TWI410843B - 背景影像更新方法及觸控螢幕 - Google Patents

背景影像更新方法及觸控螢幕 Download PDF

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TWI410843B
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Description

背景影像更新方法及觸控螢幕
本發明是有關於一種背景影像更新方法及觸控螢幕，且特別是有關於一種提供更新機制之背景影像更新方法及觸控螢幕。
隨著科技的快速發展，觸控螢幕的應用係越來越普遍。根據感測的原理，觸控螢幕係可區分為電阻式、電容式或超音波式觸控螢幕等。目前，更有例如是光學式觸控螢幕被提出，藉由兩個影像模組所擷取的目標影像與背景影像作比較以取得觸控位置。所謂背景影像係指當螢幕上並未有任何觸控點或物體(包含手指或任何足以遮擋光線之物體)時所擷取之影像，目標影像係指螢幕上具有觸控點或物體時所擷取之影像；由於觸控點遮蔽光行進路徑，故於目標影像中產生暗點，因此比較背景影像以及目標影像(例如利用亮度之差值)即可判斷出觸控點之位置，進而可計算出觸控點相對螢幕之座標。然而，當光學式觸控螢幕受到碰撞或晃動時，設置於觸控螢幕上之影像模組同時受到偏移。此時，影像模組所擷取的影像可能會歪斜或扭曲，導致產生其他暗點，或暗點產生的位置發生位移，進而使得判斷觸控點的觸控位置產生誤差。
舉例來說，請參照第1圖，其繪示其中一個影像模組擷取背景影像的例子。背景影像M11係在沒有任何物體觸碰到螢幕時所擷取的影像。請參照第2A圖，其係繪示影 像模組擷取目標影像的例子。在一般的情況下，當物體或手指觸碰到螢幕時，影像模組例如是擷取到如第2A圖所示的目標影像M12，第2A圖中之斜線區域即上述所稱之暗點。如此一來，藉由比較背景影像M11及目標影像M12，物體或手指觸碰螢幕的位置係可判斷出來。
請參照第2B圖，其係繪示於螢幕產生扭曲下，影像模組擷取目標影像的例子。當使用者掀開或閉合可攜式電腦之螢幕之過程中，螢幕受到碰撞而扭曲(warping)時，影像模組擷取到的目標影像M13例如是如第2B圖所示。此時，若以目標影像M13與為背景影像M11作比較以判斷物體的觸控位置，則判斷上的誤差容易產生(例如亮度產生明顯變化的位置並不對應觸控點之位置)。此外，若是處於另一不同之情境下(例如將觸控螢幕從室內搬到室外)，亦容易產生判斷上之誤差。因此，如何提供一種機制適時地更新背景影像，以提高在判斷觸控位置上的準確性，乃為相關業者努力之課題之一。
本發明主要係提供一種背景影像更新方法及觸控螢幕，其以亮度的變化作為背景影像是否進行更新的判斷機制，以提高在觸控位置之判斷上的準確性。
根據本發明，提出一種背景影像更新方法，應用於一觸控螢幕。觸控螢幕包括一顯示模組、一第一影像模組及一第二影像模組。第一影像模組係擷取一第一影像作為一第一背景影像，第二影像模組係擷取一第二影像作為一第 二背景影像。背景影像更新方法包括以下之步驟：(a)比較該第一影像模組所擷取之一第三影像之亮度值與該第一背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於一預設值；(b)若步驟(a)判斷結果為是，比較該第二影像模組所擷取之一第四影像之亮度值與該第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於一預設值；(c)若步驟(b)判斷結果為是，該第一影像擷取模組擷取一第五影像，且利用該第二影像擷取模組擷取一第六影像；以及(d)利用該第五影像取代該第一影像作為該第一背景影像，且利用該第六影像取代該第二影像作為該第二背景影像。
根據本發明，再提出一種觸控螢幕，包括一顯示模組、一第一影像模組、一第二影像模組及一處理器。第一影像模組配置於顯示模組之一端角處，用以擷取一第一影像作為一第一背景影像。第二影像模組配置於顯示模組之另一端角處，用以擷取一第二影像作為一第二背景影像。處理器包含一程序，該程序用以執行如上述之背景影像更新方法，在此便不再贅述。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下係舉出實施例，配合圖式詳細說明本發明之背景 影像更新方法及觸控螢幕。然而，熟悉此技藝者當可明瞭，此些圖式與文字僅為說明之用，並不會對本發明之欲保護範圍造成限縮。
請同時參照第3圖、第4A圖及第4B圖，第3圖繪示根據本發明一較佳實施例之背景影像更新方法的流程圖，第4A圖繪示應用第3圖中之背景影像更新方法之觸控螢幕的示意圖，且第4B圖繪示第4A圖中之觸控螢幕之方塊圖。
於本實施例中，背景影像更新方法以應用於第4A圖及第4B圖中之觸控螢幕300為例說明。觸控螢幕300包括顯示模組310、數個反射條320、第一影像模組330、第二影像模組340及處理器350。反射條320係配置於顯示模組310之三個內側。第一影像模組330與第二影像模組340分別配置於顯示模組310之兩個端角處。處理器350包含可執行第3圖之背景影像更新方法之程序(Program)。
