TWI423099B

TWI423099B - 判斷光學觸控螢幕實際被觸控的位置之方法

Info

Publication number: TWI423099B
Application number: TW99126732A
Authority: TW
Inventors: Chun Jen Lee; Lung Kai Cheng; Te Yuan Li
Original assignee: Qisda Corp
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2014-01-11
Also published as: TW201207702A

Description

判斷光學觸控螢幕實際被觸控的位置之方法

本發明係有關於一種光學觸控螢幕，尤指一種判斷光學觸控螢幕實際被觸控的位置之方法。

隨著觸控技術日趨成熟，擁有大尺寸顯示面板與多點觸控技術的觸控裝置已逐漸成為市場的主流，並廣泛應用於各式電子產品中，例如自動櫃員機、手持式電子裝置以及顯示器。一般說來，觸控螢幕技術可分為電阻式、電容式以及光學式三種。其中電阻式和電容式觸控螢幕技術係利用物體接觸感測裝置時，造成觸控螢幕表面的電場變化而定位物件。光學式觸控螢幕技術則係利用物件在觸控螢幕表面上移動時，造成光路徑阻斷或是光影變化而定位物件。相較其他方式，光學式觸控螢幕技術具有較低成本與實施方法相對單純等優點。

由於光學式觸控螢幕技術在顯示裝置的生產流程上不須特別的製程與元件，實施方法相對單純，因此光學式觸控螢幕的生產成本較電阻式和電容式觸控螢幕為低。然而，光學式觸控螢幕在多點觸控的情況下，容易因為多條光路徑被阻斷而形成的共構交點導致觸控點的誤判。雖然，先前技術可用不同時間點的圖像，判斷真實的觸控點，但是如果待測物件靜止時，仍然無法判斷真實的觸控點。請參照第1圖，第1圖係說明光學式觸控螢幕在多點觸控的情況下，因為多條光路徑被阻斷所形成的虛解(ghost point)觸控點之示意圖。如第1圖所示，光源LG1、LG2所發射的光路徑被實解(real point)觸控點OP1、OP2阻斷後，先前技術的光學式觸控螢幕因為僅判斷光路徑是否被阻斷(沒有判斷待測物件的距離)，所以除了決定出實解觸控點OP1、OP2之外，另外亦會因被阻斷的光路徑之共構交點產生虛解觸控點GP1、GP2。

由於有虛解觸控點的存在，因此當先前技術之光學式觸控螢幕上在多點觸控即同時有兩個或兩個以上之實解觸控點時，先前技術之光學式觸控螢幕即可能會有觸控點偵測錯誤之情形發生，造成使用者使用上的困擾。

本發明之一實施例提供一種判斷複數個觸控輸入點觸碰光學觸控螢幕之指示區域實際被觸控的位置之方法。該光學觸控螢幕包含一第一攝像單元、一第二攝像單元、一發光模組及一鏡面。第一攝像單元及該第二攝像單元斜向地向該指示區域擷取影像。發光模組用以將光導入該指示區域內再被該第一與第二攝像單元感測。鏡面係相對該第一與第二攝像單元設置。該方法包含：使用該第一攝像單元向該指示區域擷取影像產生一第一實點影像；使用該第二攝像單元向該指示區域擷取影像產生一第二實點影像，其中該第一實點影像與該第二實點影像對應該指示區域產生複數個候選區域；於該複數個候選區域中選取一待偵測區域；透過該鏡面於該待偵測區域擷取觸控輸入點影像產生一擷取影像特徵，並根據該擷取影像特徵判斷該待偵測區域是否實際對應該複數個觸控輸入點其中之一。

本發明之另一實施例提供一種判斷複數個觸控輸入點觸碰光學觸控螢幕之指示區域實際被觸控的位置之方法。該光學觸控螢幕包含一第一攝像單元、一第二攝像單元、一發光模組及一鏡面。第一攝像單元及該第二攝像單元斜向地向該指示區域擷取影像。發光模組用以將光導入該指示區域內再被該第一與第二攝像單元感測。鏡面係相對該第一與第二攝像單元設置。該方法包含：(a)使用該第一攝像單元向該指示區域擷取影像產生一第一實點影像；(b)使用該第一攝像單元透過該鏡面向該指示區域擷取影像產生一第一虛點影像；(c)使用該第二攝像單元向該指示區域擷取影像產生一第二實點影像，其中該第一影像與該第二影像對應該指示區域產生複數個候選區域；(d)根據該複數個候選區域中至少一區域產生一實點可能分佈區域；(e)根據該實點可能分佈區域對應該鏡面產生一第一重建影像，該第一實點影像與該第一重建影像產生一第一虛點重建影像；(f)根據該第一虛點影像與該第一虛點重建影像判斷該實點可能分佈區域是否對應複數個觸控輸入點至少一。

