TWI420357B - 觸控系統及其指示物座標偵測方法 - Google Patents

觸控系統及其指示物座標偵測方法 Download PDF

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TWI420357B
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0428—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by sensing at the edges of the touch surface the interruption of optical paths, e.g. an illumination plane, parallel to the touch surface which may be virtual

Description

觸控系統及其指示物座標偵測方法
本發明係關於一種觸控系統，特別係關於一種觸控系統及其指示物座標偵測方法。
請參照第1圖所示，其顯示一種習知觸控系統90之示意圖。該觸控系統90包含一觸控面91、攝影機921~924、複數光源93及一處理器94；其中該觸控面91為一反光鏡面。該等攝影機921~924沿著該觸控面91表面擷取橫跨該觸控面91之影像。當一使用者8之手指81靠近或接觸該觸控面91時，該等攝影機921~924分別擷取包含該手指81尖端遮蔽該等光源93之遮蔽光影以及該觸控面91中該手指81鏡像之遮蔽光影的影像視窗。該處理器94耦接該等攝影機921~924並處理每一攝影機所擷取之影像視窗以判定該手指81是否接觸該觸控面91。
請參照第2a~2c圖所示，其分別顯示該等攝影機921~924所擷取之一影像視窗W之示意圖，其中DA相對於背景區域，其於該影像視窗W中為暗區域；BA相對於該等光源93或該觸控面91，其於該影像視窗W中為亮區域。當使用者8未利用手指81接近該觸控面91時，該等攝影機921~924所擷取之影像視窗W將如第2a圖所示，亦即該影像視窗W中未包含任何指示物資訊。當使用者8利用手指81接近但未接觸該觸控面91時，該等攝影機921~924所擷取之影像視窗W將如第2b圖所示，亦即該影像視窗W中包含手指81之遮蔽光影I81 及手指鏡像之遮蔽光影I81 ' ；當該處理器94辨識該等遮蔽光影I81 、I81 ' 間仍存在亮畫素，則判定該手指81接近但未接觸該觸控面91。當使用者利用手指81接觸該觸控面91時，該等攝影機921~924所擷取之影像視窗W將如第2c圖所示，亦即該影像視窗W中之遮蔽光影I81 、I81 ' 相互連接；當該處理器94辨識該等遮蔽光影I81 、I81 ' 間不存在亮畫素，則判定該手指81已接觸該觸控面91。上述判定一指示物是否接觸該觸控面91之詳細內容例如可參照美國專利第6,947,032號中所揭示者。
然而，該觸控系統90僅能辨識一指示物是否接觸該觸控面91而無法求得指示物之懸浮高度。有鑑於此，本發明另提出一種觸控系統及其指示物座標偵測方法，其可同時辨識出一指示物相對於該觸控面91之懸浮高度及平面位置。
本發明之目的在提出一種可偵測懸浮指示物三維座標之觸控系統及其指示物座標偵測方法。
本發明提出一種觸控系統之指示物高度偵測方法，包含下列步驟：以至少一影像感測器擷取橫跨一面板表面之一影像視窗；計算該影像視窗中每一行像素值之一變動值；及比較該影像視窗中該變動值最小之至少一行像素值之變動值與至少一門檻值以辨識該指示物相對該面板表面之一高度。
本發明另提出一種觸控系統之指示物座標偵測方法，包含下列步驟：以至少一影像感測器擷取橫跨一面板表面之一影像視窗；根據該影像視窗中每一行像素值之一變動值辨識一指示物相對該觸控系統之一高度座標；及根據該影像視窗中相對該指示物之一遮蔽光影位置計算該指示物相對該觸控系統之一平面座標。