本實施例之第一影像模組330包括光源部331與影像擷取部332，且第二影像模組340包括光源部341與影像擷取部342。影像擷取部332及影像擷取部342用以擷取自光源部331及341發出的光線經反射條320反射後之光線，從而分別產生不具有觸控點於顯示模組310之背景影像或具有觸控點於顯示模組310上之目標影像。當啟動觸控螢幕300時，影像擷取部332、342係於預設之擷取頻率下擷取影像，例如每秒擷取20次、30次或60次影像，其擷取頻率須視實際需求而定。
本實施例之背景影像更新方法包括以下的步驟。於步 驟S101中，於無任何觸控點於顯示模組310上時，第一影像模組330之影像擷取部332係擷取第一影像作為第一背景影像，且第二影像模組340之影像擷取部342係擷取第二影像作為第二背景影像，並將第一影像以及第二影像儲存於觸控螢幕300之儲存單元中。儲存單元可以係一獨立元件或係內建於處理器350。
接著，執行步驟S103，於步驟S103中，第一影像模組330之影像擷取部332及第二影像模組340之影像擷取部342係於擷取頻率下繼續擷取影像，例如係分別擷取第三影像以及第四影像。
接著，執行步驟S201，於步驟S201中，處理器350比較第一影像模組330所擷取之第三影像之亮度值與第一背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於預設值。
若步驟S201之結果若是，則執行步驟S203。於步驟S203中，處理器350比較第二影像模組340所擷取之第四影像之亮度值與第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於預設值。
步驟S203之結果若是，則代表第三影像之亮度值與第一背景影像之亮度值相減之變化量絕對值大於預設值，且第四影像之亮度值與第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值大於預設值。此時，處理器350係接著執行步驟S205。於步驟S205中，處理器350係控制第一影像擷取模組330擷取第五影像，並控制第二影像擷取模組340擷取第六影像。詳細的說，當第三影像之亮度值與第一背景影像之亮度值變化量大於一定程度，且第四影像之亮度 值與第二背景影像之亮度值變化量大於一定程度，處理器350判斷此時顯示模組310係處於扭曲狀態，換句話說，此時之第五影像及第六影像分別為第一影像模組330及第二影像模組340因移位或是顯示模組310處於扭曲狀態下所擷取之影像。
於步驟S205之後，係接著執行步驟S207。於步驟S207中，處理器350將第五影像取代第一影像作為第一背景影像並將第六影像取代第二影像作為第二背景影像。此時，背景影像更新完成。
此外，若步驟S201之結果若否，亦即處理器350比較出第三影像之亮度值與第一背景影像之亮度值相減之變化量絕對值小於預設值，代表並不需要執行背景影像更新，因此結束本實施例之背景影像更新方法。
相同地，若步驟S203之結果若否，亦即處理器350比較出第四影像之亮度值與第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值小於預設值，亦代表並不需要執行背景影像更新，因此結束本實施例之背景影像更新方法。
當背景影像更新完成後，影像擷取部332及影像擷取部342於擷取頻率下繼續擷取新影像，處理器350比較影像擷取部332及影像擷取部342擷取之新影像與更新後之第一背景影像(即第五影像)及更新後之第二背景影像(即第六影像)，以計算觸控點之位置。由於更新後之第一背景影像(即第五影像)及更新後之第二背景影像(即第六影像)為第一影像模組330或第二影像模組340因移位或是顯示模組310產生扭曲狀態下所擷取之影像，且更新後 所擷取之新影像亦為該第一影像模組330或第二影像模組340因移位或是顯示模組310產生扭曲狀態下所擷取之影像，故此時所有影像皆係於相同情境下擷取並比較，因此處理器350計算觸控點之位置之錯誤率或誤判情形將會降低。
須說明的的是，步驟S201以及步驟S203之順序可為相反，亦即可先執行步驟S203，而後根據步驟S203之結果判斷是否需要執行步驟S201；此外，步驟S205可於擷取第五影像後直接將第五影像取代第一影像作為第一背景影像，而於步驟S207中再擷取第六影像，並將第六影像取代第二影像作為第二背景影像。
由上述背景影像更新方法的流程圖可知，若欲進行背景影像更新之前提必須使第三影像之亮度值與第一背景影像之亮度值相減之變化量絕對值大於預設值，且第四影像之亮度值與第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值大於預設值，而為達成該些要件，於一實施例中，可利用使用者之手指或其他物體達成。
