該第一影像感測器與該第二影像感測器係設置於該操作面板不同位置，且具有重疊之視野；該座標運算裝置在一第一時間利用該第一影像感測器與該第二影像感測器分別擷取包含該物件之影像的一第一圖像與一第二圖像，且利用該物件在該第一圖像以及該第二圖像的成像位置計算該物件在該第一時間之一第一座標，以及在一第二時間利用該第一影像感測器與該第二影像感測器分別擷取包含該物件之影像的一第三圖像與一第四圖像，且利用該物件在該第三圖像以及該第四圖像的成像位置計算該物件在該第二時間之一第二座標；及該座標修正裝置係根據該第一座標與該第二座標計算該物件在該第一時間以及該第二時間之間的位移量，並根據該位移量修正該物件在該第二時間之一輸出座標。
本發明的另一實施例提供一種光學觸控螢幕之位移偵測方法。該位移偵測方法包含於一第一時間，通過一第一影像感測器擷取一操作面板上包含一物件的一第一圖像，以及通過一第二影像感測器擷取該操作面板上包含該物件的一第二圖像；於一第二時間，通過 該第一影像感測器擷取該操作面板上包含該物件的一第三圖像，以及通過該第二影像感測器擷取該操作面板上包含該物件的一第四圖像；根據該物件在該第一圖像以及該第二圖像的成像位置計算該物件在該第一時間之一第一座標；根據該物件在該第三圖像以及該第四圖像的成像位置計算該物件在該第二時間之一第二座標；根據該第一座標和該第二座標，產生該物件在該第一時間以及該第二時間之間的位移量；根據該位移量修正該物件在該第二時間之一輸出座標。
本發明的另一實施例提供一種光學觸控螢幕之位移偵測系統。該位移偵測系統一操作面板、至少一第一影像感測器以及一第二影像感測器、一座標運算裝置及一座標修正裝置。該操作面板係用以提供一物件進行接觸；該第一影像感測器與該第二影像感測器係設置於該操作面板不同位置，且具有重疊之視野；該座標運算裝置儲存該物件在一起始時間位於該操作面板之一起始座標，在一第一時間利用該第一影像感測器與該第二影像感測器分別擷取包含該物件之影像的一第一圖像與一第二圖像，且利用該物件在該第一圖像以及該第二圖像的成像位置計算該物件在該第一時間之一第一座標；及該座標修正裝置係根據該起始座標與該第一座標計算該物件在該起始時間與該第一時間之間的位移量，並根據該位移量修正該物件在該第一時間之一輸出座標。
本發明所提供的一種光學觸控螢幕之位移偵測系統及其方法， 根據一物件在二個不同時間點之間的位移量，產生一適應性平滑參數。然後，基於該物件的移動速度和前一次時間點的成像位置的關聯性呈現反向關係的原理，利用該適應性平滑參數給予二個不同時間點的成像位置不同的加權數。使得該物件經過不同的加權數修正過後的軌跡，可較不受一操作面板上亮暗交界處的影響。
請參照第2圖，第2圖係為本發明的一實施例說明光學觸控螢幕之位移偵測系統200之示意圖。位移偵測系統200包含一操作面板202、一第一光源204、一第二光源206、一第一影像感測器208、一第二影像感測器210、一座標運算裝置212、一平滑參數產生裝置214及一座標修正裝置216。操作面板202係用以提供至少一物件進行接觸；第一光源204和第二光源206係用以照明操作面板202；第一影像感測器208與第二影像感測器210係設置於操作面板202的不同位置，且具有重疊之視野。在一第一時間，第一影像感測器208與第二影像感測器210分別擷取包含一物件之影像的一第一圖像與一第二圖像，以及在一第二時間，第一影像感測器208與第二影像感測器210分別擷取包含物件之影像的一第三圖像與一第四圖像。座標運算裝置212係耦接於第一影像感測器208與第二影像感測器210，利用物件在第一圖像以及第二圖像的成像位置計算物件在第一時間之一第一座標D1，以及利用物件在第三圖像以及第四圖像的成像位置計算物件在第二時間之一第二座標D2。座標修正裝置 216係耦接於座標運算裝置212，根據第一座標D1與第二座標D2，計算物件在第一時間以及第二時間之間的位移量Z。