本發明另提出一種觸控系統，包含一面板、至少一光源、至少一反光單元、至少一影像感測器及一處理單元。該光源沿著該面板之一面板表面照明該面板。該反光單元用以反射該光源之光。該影像感測器用以擷取包含一指示物遮蔽該反光單元之遮蔽光影之一影像視窗。該處理單元處理該影像視窗並根據該影像視窗中每一行像素值之一變動值辨識該指示物相對該面板表面之一高度座標。
根據本發明之觸控系統及其指示物座標偵測方法，可根據所偵測一指示物相對於該觸控系統之不同高度座標及平面座標控制一影像感測器執行不同之功能，例如，但不限於，控制該影像顯示器顯示一游標之動作、書寫或繪圖功能。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。此外，於本發明之說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此合先敘明。
第一實施例
請同時參照第3a至3c圖所示，第3a圖顯示本發明第一實施例之觸控系統1之立體圖，第3b及3c圖顯示第3a圖之影像感測器所擷取一影像視窗之示意圖。該觸控系統1包含一光源10、一面板11、一反光鏡12、一第一反光單元131、一第二反光單元132、一影像感測器14、一處理單元15及一影像顯示器16。
該光源10較佳設置於該面板11之角落。該光源10發出不可見光，例如紅外光或紫外光，供該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132反射。該光源10亦可設置於其他位置以使其所發出之光能夠被該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132反射，並不限於第3a圖所揭示者。
該面板11包含一第一邊11a、一第二邊11b、一第三邊11c、一第四邊11d及一面板表面11s。該面板11之實施例包括一白板(white board)或一觸控螢幕(touch screen)。該面板表面11s可為一反光鏡面或一反光面。該面板表面11s及其上方由該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132所包圍之區域為該觸控系統1之觸控區，其具有一高度H，其中該高度H可根據實際運用而決定。
該反光鏡12設置於該面板11之第一邊11a並自該面板表面11s朝向該面板表面11s之上方(觸控區之方向)延伸一高度H。該反光鏡12包含一反光鏡面12a面向該面板之第三邊11c以反射該光源10所發出之不可見光，其中該反光鏡面12a可利用適當材質形成。該第一反光單元131設置於該面板之第二邊11b並自該面板表面11s朝向該面板表面11s之上方延伸該高度H，該第一反光單元131例如可為利用適當材質所形成之一反光布並面向該面板之第四邊11d反射該光源10所發出之不可見光。該第二反光單元132設置於該面板之第三邊11c並自該面板表面11s朝向該面板表面11s之上方延伸該高度H，該第二反光單元132例如可為利用適當材質所形成之一反光布並面向該面板之第一邊11a反射該光源10所發出之不可見光。可以了解的是，該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132之高度亦可以不相同。