當手指或物體位於例如是第4A圖中所示之位置A1時，第一影像模組330之光源部331係被遮擋。由於位於位置A1的手指或物體離光源部331相當地近，因此，反光的情況相當嚴重，且反光之光線直接進入影像擷取部332，使得影像擷取部332所擷取之影像(例如第三影像)的亮度值大於第一背景影像的亮度值(致使變化量絕對值大於預設值)。同樣地，在手指或物體位於例如是第4A圖中所示之位置A2時，第二影像模組340之光源部341係 被遮擋。由於位於位置A2之手指或物體離光源部341相當地近，反光的情況相當嚴重，且反光之光線直接進入影像擷取部342，使得影像擷取部342所擷取之影像(例如第四影像)大於第二背景影像的亮度值(致使相減之變化量絕對值大於預設值)。故，上述之行為可符合背景影像更新方法之要件。須說明的是，本實施例設定須同時符合步驟S201及步驟S203之目的係為降低啟動背景影像更新之誤判；舉例來說，若只須符合步驟S201或步驟S203其中之一即可啟動背景影像更新之程度(即進入步驟S205)，則在使用者正常操作觸控螢幕的過程中，由於非常容易於不自覺的情況下符合此單一要件，若因此啟動背景影像更新程序，將對使用者造成不便。
於實際應用中，當使用者發覺觸控螢幕300所計算之觸控點的座標產生偏移或不準確時，可認為係因第一影像模組330或第二影像模組340因碰撞而移位或是顯示模組310產生扭曲；此時，使用者可藉由人為的方式，以手指或物體同時近距離的遮擋第一影像模組330之光源部331與第二影像模組340之光源部341，以藉由本實施例之背景影像更新方法強制更新第一背景影像與第二背景影像，以提高觸控點座標的準確性。另外，根據實際操作經驗發現，當顯示模組310受到碰撞或晃動時，第三影像的亮度值通常會大於第一背景影像的亮度值(致使相減之變化量絕對值大於預設值)，且第四影像的亮度值亦會大於第二背景影像的亮度值(致使相減之變化量絕對值大於預設值)。根據此項特性，使用者無須手動執行上述之背景 影像更新，觸控螢幕300亦可根據本身之判斷而自動使第一背景影像及第二背景影像進行更新。換句話說，本實施例可同時具備自動與手動使第一背景影像及第二背景影像進行更新，若使用者發現觸控點的座標產生偏移或不準確而觸控螢幕300並無自動進行背景影像更新時，則可手動強制觸控螢幕300進行背景影像更新。此外，自動背景影像更新與手動背景影像更新另一差別在於，當進行手動執行背景影像更新中，於步驟S203之後，須先將手指或物體移開第一影像模組330之光源部331與第二影像模組340之光源部341，始得進行步驟S205。
以下列舉例子說明本實施例之背景影像更新方法。請參照第5A圖及第5B圖，其分別繪示第一影像與第二影像之亮度與位置的關係圖之例子。假設為第一背景影像的第一影像的亮度與位置的關係圖係如第5A圖所示，且為第二背景影像的第二影像的亮度與位置關係圖係如第5B圖所示。
請參照第6A圖及第6B圖，其分別繪示第三影像與第四影像之亮度與位置的關係圖之例子。當第三影像之亮度與位置的關係圖係如第6A圖所示，且第四影像之亮度與位置的關係圖係如第6B圖所示時，若處理器350係於步驟S201後比較出如第6A圖所示之第三影像之亮度值與如第5A圖所示之第一背景影像的亮度值相減之變化量絕對值小於預設值，背景影像更新方法隨即結束，即使如第6B圖所示的第四影像之亮度值與如第5B圖所示之第二背景影像的亮度值相減之變化量絕對值大於預設值，本實施 例之背景影像更新方法仍會結束。亦即，處理器350仍如同正常操作般利用第6A圖之第三影像以及第6B圖之第四影像分別比對第一背景影像以及第二背景影像以計算觸控點之座標。
另外，請參照第7A圖及第7B圖，其分別繪示第三影像與第四影像之亮度與位置的關係圖之另一例。當使用者藉由手指或物體同時擺放在如第4A圖中所示的位置A1及A2時，第三影像之亮度與位置的關係圖係如第7A圖所示，且第四影像之亮度與位置的關係圖係如第7B圖所示。此時，處理器350係於步驟S201後比較出如第7A圖所示之第三影像之亮度值與如第5A圖所示之第一背景影像的亮度值相減之變化量絕對值大於預設值，且於步驟S203後比較出如第7B圖所示之第四影像的亮度值與如第5B圖所示之第二背景影像的亮度值相減之變化量絕對值大於預設值。因此，處理器350係進一步執行步驟S205及步驟S207，以透過第一影像模組330擷取第五影像作為第一背景影像，且透過第二影像模組340擷取第六影像作為第二背景影像。而後，處理器350將影像擷取部332及影像擷取部342比較背景影像更新後擷取之新影像與更新後之第一背景影像(即第五影像)及更新後之第二背景影像(即第六影像)以計算觸控點之位置，如此得以提升觸控位置之判斷上的準確性。
