TWI399676B - 觸控螢幕之物件偵測校正系統及其方法 - Google Patents

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Tzung Min Su
Cho Yi Lin
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Description

觸控螢幕之物件偵測校正系統及其方法
本發明係有關於一種觸控螢幕之物件偵測校正系統及其方法，尤指一種根據複數個已知位置之參考標示以及複數個已知位置之校正點，定位影像感測器的位置的觸控螢幕之物件偵測校正系統及其方法。
先前技術的光學觸控螢幕之物件偵測系統，其利用光源朝觸控螢幕之操作面板投射光源，然後利用至少一影像感測器擷取影像。當物件觸碰操作面板時，根據至少一影像感測器擷取包含物件的影像，判斷物件和一影像感測器之間的距離，藉以定位物件在操作面板的位置。
但是當安裝影像感測器在相對於操作面板的固定位置時，影像感測器並非很準確的定位在固定位置上，導致利用影像感測器定位操作面板上的物件的位置，會有所誤差。因此，可能會影響光學觸控螢幕實際上的操作。但是先前技術並沒有提供根據操作面板週邊複數個已知位置之參考標示，校正影像感測器的位置之方法。
本發明的一實施例提供一種觸控螢幕之物件偵測校正系統。該物件偵測校正系統包含一觸控螢幕及一輔助參考裝置。該觸控螢幕具有一操作面板以及至少一第一影像感測器，該操作面板具有依序連接之一第一邊、一第二邊、一第三邊與一第四邊，其中該第一影像感測器係設置於該第一邊與該第二邊相接之處；及該輔助參考裝置具有複數個已知位置之參考標示，該等參考標示至少包含一第一組參考標示、一第二組參考標示以及一第一邊界標示，其中該第一組參考標示位於該第三邊上、該第二組參考標示位於該第四邊上以及該第一邊界標示位於該第三邊與該第四邊相接之處；其中該第一影像感測器係用以擷取包含至少一第一物件以及該等參考標示影像之一第一圖像，該觸控螢幕則根據該第一物件在該第一圖像之成像位置以及該等參考標示在該第一圖像之成像位置，建立該第一影像感測器、該第一物件以及該等參考標示之相對位置關係。
本發明的另一實施例提供一種觸控螢幕之物件偵測校正之方法。該方法包含通過一第一影像感測器擷取該觸控螢幕之一操作面板上包含一第一物件、一第二物件、一第一組參考標示、一第二組參考標示以及一第一邊界標示的一第一圖像；根據該第一物件、該第二物件在該第一圖像之成像位置以及該等參考標示在該第一圖像之成像位置，建立該第一影像感測器、該第一物件、該第二物件以及該等參考標示之相對位置關係；及根據該第一影像感測器、該第一物件、該第二物件以及該等參考標示的該相對位置關係以及該第一物件、該第二物件與該操作面板之相對位置，計算該第一影像感測器與該操作面板之相對位置關係；其中該第一物件以及該第二物件與該操作面板之相對位置已知。
本發明所提供的一種觸控螢幕之物件偵測校正系統及其方法，其包含的一映像座標產生裝置根據複數個已知校正點在一第一影像感測器和一第二影像感測器所擷取的一第一圖像和一第二圖像中的遮斷點位置，以及複數個已知位置之參考標示在該第一圖像和該第二圖像中的成像位置，產生對應於該第一影像感測器和該第二影像感測器的映像座標。然後，根據該複數個已知校正點和該等映像座標，校正該第一影像感測器和該第二影像感測器的座標。校正該第一影像感測器和該第二影像感測器的座標之後，則可準確的利用該第一影像感測器和該第二影像感測器定位一操作面板上一待測物件的位置。