該影像感測器14較佳設置於該面板11之角落，例如於此實施例中該影像感測器14與該光源10係被設置於該面板之第三邊11c及第四邊11d交界處之角落，而該反光鏡12可設置於該面板表面11s上與該影像感測器14之非相鄰邊，例如第一邊11a或第二邊11b。該影像感測器14之視野可設置成朝向該面板表面100s傾斜，以擷取橫跨該面板表面11s並包含該面板表面11s、反光鏡12、第一反光單元131、第二反光單元132所包圍之一觸控區之影像，其中該影像感測器14之縱向視野較佳大於該觸控區之高度H。當一指示物(pointer)，例如一手指81，接近該面板表面11s時，該影像感測器14可擷取包含該手指81尖端遮蔽該反光鏡12或該第一反光單元131之遮蔽光影I81 及/或該面板表面11s中該手指81鏡像之遮蔽光影I81 ' 之一影像視窗W，如第3b圖所示。第3b圖中，由於該影像感測器14之縱向視野(影像視窗高度)大於觸控區高度H，因此該影像視窗W包含強光區域BA及背景區域DA，其中強光區域BA之高度由該面板表面11s、反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132所決定；DA為該影像感測器14所擷取該反光鏡12、第一反光單元131、第二反光單元132及面板表面11s以外之背景區域，因該些區域並不存在用以反射該光源10所發出之光的元件，因此呈現暗色(黑色)。當該指示物接觸該面板表面11s時，第3b圖中之遮蔽光影I81 及I81 ' 則互相連接。
另一實施例中，該面板表面11s亦可為非反光鏡面，該影像感測器14則沿著該面板表面11s擷取橫跨該面板表面11s且僅包含該反光鏡12、第一反光單元131、第二反光單元132及其以上背景區域而不包含該面板表面11s之影像視窗。當該手指81接近該面板表面11s時，該影像感測器14可擷取包含該手指81尖端遮蔽該反光鏡12、第一反光單元131或第二反光單元132之遮蔽光影I81 之一影像視窗W，如第3c圖所示，其中BA表示強光區域，其高度由該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132所決定；DA表示背景區域，其為該影像感測器14所擷取該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132以上之背景區域。當該指示物接觸該面板表面11s時，第3c圖中之遮蔽光影I81 則連接至該影像視窗W之下端。該影像感測器14之實施例包括CCD影像感測器及CMOS影像感測器，但並不限於此。可以了解的是，該指示物亦可以其他適當物件代替，並不限定為手指。
該處理單元15耦接該影像感測器14，用以處理該影像感測器14所擷取之影像視窗並根據該影像視窗中相對一指示物之遮蔽光影及每一行畫素值之一變動值，例如一像素值標準差或一行像素中每一像素值與該行像素之平均像素值之差值絕對值之一平均值，以計算該指示物相對該面板表面11s之一三維座標，其包括該指示物相對面板表面11s之二維平面座標及距離該面板表面11s之高度座標。該處理單元15並根據該高度座標及二維平面座標控制該觸控系統1操作於不同功能。
例如，當該處理單元15辨識出一指示物靠近但未接觸(hovering)該面板表面11s並具有一第一高度座標時，該處理單元15根據影像視窗W中指示物之遮蔽光影的位置計算出該指示物相對該面板表面11s之二維平面座標，並根據連續影像視窗中二維平面座標之變化控制該影像顯示器16上一游標160之動作；其中該面板表面11s之二維平面座標係相對於該影像顯示器16顯示畫面之平面座標。
例如，當該處理單元15辨識出該指示物靠近但未接觸該面板表面11s並具有一第二高度座標時，其中該第二高度座標較該第一高度座標接近該面板表面11s，該處理單元15則根據影像視窗W中指示物之遮蔽光影的位置計算出該指示物相對該面板表面11s之二維平面座標，並根據連續影像視窗中二維平面座標之變化控制該影像顯示器16上之游標160於該影像顯示器16之畫面進行例如書寫(writing)或繪圖(drawing)等功能。