因此，利用本發明所提供之方法可排除多點觸控情況下所導致之虛解觸控點，並正確判斷光學觸控螢幕實際被多點觸控的位置。

請參考第2圖，第2圖係為本發明之光學觸控螢幕2之一實施例之示意圖。光學觸控螢幕2包含一指示區域20、一第一攝像單元22、一第二攝像單元24、一鏡面26、一發光模組27及一處理單元28。指示區域20係用以提供多個待測物件接觸，待測物件接觸指示區域20之位置即為觸控輸入點。在本實施例中，指示區域20由左緣202、下緣204、右緣206及上緣208所定義。左緣202及上緣208形成一左上隅角C1，右緣206及上緣208形成一右上隅角C2，而上緣208及下緣204相對。第一攝像單元22設置於左上隅角C1，而第二攝像單元24設置右上隅角C2，分別斜向地向指示區域20擷取影像；舉例來說，第一攝像單元22係向對應下緣204及右緣206之範圍擷取影像，而第一攝像單元22係向對應左緣202及下緣204之範圍擷取影像。當待測物件接觸指示區域20時，對應下緣204及右緣206之發光模組27所發出之部分光線被待測物件阻擋，故於第一攝像單元22產生一第一實點影像I1；同樣地，對應左緣202及下緣204之發光模組27所發出之部分光線被待測物件阻擋，於第二攝像單元24產生一第二實點影像I2。發光模組27係用以將光源導入指示區域20內以使第一及第二攝像單元22、24擷取第一實點影像I1及第二實點影像I2。鏡面26設置之位置係相對於第一與第二攝像單元22、24，如下緣204，以於反射指示區域20、第一攝像單元22及第二攝像單元24之鏡面對稱位置產生鏡像指示區域20’、第一鏡像攝像單元22’及第二鏡像攝像單元24’。處理單元28耦接於第一攝像單元22及第二攝像單元24，用來處理第一實點影像I1及第二實點影像I2。

當複數個待測物件接觸指示區域20時，處理單元28可藉由控制發光模組27來使第一及第二攝像單元22、24擷取第一及第二實點影像I1、I2。假設接觸指示區域20之待測物件數目為2，而其接觸指示區域20之位置為觸控輸入點O1、O2，在第一及第二實點影像I1、I2中，觸控輸入點O1、O2會分別對應於第一攝像單元22鏡頭上之觸控輸入點影像Pa、Pb，以及第二攝像單元24鏡頭上之觸控輸入點影像Pc、Pd。處理單元28根據一預設之角度陣列(angle table)將觸控輸入點影像Pa、Pb、Pc、Pd分別換算為夾角θa、θb、θc、θd。處理單元28在第一實點影像I1上根據夾角θa、θb產生複數個第一影像區間A、B。處理單元28在第二實點影像I2上根據夾角θc、θd產生複數個第二影像區間C、D。觸控輸入點O1、O2可能所在之候選區域AC、BD、BC、AD係由複數個第一影像區間A、B與複數個第二影像區間C、D聯集產生。處理單元28可利用三角測量方式根據第一、第二攝像單元22、24之位置以及夾角θa、θb、θc、θd分別計算出候選區域AC、BD、BC、AD之位置。

第一及第二攝像單元22、24可為線性感測器(linear sensor)或區域感測器(area sensor)，但不限於此。光學觸控螢幕2之發光模組27可為回射器(retroreflector)或導光板(light guard)所實現，但不限於此。舉例來說，若光學觸控螢幕2的發光模組27係由導光板所實現時，發光模組27包含一上導光板，設於指示區域20之上緣208；一第一側導光板及一第二側導光板，設於指示區域20之左緣202及右緣206；一下導光板，設於指示區域20之下緣204。當處理單元28致能第一攝像單元22以擷取第一實點影像I1時，光學觸控螢幕2開啟下緣204之下導光板及右緣206之第二側導光板，下導光板及第二側導光板係於相異時段開啟。當處理單元28致能第一攝像單元22透過其鏡面對稱位置(等同於利用第一鏡面攝像單元22’)擷取影像時，光學觸控螢幕2開啟上緣208之上導光板及右緣206之第二側導光板，而上導光板及第二側導光板係於相異時段開啟。當處理單元28致能第二攝像單元以擷取第二實點影像I2時，光學觸控螢幕2開啟下緣204之下導光板及左緣202之第一側導光板，下導光板及第一側導光板係於相異時段開啟。當處理單元28致能第一攝像單元24透過其鏡面對稱位置(等同於利用第一鏡面攝像單元24’)擷取影像時，光學觸控螢幕2開啟上緣208之上導光板及右緣208之第二側導光板，而上導光板及第二側導光板係於相異時段開啟。