平滑參數產生裝置214係耦接於座標修正裝置216，將位移量Z代入式(1)，產生一適應性平滑參數λ ：
式(1)中，k 係為一適應性平滑常數；y i (t )係為在第二時間物件修正前的y 座標；y o (t -1)係為在第一時間物件修正後的y 座標；x i (t )係為在第二時間物件修正前的x 座標；及x o (t -1)係為在第一時間物件修正後的x 座標。
座標修正裝置216根據位移量Z所得到的適應性平滑參數λ ，修正計算物件在第一圖像以及第二圖像之成像位置用以取得一第一加權成像位置(λx o (t -1),λy o (t -1))，以及修正計算物件在第三圖像以及第四圖像之成像位置用以取得一第二加權成像位置((1-λ )x i (t ),(1-λ )y i (t ))。然後，再根據第一加權成像位置、第二加權成像位置以及式(2)，計算物件在第二時間的輸出座標(x o (t ),y o (t ))。
y o (t )=(1-λ )y i (t )+λy o (t -1)；x o (t )=(1-λ )x i (t )+λx o (t -1)； (2)
式(2)中，y o (t )係為物件在第二時間的輸出之y 座標；及x o (t )係為物件在第二時間的輸出之x 座標。而利用適應性平滑參數λ ，修正計算物件的成像位置以取得加權成像位置的概念係基於如果物件移動 速度快(位移量Z較大)，則和前一次時間點的成像位置的關聯性較低；如果物件移動速度慢(位移量Z較小)，則和前一次時間點的成像位置的關聯性較高。因此，從式(1)以及上述概念可知適應性平滑參數λ 和速度呈現反向關係。所以，給予第一時間的成像位置的加權數為λ ，以及第二時間的成像位置的加權數為1-λ 。
請參照第3圖，第3圖係為本發明的另一實施例說明光學觸控螢幕之位移偵測系統300之示意圖。位移偵測系統300可利用座標運算裝置212儲存一物件在一起始時間位於操作面板202之一起始座標C0。因此，可在一第一時間利用第一影像感測器208與第二影像感測器210分別擷取包含物件之影像的一第一圖像與一第二圖像，且利用物件在第一圖像以及第二圖像的成像位置計算物件在第一時間之一第一座標C1。而座標修正裝置212則可根據起始座標C0和第一座標C1，計算物件在起始時間與第一時間之間的位移量Z1。得到位移量Z1之後，接下來的操作原理則和第2圖的實施例相同，在此不再贅述。然須注意的是，起始座標C0為未修正過的座標，但第2圖的D1則是修正後的座標。
請參照第4圖，第4圖係本發明的另一實施例說明一種光學觸控螢幕之位移偵測方法之流程圖。第4圖之方法係藉由第2圖所示之位移偵測系統200說明，其步驟係詳述如下：步驟400：開始； 步驟402：於第一時間，通過第一影像感測器208擷取操作面板202上包含物件的第一圖像，以及通過第二影像感測器210擷取操作面板202上包含物件的第二圖像；步驟404：於第二時間，通過第一影像感測器208擷取操作面板202上包含物件的第三圖像，以及通過第二影像感測器210擷取操作面板202上包含物件的第四圖像；步驟406：座標運算裝置212根據物件在第一圖像以及第二圖像的成像位置，計算物件在第一時間之第一座標D1；步驟408：座標運算裝置212根據物件在第三圖像以及第四圖像的成像位置，計算物件在第二時間之第二座標D2；步驟410：座標修正裝置216根據第一座標D1和第二座標D2，產生物件在第一時間以及第二時間之間的位移量Z；步驟412：平滑參數產生裝置214根據位移量Z，產生適應性平滑參數λ ；步驟414：座標修正裝置216根據適應性平滑參數λ 修正物件在第二時間之輸出座標；步驟416：結束。