請參照第1圖，第1圖係為本發明的一實施例說明觸控螢幕之物件偵測校正系統100之示意圖。物件偵測校正系統100包含一操作面板102、一輔助參考裝置104、一第一影像感測器106、一第二影像感測器108、一第一投影光源110、一第二投影光源112及一映像座標產生裝置114。輔助參考裝置104包含一第一組參考標示(A1-A5)、一第二組參考標示(A6-A9)、一第三組參考標示(A10-A14)、一第一邊界標示B1及一第二邊界標示B2。其中映像座標產生裝置114係耦接於第一影像感測器106和第二影像感測器108。而第一組參考標示(A1-A5)係位於操作面板102的第三邊之上，第二組參考標示(A6-A9)係位於操作面板102的第四邊之上，第三組參考標示(A10-A14)係位於操作面板102的第一邊之上，第一邊界標示B1係位於操作面板102的第三邊與第四邊相接之處，第二邊界標示B2係位於操作面板102的第一邊與第四邊相接之處，但本發明的輔助參考裝置104並不受限於上述參考標示的數目。另外，第一投影光源110和第二投影光源112係用以照明操作面板102。
請參照第2圖和第3圖，第2圖係說明利用二已知的校正點校正第一影像感測器106的位置之示意圖，第3圖係說明已知的校正點在第一影像感測器106所擷取的一第一圖像中之遮斷點，以及輔助參考裝置104在第一影像感測器所擷取的一第一圖像中之成像位置之示意圖。如第2圖所示，第一校正點C1所造成的遮斷點介於輔助參考裝置104的A2和A3之間，第二校正點C2所造成的遮斷點介於輔助參考裝置104的A8和A9之間。因此，如第3圖所示，可看到當第一校正點C1所造成的遮斷點和第二校正點C2所造成的遮斷點分別在第一影像感測器所擷取的第一圖像中之x1(介於A2和A3在第一圖像的成像位置之間)、x2(介於A8和A9在第一圖像的成像位置之間)。
但如第3圖所示，x1、x2係為一維座標。因此，必須透過映像座標產生裝置114將x1、x2轉換成操作面板102上對應於第一影像感測器106的映像座標(二維座標)X1、X2。映像座標產生裝置114係根據式(1)、式(2)將x1、x2轉換成對應於第一影像感測器106的映像座標X1、X2：
X=a4 x4 +a3 x3 +a2 x2 +a1 x1 +a0 　(1)
Y=b4 x4 +b3 x3 +b2 x2 +b1 x1 +b0 　(2)
其中a0 -a4 ，b0 -b4 係為座標轉換常數，可透過輔助參考裝置104中的複數個已知座標的參考標示計算得到，但本發明中的式(1)、式(2)並不受限於四次多項式。因為第一組參考標示(A1-A5)的x座標皆為操作面板102的寬度W1，所以X1的x座標也和第一組參考標示(A1-A5)相同為W1。此時，X1未知的只剩y座標，因此，將x1代入式(2)，即可得X1的y座標。因此，遮斷點x1對應於第一影像感測器106的映像座標X1可由式(3)表示：
(W1,b4 x14 +b3 x13 +b2 x12 +b1 x1+b0 )　(3)
另外，因為第二組參考標示(A6-A9)的y座標皆為操作面板102的長度L1，所以X2的y座標也和第二組參考標示(A6-A9)的y座標相同為L1。此時，X2未知的只剩x座標，因此，將x2代入式(1)，即可得X2的x座標。因此，遮斷點x2對應於第一影像感測器106的映像座標X2可由式(4)表示：
(a4 x24 +a3 x23 +a2 x22 +a1 x21 +a0 ,L1)　(4)
因為第一校正點C1、第二校正點C2為已知座標的校正點，而第一校正點C1、第二校正點C2所造成的遮斷點x1、x2對應於第一影像感測器106的映像座標X1、X2也已知，所以第一校正點C1和X1可決定第一直線line1以及第二校正點C2和X2可決定第二直線line2。而第一影像感測器106的座標即為第一直線line1與第二直線line2的交點座標。根據同樣原理，亦可校正得到第二影像感測器108的座標，在此不再詳細說明。另外，本發明並不受限於只用二個校正點校正第一影像感測器106的座標與第二影像感測器108的座標，上述校正方法可延伸至利用複數個校正點校正第一影像感測器106的座標與第二影像感測器108的座標，在此不再詳細說明。
請參照第4圖，第4圖係說明透過物件偵測校正系統100定位待測物件C3之示意圖。根據式(1)、式(2)，可計算出對應於待測物件C3的映像座標X3、X4。然後，第一影像感測器106與映像座標X3可決定第三直線line3，第二影像感測器108與映像座標X4可決定第四直線line4。而待測物件C3的座標即為第三直線line3和第四直線line4的交點座標。