例如，當該處理單元15辨識出該指示物接觸(touching)該面板表面11s時，該處理單元15根據影像視窗W中指示物之遮蔽光影的位置計算出該指示物接觸該面板表面11s之二維平面座標，並根據連續影像視窗中二維平面座標之變化控制該影像顯示器16上游標160於該影像顯示器16之畫面以不同之特徵進行書寫或繪圖，例如，但不限於，以較粗之線條或不同之顏色進行書寫或繪圖功能。
第3a圖中，為清楚顯示本發明之觸控系統1，該面板11係獨立於該影像顯示器16之外，但其並非用以限定本發明。其他實施例中，該面板11亦可結合於該影像顯示器16之顯示幕上。此外，當該面板11為一觸控螢幕時，該影像顯示器16之顯示幕亦可用作為該面板11，而該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132則設置於該影像顯示器16之顯示幕表面上。
可以了解的是，雖然第3a圖中該面板11係顯示為一矩形且該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132顯示為互相垂直地設置於該面板11之三個邊，但其僅為本發明之一種實施例，並非用以限定本發明。其他實施例中，該面板11可製作成其他形狀；該反光鏡12、第一反光單元131及第二反光單元132以其它空間關係設置於該面板11上。
請參照第4a及4b圖所示，第4a圖顯示本發明第一實施例之觸控系統1之操作示意圖，第4b圖顯示第4a圖之影像感測器所擷取影像視窗W之示意圖。於此實施例中，該第一反光單元131相對該反光鏡面12a鏡射一第二鏡像131' ，該第二反光單元132相對該反光鏡面12a鏡射一第三鏡像132' ，該面板之第四邊11d相對該反光鏡面12a鏡射一第四鏡像11d' ；其中該反光鏡12、第一反光單元131、第二反光單元132及面板之第四邊11d共同界定一實像空間RS；該反光鏡12、第二鏡像131' 、第三鏡像132' 及第四鏡像11d' 共同界定一虛像空間IS。
該影像感測器14之橫向視野VA橫跨該面板表面11s並至少包含該實像空間RS及該虛像空間IS，用以擷取包含該實像空間RS、虛像空間IS及位於該實像空間RS之觸控區內之指示物，例如一手指81，尖端遮敝該反光鏡12、第一反光單元131、第二反光單元132及/或面板表面11s之遮蔽光影的影像視窗。一實施例中，該影像感測器14包含一透鏡(或透鏡組)用以調整該影像感測器14之橫向視野VA以使該影像感測器14能夠擷取該實像空間RS及虛像空間IS之完整影像。
接著，說明該處理單元15計算一指示物相對於該面板表面11s之二維平面座標的一種實施方式。請再參照第4a圖所示，當一指示物，例如一手指81，進入觸控區時會形成一觸控點P0 於該實像空間RS，該指示物相對該反光鏡12之反光鏡面12a鏡射一第一鏡像P0 ' 於該虛像空間IS中。該影像感測器14根據該第一感測路線L0 擷取該指示物之尖端影像以於該影像視窗W內形成一遮蔽光影IP0 ；並根據該第二感測路線L0 ' 擷取該第一鏡像P0 ' 之尖端影像以於該影像視窗W內形成一遮蔽光影Ip0 ' ，如第4b圖所示。於此實施例中，該處理單元15內預先儲存有一遮蔽光影位於該影像視窗W之一維位置與一感測路線與該面板之第三邊11c間夾角之相對關係。因此，當該影像感測器14擷取該指示物及其第一鏡像之尖端影像而形成該影像視窗W時，該處理單元15則可根據該影像視窗中W遮蔽光影的一維位置分別求出一第一夾角A0 及一第二夾角A0 ' 。接著，根據三角函數關係，該處理單元15可求出該指示物於該觸控區之觸控點P0 之二維平面座標。