請參考第3圖。第3圖係為第2圖之光學觸控螢幕2之發光模組27為回射器時之一實施例之示意圖。第3圖之光學觸控螢幕2相似於第2圖，不同的是，於本實施例中第一及第二攝像單元22、24為區域感測器，發光模組為回射器RR，而第一及第二攝像單元22、24上分別設置有一光源。如光學觸控螢幕2之鳥瞰圖(A)所示，指示區域20之上緣208、左緣202、及右緣206分別設置有上下兩層之回射器RR；指示區域20之下緣204設置有重疊之鏡面26及回射器RR，其中鏡面26重疊於設置於下緣204之回射器RR之上。如光學觸控螢幕2之剖面圖(B)所示，第一攝像單元22或第二攝像單元24之上半部分相對於下緣204之回射器RR，以接收位於上緣208、下緣204、左緣202及右緣206之上層回射器RR回射之光線。第一攝像單元22或第二攝像單元24之下半部分相對於鏡面26，用來接收位於上緣208、左緣202及右緣206之下層之回射器RR回射之光線，以及位於下緣204之下層之鏡面26回射之光線。

請參考第4圖。第4圖係為說明第2圖之處理單元28根據預設角度陣列將第一攝像單元22之觸控輸入點影像Pa及第二攝像單元24之觸控輸入點影像Pc分別換算為夾角θa、θc之示意圖。如第4圖所示，第一攝像單元22上之觸控輸入點影像Pa對應第一攝像單元22上具有像素起始位置Pa_s及Pa_e，而第二攝像單元24之觸控輸入點影像Pc對應第二攝像單元24上具有像素起始位置Pc_s及終點Pc_e。處理單元28利用預設之角度陣列(angle table)根據起點Pa_s之位置取得一夾角θa_s，夾角θa_s對應自上緣208至像素起始位置Pa_s之一角度；處理單元28利用預設之角度陣列根據像素起始位置Pa_s取得一夾角θa_e，夾角θa_e對應自上緣208至像素起始位置Pa_e之一角度。夾角θa_s與θa_e之差異為對應第一攝像單元22上之觸控輸入點影像Pa之夾角θa。同理，處理單元28利用預設之角度陣列根據觸控輸入點影像Pc之像素起始位置Pc_s及Pc_e之位置分別取得夾角θc_s及θc_e，而夾角θc_s與夾角θc_e之差異為對應第二攝像單元24上之觸控輸入點影像Pc之夾角θc。處理單元28可利用三角測量方式根據夾角θa之角平分線及夾角θc之角平分線來計算出其交點，即候選區域AC之中心點(xc,yc)。其餘夾角及候選區域之中心點等計算以此類推。

請參考第5圖，第5圖係為說明本發明之判斷光學觸控螢幕2之指示區域20實際被觸控的位置之方法5之流程圖。第5圖之方法係藉由第2圖所示之光學觸控螢幕2說明，其步驟詳述如下：步驟500：使用第一攝像單元22向指示區域20擷取影像以產生第一實點影像I1；步驟502：使用第二攝像單元24向指示區域20擷取影像以產生第二實點影像12；步驟504：根據第一實點影像I1與第二實點影像I2，產生複數個候選區域，在第二圖實施例中例如AC、BD、BC、AD；步驟506：選取複數個候選區域AC、BD、BC、AD中之一為待偵測區域；步驟508：透過鏡面26於待偵測區域擷取觸控輸入點影像，以產生一擷取影像特徵；步驟510：根據該擷取影像特徵來判斷待偵測區域是否實際對應待測物件之觸控輸入點O1、O2其中之一。

本發明之方法在一較佳實施例中係產生複數個候選區域，再計算每一候選區域被第一鏡像攝像單元22’或/及第二鏡像攝像單元24’所擷取之影像所涵蓋之比例，以決定觸控輸入點O1、O2位於每一個候選區域之機率。每一候選區域中第一鏡像攝像單元22’或/及第二鏡像攝像單元24’所擷取之影像所涵蓋之比例即對應於步驟508之擷取影像特徵。舉例來說，請參考第6圖，第6圖係為說明於計算第2圖中之一候選區域AC被第一鏡像攝像單元22’所擷取之影像所涵蓋之比例之示意圖。如第6圖所示，以其中一候選區域AC做為一待偵測區域說明，複數觸控輸入情況下具有複數個候選區域，候選區域AC具四端點(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)。根據第一鏡像攝像單元22’之位置以及候選區域AC之兩端點，利用三角函式如arctangent產生一第一預期夾角θ1_{Expected_AC} ，再利用角度陣列(angle table)可得一第一預期像素長度P1_{Expected_AC} 。第一預期像素長度P1_{Expected_AC} 於第一鏡像攝像單元22’上具有像素起始位置P1_{Expected_AC_S} 、P1_{Expected_AC_E} 。於一較佳實施例中，候選區域AC之兩端點為候選區域AC之實質上左右兩端點(x2,y2)及(x4,y4)。接著，第一鏡像攝像單元22’於第一預期像素長度P1_{Expected_AC} 範圍內觀測是否有觸控輸入點影像產生，於本實施例為第一觀測像素長度P1_{Observed_AC} ，利用預設之角度陣列，可將第一觀測像素長度P1_{Observed_AC} 轉換為第一觀測夾角θ1_{Observed_AC} 。舉例來說，第一觀測像素長度P1_{Observed_AC} 於第一鏡像攝像單元22’上之像素起始位置P1_{Observed_AC_S} 、P1_{Observed_AC_E} 可利用預設之角度陣列對應換算為夾角θ1_{Observed_AC_S} 及θ1_{Observed_AC_E} ，而夾角θ1_{Observed_AC_S} 及θ1_{Observed_AC_E} 之差異即為第一觀測夾角θ1_{Observed_AC} 。