綜上所述，本發明所提供的光學觸控螢幕之位移偵測系統及其方法，根據物件在二個不同時間點之間的位移量，產生適應性平滑參數。然後，基於物件移動速度快，則和前一次時間點的成像位置的關聯性較低；物件移動速度慢，則和前一次時間點的成像位置的 關聯性較高的原理，利用適應性平滑參數給予二個不同時間點的成像位置不同的加權數。使得物件經過加權數修正過後的軌跡，可較不受操作面板上亮暗交界處的影響。
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。
200、300‧‧‧位移偵測系統
202‧‧‧操作面板
204‧‧‧第一光源
206‧‧‧第二光源
208‧‧‧第一影像感測器
210‧‧‧第二影像感測器
212‧‧‧座標運算裝置
214‧‧‧平滑參數產生裝置
216‧‧‧座標修正裝置
400-418‧‧‧步驟
第1圖係說明在沒有任何修正的機制下，物件滑過操作面板的角落時，影像感測器所擷取到的圖像之示意圖。
第2圖係為本發明的一實施例說明光學觸控螢幕之位移偵測系統之示意圖。
第3圖係為本發明的另一實施例說明光學觸控螢幕之位移偵測系統之示意圖。
第4圖係本發明的另一實施例說明一種光學觸控螢幕之位移偵測方法之流程圖。
200．．．位移偵測系統
202．．．操作面板
204．．．第一光源
206．．．第二光源
208．．．第一影像感測器
210．．．第二影像感測器
212．．．座標運算裝置
214．．．平滑參數產生裝置
216．．．座標修正裝置

Claims (12)

  1. 一種光學觸控螢幕之位移偵測系統，包括：一操作面板，用以提供一物件進行接觸；至少一第一影像感測器以及一第二影像感測器，其中該第一影像感測器與該第二影像感測器係設置於該操作面板不同位置，且具有重疊之視野；一座標運算裝置，在一第一時間利用該第一影像感測器與該第二影像感測器分別擷取包含該物件之影像的一第一圖像與一第二圖像，且利用該物件在該第一圖像以及該第二圖像的成像位置計算該物件在該第一時間之一第一座標，以及在一第二時間利用該第一影像感測器與該第二影像感測器分別擷取包含該物件之影像的一第三圖像與一第四圖像，且利用該物件在該第三圖像以及該第四圖像的成像位置計算該物件在該第二時間之一第二座標；及一座標修正裝置，根據該第一座標與該第二座標計算該物件在該第一時間以及該第二時間之間的位移量，並根據該位移量修正該物件在該第二時間之一輸出座標。
  2. 如請求項1所述之位移偵測系統，另包含至少一光源，用以照明該操作面板。
  3. 如請求項1所述之位移偵測系統，其中該座標修正裝置根據該 位移量修正計算該物件在該第一圖像以及該第二圖像之成像位置用以取得一第一加權成像位置，以及根據該位移量修正計算該物件在該第三圖像以及該第四圖像之成像位置用以取得一第二加權成像位置，再根據該第一加權成像位置以及該第二加權成像位置計算該輸出座標。
  4. 如請求項1所述之位移偵測系統，另包含一平滑參數產生裝置，用以根據該位移量以及下列方程式產生一適應性平滑參數且該座標修正裝置根據該適應性平滑參數修正該第二時間的該輸出座標： 其中：λ 係為該適應性平滑參數；k 係為一適應性平滑常數；y i (t )係為在該第二時間該物件修正前的y 座標；y o (t -1)係為在該第一時間該物件修正後的y 座標；x i (t )係為在該第二時間該物件修正前的x 座標；及x o (t -1)係為在該第一時間該物件修正後的x 座標。
  5. 如請求項4所述之位移偵測系統，其中該座標修正裝置根據該適應性平滑參數修正該第二時間的該輸出座標，係利用下列方程式： y o (t )=(1-λ )y i (t )+λy o (t -1)；x o (t )=(1-λ )x i (t )+λx o (t -1)；其中：y o (t )係為在該第二時間該物件修正後的y 座標；及x o (t )係為在該第二時間該物件修正後的x 座標。