請參照第5圖，第5圖係本發明的另一實施例說明一種觸控螢幕之影像感測器校正之方法之流程圖。第5圖之方法係藉由第1圖所示之物件偵測校正系統100說明，其步驟係詳述如下：步驟500：開始；步驟502：通過第一影像感測器106擷取操作面板102上包含第一校正點C1、第二校正點C2、第一組參考標示(A1-A5)、第二組參考標示(A6-A9)以及第一邊界標示B1的第一圖像；步驟504：映像座標產生裝置114根據第一校正點C1、第二校正點C2在第一圖像之遮斷點x1、x2以及第一組參考標示(A1-A5)、第二組參考標示(A6-A9)在第一圖像之成像位置，計算出遮斷點x1、x2對應於第一影像感測器106的映像座標X1、X2；步驟506：根據第一校正點C1的座標、第二校正點C2的座標、以及映像座標X1、X2，計算得到第一影像感測器106的座標；步驟508：結束。
請參照第6圖，第6圖係本發明的另一實施例說明一種觸控螢幕之定位待測物件C3之方法之流程圖。第6圖之方法係藉由第1圖所示之物件偵測校正系統100說明，其步驟係詳述如下：步驟600：開始；步驟602：通過第一影像感測器106擷取操作面板102上包含待測物件C3、第一組參考標示(A1-A5)、第二組參考標示(A6-A9)以及第一邊界標示B1的第三圖像；步驟604：通過第二影像感測器108擷取操作面板102上包含待測物件C3、第三組參考標示(A10-A14)、第二組參考標示(A6-A9)以及第二邊界標示B2的第四圖像；步驟606：映像座標產生裝置114根據待測物件C3在第三圖像之遮斷點x3以及第一組參考標示(A1-A5)、第二組參考標示(A6-A9)在第一圖像之成像位置，計算出遮斷點x3對應於第一影像感測器106的映像座標X3；步驟608：映像座標產生裝置114根據待測物件C3在第四圖像之遮斷點x4以及第三組參考標示(A10-A14)、第二組參考標示(A6-A9)在第一圖像之成像位置，計算出遮斷點x4對應於第二影像感測器108的映像座標X4；步驟610：根據第一影像感測器106的座標以及第二影像感測器108的座標以及映像座標X3、X4，定位待測物件C3在操作面板102上之座標。
步驟612：結束。
請參照第7圖，第7圖係本發明的另一實施例說明一種觸控螢幕之影像感測器校正之方法之流程圖。第7圖之方法係藉由第1圖所示之物件偵測校正系統100說明，其步驟係詳述如下：步驟700：開始；步驟702：通過第一影像感測器106擷取操作面板102上包含複數個已知座標的校正點、第一組參考標示(A1-A5)、第二組參考標示(A6-A9)以及第一邊界標示B1的第五圖像；步驟704：通過第二影像感測器108擷取操作面板102上包含複數個已知座標的校正點、第三組參考標示(A10-A14)、第二組參考標示(A6-A9)以及第二邊界標示B2的第六圖像；步驟706：映像座標產生裝置114根據第五圖像，產生複數個已知座標的校正點對應於第一影像感測器106的映像座標；步驟708：映像座標產生裝置114根據第六圖像，產生複數個已知座標的校正點對應於第二影像感測器108的映像座標；步驟710：根據複數個已知座標的校正點、以及複數個已知座標的校正點對應於第一影像感測器106以及第二影像感測器108的映像座標，產生第一影像感測器106與第二影像感測器108的座標；步驟712：結束。
第7圖的影像感測器校正之方法係藉由複數個已知座標的校正點，同時校正第一影像感測器106與第二影像感測器108的座標。請參照第8圖，第8圖係說明藉由複數個已知的校正點，同時校正第一影像感測器106與第二影像感測器108的座標之示意圖。如第8圖所示，如果已知座標的校正點在操作面板102的越上方，則校正第一影像感測器106與第二影像感測器108的座標之結果越準確。在第8圖中僅繪出二個已知座標的校正點M1、M2，以及其對應於第一影像感測器106與第二影像感測器108的映像座標XM11、XM12、XM21、XM22。但本發明並不受限於僅利用二個已知座標的校正點，同時校正第一影像感測器106與第二影像感測器108的座標。