例如於一種態樣中，該面板表面11s構成一直角坐標系，該第三邊11c作為該直角坐標系之X軸，該第四邊11d作為該直角坐標系之Y軸並以該影像感測器14所在位置作為原點。因此，一觸控點P0 位於該直角坐標系的座標則可表示為(相對該第四邊11d之距離，相對該第三邊11c之距離)。此外，該處理單元15中預先儲存有該面板之第一邊11a與第三邊11c間的距離D1 。藉此，該處理單元15根據下列步驟可求出該指示物81之觸控點P0 的二維平面座標：(a)該處理單元15求出該第一感測路線L0 與該面板之第三邊11c間之第一夾角A0 及該第二感測路線L0 ' 與該面板之第三邊11c間之第二夾角A0 ' ；(b)根據方程式D2 =2D1 /(tanA0 +tanA0 ' )求出該指示物81之觸控點P0 與該面板之第四邊11d間之距離D2 ；(c)根據D2 ×tanA0 求出該接觸點P0 之y座標。因此，該接觸點P0 之二維平面座標則可表示為(D2 ,D2 ×tanA0 )。可以了解的是，上述計算觸控點P0 之二維平面座標之方式僅為例示性的，並非用以限定本發明，亦可利用三角函數以其他的方式來求得該觸控點P0 之二維平面座標。
第二實施例
請參照第5a~5b圖所示，第5a顯示本發明第二實施例之觸控系統1' 之立體圖，第5b圖顯示第5a圖之影像感測器所擷取之影像視窗。本實施例與上述第一實施例之差異在於，第一實施例之反光鏡12於此實施例中以一第三反光單元133替換，且該觸控系統1' 包含兩影像感測器14及14' 。於其他實施態樣中，為增加該等反光單元131~133之反光效能，本實施例中亦可選擇另設置一第二光源10' ，例如可與該影像感測器14' 設置於該面板表面11s之同一角落。
第二實施例中，該觸控系統1' 包含一面板11、一光源10、一第一反光單元131、一第二反光單元132、一第三反光單元133、兩影像感測器14、14' 、一處理單元15及一影像顯示器16。該第一反光單元131、第二反光單元132及第三反光單元133分別設置於該面板之第二邊11b、第四邊11d及第一邊11a，並朝向該面板表面11s之上方延伸一高度H以界定一觸控區，其中該高度H可根據實際運用而決定。該等反光單元131~133例如可為利用適當材質所形成之反光布並面向該面板之觸控區反射該光源10(10' )所發出之不可見光。於此實施例中，該影像感測器14設置於該面板之第三邊11c及第四邊11d之交界處，其視野橫跨該面板表面11s並可包含或不包含該面板表面11s。該影像感測器14' 設置於該面板之第二邊11b及第三邊11c之交界處，其視野橫跨該面板表面11s並可包含或不包含該面板表面11s，其中該影像感測器14及14' 之縱向視野較佳大於該高度H。當一指示物，例如一手指81，進入該觸控區時，該影像感測器14擷取包含該手指81尖端之遮蔽光影I81 的影像視窗W14 ；而該影像感測器14' 擷取包含該手指81尖端之遮蔽光影I81 ' 的影像視窗W14 ' 。可以了解的是，第5b圖中僅顯示影像視窗之強光區域BA而省略了背景區域DA。
該處理單元15耦接該影像感測器14及14' ，用以處理該等影像感測器14及14' 所擷取之影像視窗並根據該影像視窗中相對一指示物之遮蔽光影計算該指示物相對該面板表面11s之一三維座標，並根據該三維座標控制該觸控系統1' 操作於不同功能；其中，一觸控點相對於該面板表面11s之二維平面座標的計算方式可同樣透過三角函數來計算，其詳細計算方式類似於第一實施例，故於此不再贅述。
請參照第6a~6d圖所示，接著說明本發明中計算一指示物相對該觸控系統1或1' (面板表面11s)之高度座標之方式。可以了解的是，此計算方式同時適用於前述本發明之第一及第二實施例。
第6a圖顯示本發明實施例之觸控系統之影像感測器所擷取之一影像視窗W之示意圖，其中該影像視窗W包含一強光區域BA及一背景區域DA，且該影像視窗W之每一行像素例如包含N個像素。此時，由於指示物未進入觸控區，因此該影像視窗W中未包含任何遮蔽光影資訊。本發明透過計算該影像視窗W中每一行像素之一變動值(variation)，以計算一指示物相對該面板11之高度座標。
第6b圖顯示第6a圖之一行像素P，此時該行像素P之一標準差可表示為，
該行像素P之每一像素值與該行像素P之平均像素值之差值絕對值之一平均值可表示為，