  6. 一種光學觸控螢幕之位移偵測方法，包含：於一第一時間，通過一第一影像感測器擷取一操作面板上包含一物件的一第一圖像，以及通過一第二影像感測器擷取該操作面板上包含該物件的一第二圖像；於一第二時間，通過該第一影像感測器擷取該操作面板上包含該物件的一第三圖像，以及通過該第二影像感測器擷取該操作面板上包含該物件的一第四圖像；根據該物件在該第一圖像以及該第二圖像的成像位置計算該物件在該第一時間之一第一座標；根據該物件在該第三圖像以及該第四圖像的成像位置計算該物件在該第二時間之一第二座標；根據該第一座標和該第二座標，產生該物件在該第一時間以及該第二時間之間的位移量；根據該位移量修正該物件在該第二時間之一輸出座標。
  7. 如請求項6所述之位移偵測方法，其中根據該位移量修正該物件在該第二時間之該輸出座標包括根據該位移量修正計算該物 件在該第一圖像以及該第二圖像之成像位置用以取得一第一加權成像位置，以及根據該位移量修正計算該物件在該第三圖像以及該第四圖像之成像位置用以取得一第二加權成像位置，再根據該第一加權成像位置以及該第二加權成像位置修正該輸出座標。
  8. 如請求項6所述之位移偵測方法，另包含根據該位移量以及下列方程式產生一適應性平滑參數並根據該適應性平滑參數修正該第二時間的該輸出座標： 其中：λ 係為該適應性平滑參數；k 係為一適應性平滑常數；y i (t )係為在該第二時間該物件修正前的y 座標；y o (t -1)係為在該第一時間該物件修正後的y 座標；x i (t )係為在該第二時間該物件修正前的x 座標；及x o (t -1)係為在該第一時間該物件修正後的x 座標。
  9. 如請求項8所述之位移偵測方法，根據該適應性平滑參數修正該第二時間的該輸出座標，係利用下列方程式：y o (t )=(1-λ )y i (t )+λy o (t -1)；x o (t )=(1-λ )x i (t )+λx o (t -1)； 其中：y o (t )係為在該第二時間該物件修正後的y 座標；及x o (t )係為在該第二時間該物件修正後的x 座標。
  10. 一種光學觸控螢幕之位移偵測系統，包括：一操作面板，用以提供一物件進行接觸；至少一第一影像感測器以及一第二影像感測器，其中該第一影像感測器與該第二影像感測器係設置於該操作面板不同位置，且具有重疊之視野；一座標運算裝置，儲存一物件在一起始時間位於該操作面板之一起始座標，在一第一時間利用該第一影像感測器與該第二影像感測器分別擷取包含該物件之影像的一第一圖像與一第二圖像，且利用該物件在該第一圖像以及該第二圖像的成像位置計算該物件在該第一時間之一第一座標；及一座標修正裝置，根據該起始座標與該第一座標計算該物件在該起始時間與該第一時間之間的位移量，並根據該位移量修正該物件在該第一時間之一輸出座標。
  11. 如請求項10所述之位移偵測系統，另包含一平滑參數產生裝置，用以根據該位移量以及下列方程式產生一適應性平滑參數並根據該適應性平滑參數修正該第一時間的該輸出座標： 其中：λ 係為該適應性平滑參數；k 係為一適應性平滑常數；y i (t )係為在該第一時間該物件修正前的y 座標；y o (t -1)係為在該起始時間該物件的y 座標；x i (t )係為在該第一時間該物件修正前的x 座標；及x o (t -1)係為在該起始時間該物件的x 座標。
  12. 如請求項11所述之位移偵測系統，其中該座標修正裝置根據該適應性平滑參數修正該第一時間的該輸出座標，係利用下列方程式：y o (t )=(1-λ )y i (t )+λy o (t -1)；x o (t )=(1-λ )x i (t )+λx o (t -1)；其中：y o (t )係為在該第一時間該物件修正後的y 座標；及x o (t )係為在該第一時間該物件修正後的x 座標。
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