綜上所述，本發明所提供的一種觸控螢幕之物件偵測校正系統及其方法，映像座標產生裝置根據已知校正點在影像感測器所擷取的圖像中的遮斷點位置，以及複數個已知位置之參考標示在影像感測器所擷取的圖像中的成像位置，產生對應於影像感測器的映像座標。然後，根據已知校正點和映像座標，校正影像感測器的座標。校正影像感測器的座標之後，則可準確的利用影像感測器定位操作面板上待測物件的位置。
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。
100．．．物件偵測校正系統
102．．．操作面板
104．．．輔助參考裝置
106．．．第一影像感測器
108．．．第二影像感測器
110．．．第一投影光源
112．．．第二投影光源
114．．．映像座標產生裝置
500-508、600-612、700-712．．．步驟
A1-A14‧‧‧參考標示
B1‧‧‧第一邊界標示
B2‧‧‧第二邊界標示
C1‧‧‧第一校正點
C2‧‧‧第二校正點
C3‧‧‧待測物件
line1‧‧‧第一直線
line2‧‧‧第二直線
line3‧‧‧第三直線
line4‧‧‧第四直線
M1、M2‧‧‧校正點
X1、X2、X3、X4、XM11 、XM12、XM21、XM22‧‧‧映像座標
L1‧‧‧操作面板的長度
W1‧‧‧操作面板的寬度
第1圖係為本發明的一實施例說明觸控螢幕之物件偵測校正系統之示意圖。
第2圖係說明利用二已知的校正點校正第一影像感測器的位置之示意圖。
第3圖係說明已知的校正點在第一影像感測器所擷取的第一圖像中之遮斷點，以及輔助參考裝置在第一影像感測器所擷取的第一圖像中之成像位置之示意圖。
第4圖係說明透過物件偵測校正系統定位待測物件之示意圖。
第5圖係本發明的另一實施例說明一種觸控螢幕之影像感測器校正之方法之流程圖。
第6圖係本發明的另一實施例說明一種觸控螢幕之定位待測物件之方法之流程圖。
第7圖係本發明的另一實施例說明一種觸控螢幕之影像感測器校正之方法之流程圖。
第8圖係說明藉由複數個已知的校正點，同時校正第一影像感測器與第二影像感測器的座標之示意圖。
100．．．物件偵測校正系統
102．．．操作面板
104．．．輔助參考裝置
106．．．第一影像感測器
108．．．第二影像感測器
110．．．第一投影光源
112．．．第二投影光源
114．．．映像座標產生裝置
A1-A14．．．參考標示
B1．．．第一邊界標示
B2．．．第二邊界標示
L1．．．操作面板的長度
W1．．．操作面板的寬度

Claims (11)

  1. 一種觸控螢幕之物件偵測校正系統，包含：一觸控螢幕，該觸控螢幕具有一操作面板以及至少一第一影像感測器，該操作面板具有依序連接之一第一邊、一第二邊、一第三邊與一第四邊，其中該第一影像感測器係設置於該第一邊與該第二邊相接之處；及一輔助參考裝置，該輔助參考裝置具有複數個已知位置之參考標示，該等參考標示至少包含一第一組參考標示、一第二組參考標示以及一第一邊界標示，其中該第一組參考標示位於該第三邊上、該第二組參考標示位於該第四邊上以及該第一邊界標示位於該第三邊與該第四邊相接之處；其中，該第一影像感測器係用以擷取包含至少一第一物件以及該等參考標示影像之一第一圖像，該觸控螢幕則根據該第一物件在該第一圖像之成像位置以及該等參考標示在該第一圖像之成像位置，建立該第一影像感測器、該第一物件以及該等參考標示之相對位置關係。
  2. 如請求項1所述之物件偵測校正系統，其中該第一影像感測器所擷取該第一圖像進一步包含一第二物件之影像，且該第一物件以及該第二物件與該操作面板之相對位置已知，而該觸控螢幕根據該第一物件、該第二物件以及該等參考標示在該第一圖像之成像位置可建立該第一影像感測器、該第一物件、該第二物件以及該 等參考標示的相對位置關係，且該觸控螢幕根據該第一影像感測器、該第一物件、該第二物件以及該等參考標示的該相對位置關係以及該第一物件、該第二物件與該操作面板之相對位置，計算該第一影像感測器與該操作面板之相對位置關係。