其中表示第k行第i個像素之像素值；表示第k行像素之平均像素值。由於強光區域BA與背景區域DA之亮度差異大，故當一影像視窗W中未包含任何遮蔽光影時，每一行像素之變動值(標準差或平均值)為最大。
第6c圖顯示本發明實施例之觸控系統之影像感測器所擷取之一影像視窗W之示意圖，其中該影像視窗W包含一指示物之遮蔽光影I。根據第3a及5a圖所示，當一指示物進入觸控區時，該指示物亦會受到該光源10之照明，因此影像感測器所擷取之影像視窗W中，相對於該指示物之遮蔽光影I之亮度會介於強光區域BA及背景區域DA之間；換句話說，包含該遮蔽光影I之每一行像素之變動值(如式1或式2所示)將會降低。例如，第6d圖中為包含該遮蔽光影I之多行像素之示意圖，其中黑色部分表示背景區域，灰色部分表示該遮蔽光影I，白色區域表示強光區域，而一行像素P' 則為包含該遮蔽光影I之一行像素。當該指示物愈靠近該面板表面11s ，該行像素P' 之變動值將愈低，且當該指示物碰觸該面板表面11s時該行像素P' 之變動值為最低。因此，本發明中，預設數個變動值之門檻值(threshold)並儲存於該處理單元15中，該處理單元15於處理影像感測器所擷取之影像視窗W時，將該影像視窗W中變動值最小之至少一行像素之變動值(例如第6d圖中，有兩行像素值之變動值最小)與該等門檻值相比較以判定該指示物之高度座標。
請再參照第6c及6d圖所示，例如於一實施態樣中，該處理單元15中儲存有一影像視窗不包含指示物之遮蔽光影時每一行像素之變動值以及三個門檻值Th1~Th3，例如當一影像視窗尺寸為640×42時該處理單元15中則儲存有640個變動值及3個門檻值。一種實施例中，假設Th1<Th2<Th3，因此當該處理單元15計算出該影像視窗W中變動值最小之至少一行像素之變動值小於門檻值Th1時，則辨識該指示物之高度座標為Z0 ；當該處理單元15計算出該影像視窗W中變動值最小之至少一行像素之變動值介於門檻值Th1及Th2間時，則辨識該指示物之高度座標為Z1 ；當該處理單元15計算出該影像視窗W中變動值最小之至少一行像素之變動值介於門檻值Th2及Th3間時，則辨識該指示物之高度座標為Z2 ；當該處理單元15計算出該影像視窗W中變動值最小之至少一行像素之變動值大於該門檻值Th3 時，則辨識無指示物進入觸控區而不啟動該觸控系統。必須說明的是，上述計算一指示物相對該面板11之高度座標之方式亦適用於第3b圖之影像視窗。該變動值之表示方式亦不限定於式1及式2所示。
此外，本發明亦可另外設定為當該處理單元15判定影像視窗中任意至少一行像素(包含變動值最小之至少一行像素)之變動值小於一第一門檻值時，則啟動該觸控系統；當判定該影像視窗中任意至少一行像素之變動值小於一第二門檻值時，則判定該指示物接觸該面板表面11s。
於一種樣態中，當該處理單元15辨識出該指示物之高度座標為Z2 時，則可根據所計算出該指示物於該觸控區中之二維平面座標變化控制該影像顯示器16上一游標之動作；當該處理單元15辨識出該指示物之高度座標為Z1 時，該處理單元15則可根據所計算出該指示物於該觸控區中之二維平面座標變化控制該影像顯示器16上一游標進行書寫或繪圖功能；當該處理單元15辨識出該指示物之高度座標為Z0 時，該處理單元15則可根據所計算出該指示物於該觸控區中之二維平面座標變化控制該影像顯示器16上以不同特徵顯示書寫或繪圖之線條。
可以了解的是，上述門檻值之數目可根據實際 需求而決定，且該處理單元15控制該觸控系統1或1' 所執行之功能亦可根據不同設定而進行，並不限於此處所揭示者。
如前所述，由於習知觸控系統無法求得指示物之懸浮高度而限制了觸控系統之操作功能。本發明另提出一種可計算指示物三維座標之觸控系統(第3a及5a圖)，其可根據不同之高度座標及平面座標變化執行不同之操作功能。
雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何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修改。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。
1、1' ．．．觸控系統
10、10' ．．．光源
11．．．面板
11a．．．面板之第一邊
11b．．．面板之第二邊
11c．．．面板之第三邊
11d．．．面板之第四邊
11d' ．．．第四鏡像
11s．．．面板表面
12．．．反光鏡
12a．．．反光鏡面
131．．．第一反光單元
131' ．．．第二鏡像
132．．．第二反光單元
132' ．．．第三鏡像
133．．．第三反光單元
14、14' ．．．影像感測器
15．．．處理單元
16．．．影像顯示器
160．．．游標
VA．．．視野
H．．．觸控區高度
RS．．．實像空間
IS．．．虛像空間
P0 ．．．指示物之觸控點
P0 ' ．．．第一鏡像
A0 ．．．第一夾角
A0 ' ．．．第二夾角
D1 ．．．第一邊與第三邊之距離
D2 ．．．觸控點與第四邊之距離
L0 ．．．第一感測路徑
L0 ' ．．．第二感測路徑
I81 、I81 ' 、I．．．遮蔽光影
IP0 、IP0 ' ．．．遮蔽光影
DA．．．背景區域
BA．．．強光區域
P、P' ．．．一行像素
W14 、W14 ' ．．．影像視窗
Z0 ~Z2 ．．．指示物之高度座標
W、W' ．．．影像視窗
8．．．使用者
81．．．手指
90．．．觸控系統
91．．．觸控面
921~924．．．攝影機
93．．．光源
94．．．處理單元
第1圖顯示一種習知觸控系統之立體圖。
第2a~2c圖顯示第1圖之觸控系統中一影像感測器所擷取影像視窗之示意圖。
第3a圖顯示本發明第一實施例之觸控系統之立體圖。
第3b~3c圖顯示第3a圖之影像感測器所擷取之影像視窗之示意圖。
第4a圖顯示本發明第一實施例之觸控系統之操作示意圖。
第4b圖顯示第4a圖之影像感測器所擷取一影像視窗之示意圖。
第5a圖顯示本發明第二實施例之觸控系統之立體圖。
第5b圖顯示第5a圖之影像感測器所擷取之影像視窗之示意圖。
第6a圖顯示本發明實施例之觸控系統之影像感測器所擷取一影像視窗之示意圖，其中該影像視窗內不具有遮蔽光影。
第6b圖顯示第6a圖之影像視窗之一行像素之示意圖。
第6c圖顯示本發明實施例之觸控系統之影像感測器所擷取另一影像視窗之示意圖，其中該影像視窗內具有遮蔽光影。
第6d圖顯示第6c圖之影像視窗之多行像素之示意圖。
I．．．遮蔽光影
W．．．影像視窗
Z0 ~Z2 ．．．指示物之高度座標

Claims (23)

  1. 一種觸控系統之指示物高度偵測方法，包含下列步驟：以至少一影像感測器擷取橫跨一面板表面之一影像視窗；計算該影像視窗中每一行像素值之一變動值；當該影像視窗包含一指示物影像時，計算該影像視窗中每一行像素值之該變動值之一最小變動值；及比較該最小變動值與至少一門檻值以辨識一指示物相對該面板表面之一高度。
  2. 根據申請專利範圍第1項之指示物高度偵測方法，另包含下列步驟：根據所辨識之該高度控制一影像顯示器執行一相應功能。
  3. 根據申請專利範圍第2項之指示物高度偵測方法，其中該相應功能包括一游標之動作、書寫或繪圖功能。
  4. 根據申請專利範圍第1項之指示物高度偵測方法，另包含下列步驟：當該影像視窗中任一行像素之變動值小於一第一門檻值時，則啟動該觸控系統。
  5. 根據申請專利範圍第4項之指示物高度偵測方法，另包含下列步驟：處理該影像視窗以偵測該影像視窗中相對於該指示物之至少一遮蔽光影位置；及根據該遮蔽光影位置計算該指示物相對於該面板表面之一平面座標。