於一具體實施例中，步驟S201係以大於第三影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和與第一背景影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和 相減的變化量絕對值的10%~15%為預設值，且步驟S203係以大於第四影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和與第二背景影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和相減的變化量絕對值的10%~15%為預設值。然而，步驟S201亦可藉由第三影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值大於第一背景影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值相減的變化量絕對值的10%~15%作為預設值比較，且步驟S203亦可藉由第四影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值大於第二背景影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值相減的變化量絕對值的10%~15%作為預設值比較。
本發明上述實施例所揭露之背景影像更新方法及觸控螢幕，其同時考慮第三影像與第一背景影像的比較結果與第四影像與第二背景影像的比較結果，以作為是否更新第一背景影像與第二背景影像的參考依據。如此一來，即使第一影像模組及第二影像模組改變位置而處於另一情境時，使用者仍可迅速便利地藉由人為的方式以手部或物體同時遮掩第一影像模組之光源部與第二影像模組之光源部，以讓第一背景影像與第二背景影像可適時地更新而提高觸控位置之判斷的準確性。另外，晃動觸控螢幕亦可同時提高第三影像與第四影像之亮度，以自動更新第一背景影像與第二背景影像。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常 知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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。
300‧‧‧觸控螢幕
310‧‧‧顯示模組
320‧‧‧反射條
330‧‧‧第一影像模組
331、341‧‧‧光源部
332、342‧‧‧影像擷取部
340‧‧‧第二影像模組
350‧‧‧處理器
A1、A2‧‧‧位置
M11‧‧‧背景影像
M12、M13‧‧‧目標影像
S101~S207‧‧‧流程步驟
第1圖繪示其中一個影像模組擷取背景影像的例子。
第2A圖係繪示影像模組擷取目標影像的例子。
第2B圖係繪示於螢幕產生扭曲下，影像模組擷取目標影像的例子。
第3圖繪示根據本發明一較佳實施例之背景影像更新方法的流程圖。
第4A圖繪示應用第3圖中之背景影像更新方法之觸控螢幕的示意圖。
第4B圖繪示第4A圖中之觸控螢幕之方塊圖。
第5A圖及第5B圖分別繪示第一影像與第二影像之亮度與位置的關係圖之例子。
第6A圖及第6B圖分別繪示第三影像與第四影像之亮度與位置的關係圖之例子。
第7A圖及第7B圖分別繪示第三影像與第四影像之亮度與位置的關係圖之另一例。
S101~S207‧‧‧流程步驟

Claims (8)

  1. 一種背景影像更新方法，應用於一觸控螢幕，該觸控螢幕包括一顯示模組、一第一影像模組及一第二影像模組，該第一影像模組係擷取一第一影像作為一第一背景影像，該第二影像模組係擷取一第二影像作為一第二背景影像，該背景影像更新方法包括下列步驟：(a)比較該第一影像模組所擷取之一第三影像之亮度值與該第一背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於一預設值；(b)若步驟(a)判斷結果為是，比較該第二影像模組所擷取之一第四影像之亮度值與該第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於該預設值；(c)若步驟(b)判斷結果為是，該第一影像擷取模組擷取一第五影像，且利用該第二影像擷取模組擷取一第六影像；(d)利用該第五影像取代該第一影像作為該第一背景影像，且利用該第六影像取代該第二影像作為該第二背景影像；(e)若步驟(a)判斷結果為否，結束該背景影像更新方法；以及(f)或步驟(b)判斷結果為否，結束該背景影像更新方法。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背景影像更新方法，其中在步驟(a)中，當該第三影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和與該第一背景影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和相減之該變化量 絕對值大於該預設值，或該第三影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值與該第一背景影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值相減之該變化量絕對值大於該預設值時，步驟(a)判斷結果為是。