  3. 如請求項1所述之物件偵測校正系統，該觸控螢幕進一步包含一第二影像感測器設置於該操作面板之該第二邊與該第三邊相接之處，且該輔助參考裝置之該等參考標示進一步包含一第三組參考標示位於該第一邊上以及一第二邊界標示位於該第四邊與該第一邊相接之處，其中該第二影像感測器係用以擷取包含該第一物件以及該等參考標示影像之一第二圖像，該觸控螢幕則根據該第一物件以及該等參考標示在該第二圖像之成像位置，建立該第二影像感測器、該第一物件以及該等參考標示之相對位置關係。
  4. 如請求項1所述之物件偵測校正系統，另包含至少一投影光源，用以照明該操作面板。
  5. 如請求項3所述之物件偵測校正系統，另包含一映像座標產生裝置，用以根據該第一物件在該第一圖像之成像位置以及該第一物件在該第二圖像之成像位置，產生該第一物件對應於該第一影像感測器的映像座標和該第二影像感測器的映像座標。
  6. 如請求項5所述之物件偵測校正系統，其中該觸控螢幕係根據該 第一物件對應於該第一影像感測器的映像座標、該第一物件對應於該第二影像感測器的映像座標、該第一影像感測器的座標以及該第二影像感測器的座標，定位該第一物件在該操作面板之座標。
  7. 一種觸控螢幕之物件偵測校正之方法，包含：通過一第一影像感測器擷取該觸控螢幕之一操作面板上包含一第一物件、一第二物件、一第一組參考標示、一第二組參考標示以及一第一邊界標示的一第一圖像；根據該第一物件、該第二物件在該第一圖像之成像位置以及該等參考標示在該第一圖像之成像位置，建立該第一影像感測器、該第一物件、該第二物件以及該等參考標示之相對位置關係；及根據該第一影像感測器、該第一物件、該第二物件以及該等參考標示的該相對位置關係以及該第一物件、該第二物件與該操作面板之相對位置，計算該第一影像感測器與該操作面板之相對位置關係；其中該第一物件以及該第二物件與該操作面板之相對位置已知。
  8. 如請求項7所述之方法，另包含：通過一第二影像感測器擷取該操作面板上包含該第一物件、該第二組參考標示、一第三組參考標示以及一第二邊界標示的一第二圖像；及 根據該第一物件以及該等參考標示在該第二圖像之成像位置，建立該第二影像感測器、該第一物件以及該等參考標示之相對位置關係。
  9. 如請求項8所述之方法，另包含：一映像座標產生裝置根據該第一物件在該第一圖像之成像位置以及該第一物件在該第二圖像之成像位置，產生該第一物件對應於該第一影像感測器的映像座標和該第二影像感測器的映像座標。
  10. 如請求項9所述之方法，另包含：根據該第一物件對應於該第一影像感測器的映像座標、該第一物件對應於該第二影像感測器的映像座標、該第一影像感測器的座標以及該第二影像感測器的座標，定位該第一物件在該操作面板之座標。
  11. 如請求項8所述之方法，另包含：通過該第一影像感測器擷取該操作面板上包含複數個物件、該第一組參考標示、該第二組參考標示以及該第一邊界標示的一第三圖像；通過該第二影像感測器擷取該操作面板上包含該複數個物件、該第二組參考標示、該第三組參考標示以及該第二邊界標示的一第四圖像； 根據該複數個物件在該第三圖像之成像位置以及該等參考標示在該第三圖像之成像位置，建立該第一影像感測器、該複數個物件以及該等參考標示之相對位置關係；根據該複數個物件在該第四圖像之成像位置以及該等參考標示在該第四圖像之成像位置，建立該第二影像感測器、該複數個物件以及該等參考標示之相對位置關係；及根據該第一影像感測器、該第二影像感測器、該複數個物件以及該等參考標示的該相對位置關係以及該複數個物件與該操作面板之相對位置，計算該第一影像感測器、該第二影像感測器與該操作面板之相對位置關係；其中該複數個物件與該操作面板之相對位置已知。
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