  6. 根據申請專利範圍第1項之指示物高度偵測方法，另包含下列步驟：當該影像視窗中任一行像素之變動值小於一第二門檻值時，則判定該指示物接觸該面板表面。
  7. 根據申請專利範圍第1項之指示物高度偵測方法，其中該影像感測器之視野包含該面板表面。
  8. 根據申請專利範圍第1項之指示物高度偵測方法，另包含下列步驟：提供至少一反光單元反射該影像感測器於擷取影像時所需之光，其中該影像感測器之縱向視野大於該反光單元之高度。
  9. 根據申請專利範圍第1項之指示物高度偵測方法，其中該變動值為一像素值標準差或一行像素中每一像素值與該行像素之平均像素值之差值絕對值之一平均值。
  10. 一種觸控系統之指示物座標偵測方法，包含下列步驟：以至少一影像感測器擷取橫跨一面板表面之一影像視窗；當該影像視窗包含一指示物影像時，計算該影像視窗中每一行像素值之一變動值之一最小變動值；根據該最小變動值辨識一指示物相對該觸控系統之一高度座標；及根據該影像視窗中相對該指示物之一遮蔽光影位置計算該指示物相對該觸控系統之一平面座標。
  11. 根據申請專利範圍第10項之指示物座標偵測方法，另包含下列步驟：提供至少一反光鏡及一反光單元反射該影像感測器於擷取影像時所需之光，其中該影像視窗中之該遮蔽光影為該指示物遮蔽該反光鏡或該反光單元所形成。
  12. 根據申請專利範圍第10項之指示物座標偵測方法，其中於辨識一指示物相對該觸控系統之一高度座標之步驟另包含下列步驟：計算該影像視窗中每一行像素之一變動值；及比較該變動值最小之至少一行像素值之變動值與至少一門檻值以辨識該高度座標。
  13. 根據申請專利範圍第12項之指示物座標偵測方法，另包含下列步驟：當該影像視窗中任一行像素之變動值小於一第一門檻值時，則啟動該觸控系統。
  14. 根據申請專利範圍第12項之指示物座標偵測方法，另包含下列步驟：當該影像視窗中任一行像素之變動值小於一第二門檻值時，則判定該指示物接觸該面板表面。
  15. 根據申請專利範圍第10項之指示物座標偵測方法，另包含下列步驟：根據該高度座標及該平面座標控制一影像顯示器執行一相應功能。
  16. 根據申請專利範圍第15項之指示物座標偵測方法，其中該相應功能包括一游標之動作、書寫或繪圖功能。
  17. 根據申請專利範圍第10項之指示物座標偵測方法，其中該變動值為一像素值標準差或一行像素中每一像素值與該行像素之平均像素值之差值絕對值之一平均值。
  18. 一種觸控系統，包含：一面板，具有一面板表面；至少一光源，沿著該面板表面照明該面板；至少一反光單元，用以反射該光源之光；至少一影像感測器，用以擷取包含一指示物遮蔽該反光單元之遮蔽光影之一影像視窗；及一處理單元，處理該影像視窗並當該影像視窗包含一指示物影像時，計算該影像視窗中每一行像素值之一變動值之一最小變動值以及根據該最小變動值辨識該指示物相對該面板表面之一高度座標。
  19. 根據申請專利範圍第18項之觸控系統，其中該影像感測器設置於該面板表面之兩邊所交界之角落，該觸控系統另包含一反光鏡設置於該面板表面上該影像感測器之非相鄰邊。
  20. 根據申請專利範圍第18項之觸控系統，其中該處理單元比較該變動值最小之至少一行像素值之變動值與至少一門檻值以辨識該高度座標。
  21. 根據申請專利範圍第18項之觸控系統，其中該處理單元根據該影像視窗中相對該指示物之一遮蔽光影位置辨識該指示物相對該面板表面之一平面座標。
  22. 根據申請專利範圍第21項之觸控系統，另包含一影像顯示器耦接該處理單元，其中該處理單元根據所辨識之該高度座標及該平面座標控制該影像顯示器執行一相應功能。
  23. 根據申請專利範圍第18項之觸控系統，其中該變動值為一像素值標準差或一行像素中每一像素值與該行像素之平均像素值之差值絕對值之一平均值。
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