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之背景影像更新方法，其中在步驟(b)中，當該第四影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和與該第二背景影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和相減之該變化量絕對值大於該預設值，或該第四影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值與該第二背景影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值相減之該變化量絕對值大於該預設值時，步驟(b)判斷結果為是。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之背景影像更新方法，其中在步驟(a)中，當該第一影像模組所擷取之該第三影像之亮度值與該第一背景影像之亮度值相減之該變化量絕對值大於10%~15%時，步驟(a)判斷結果為是；在步驟(b)中，當該第二影像模組所擷取之該第四影像之亮度值與該第二背景影像之亮度值相減之該變化量絕對值大於10%~15%時，步驟(b)判斷結果為是。
  5. 一種觸控螢幕，包括：一顯示模組；一第一影像模組，配置於該顯示模組之一端角處，用以擷取一第一影像作為一第一背景影像；一第二影像模組，配置於該顯示模組之另一端角處，用以擷取一第二影像作為一第二背景影像；以及 一處理器，包含一程序，該程序用以執行一背景影像更新方法，該程序包含：一第一指令，該第一指令用以比較該第一影像模組所擷取之一第三影像之亮度值與該第一背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於一預設值；一第二指令，當該第一指令判斷結果為是，該第二指令比較該第二影像模組所擷取之一第四影像之亮度值與該第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值是否大於該預設值；一第三指令，當該第二指令判斷結果為是，該第三指令控制該第一影像擷取模組擷取一第五影像取代該第一影像作為該第一背景影像，且控制該第二影像擷取模組擷取一第六影像取代該第二影像作為該第二背景影像；一第四指令，若該第一指令判斷結果為否，結束該背景影像更新方法；以及一第五指令，若該第二指令判斷結果為否，結束該背景影像更新方法。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕，其中當該第三影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和與該第一背景影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和相減之該變化量絕對值大於該預設值，或該第三影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值與該第一背景影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值相減之變化量絕對值大於該預設值時，該第一 指令判斷結果為是。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控螢幕，其中當該第四影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和與該第二背景影像所有像素或特定區域所包含像素之亮度值之總和相減之該變化量絕對值大於該預設值，或該第四影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值與該第二背景影像所有像素或特定區域所包含像素之平均亮度值相減之該變化量絕對值大於該預設值時，該第二指令判斷結果為是。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕，其中當該第一影像模組所擷取之該第三影像之亮度值與該第一背景影像之亮度值相減之該變化量絕對值大於10%~15%時，該第一指令判斷結果為是；當該第二影像模組所擷取之該第四影像之亮度值與該第二背景影像之亮度值相減之變化量絕對值大於10%~15%時，該第二指令判斷結果為是。
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