根據計算第一預期夾角θ1_{Expected_AC} 中第一觀測夾角θ1_{Observed_AC} 涵蓋之程度產生一第一涵蓋比例P1_AC，以得到觸控輸入點O1、O2位於候選區域AC之機率。對應候選區域AC之第一預期夾角θ1_{Expected_AC} 中第一觀測夾角θ1_{Observed_AC} 之第一涵蓋比例P1_AC可由下列公式計算而得：

P1_AC=θ1_{Observed_AC} /θ1_{Expected_AC}

之後，以相同方式分別計算其餘候選區域之第一預期夾角及第一觀測夾角，如第2圖之候選區域BD、BC、AD之第一預期夾角θ1_{Expected_BD} 、θ1_{Expected_BC} 及θ1_{Expected_AD} ，以及第一觀測夾角θ1_{Observed_BD} 、θ1_{Observed_BC} 及θ1_{Observed_AD} 。根據計算各候選區域BD、BC、AD之第一預期夾角中第一觀測夾角涵蓋之程度，以產生各候選區域BD、BC、AD對應觸控輸入點之比例P1_BD、P1_BC及P1_AD。舉例來說，對應候選區域BD之第一涵蓋比例P1_BD=θ1_{Observed_BD} /θ1_{Expected_BD} 。具體而言，P1_AC、P1_BD、P1_BC及P1_AD越大(即第一涵蓋比例越大)，該候選區域為觸控輸入點所在之位置的機率就越大。值得注意，於本實施例中，涵蓋比例係第一預期夾角與第一觀測夾角之比例，其他例如：第一預期像素長度與第一觀測像素長度之比例，以及待偵測區域與待偵測區域中觀測影像之幾何關係比例，亦可達成上述目的。另外，本發明以兩觸控輸入點O1、O2為例子做說明，但兩以上的觸控輸入點亦可使用上述方式計算候選區域對應觸控輸入點的機率。

於本發明之另一實施例中，步驟508亦可利用第一鏡像攝像單元22’及第二鏡像攝像單元24’來計算一候選區域之涵蓋比例。請參考第7圖，第7圖係為說明於計算第2圖中之一候選區域AC被第一及第二鏡像攝像單元所擷取之影像所涵蓋之比例之示意圖。利用第一鏡像攝像單元22’產生候選區域AC之第一涵蓋比例P1_AC之方式相似於第5圖，於此不贅述。利用第二鏡像攝像單元24’產生候選區域AC之第二涵蓋比例P2_AC之原理相似於利用第一鏡像攝像單元22’產生候選區域AC之第一涵蓋比例P1_AC之方式。根據第二鏡像攝像單元24’之位置以及候選區域AC之兩端點，利用三角函式如arctangent產生一第二預期夾角θ2_{Expected_AC} 及其起始角度位置，再利用角度陣列(angle table)可得一第二預期像素長度P2_{Expected_AC} 及其起始像素位置；於一較佳實施例中，候選區域AC之兩端點相同於產生第二預期夾角θ2_{Expected_AC} 之候選區域AC實質上左右兩端點(x2,y2)及(x4,y4)。接著，第二鏡像攝像單元24’於第二預期像素長度P2_{Expected_AC} 範圍內觀測是否有觸控輸入點影像產生，於本實施例為第二觀測像素長度P2_{Observed_AC} ，利用預設之角度陣列，可將第二觀測像素長度P2_{Observed_AC} 轉換為第二觀測夾角θ2_{Observed_AC} 。根據計算第二預期夾角θ2_{Expected_AC} 中第二觀測夾角θ2_{Observed_AC} 涵蓋之程度產生第二涵蓋比例P2_AC。第二涵蓋比例P2_AC可由下列公式計算而得：

P2_AC=θ2_{Observed_AC} /θ2_{Expected_AC}

取得第一、第二涵蓋比例P1_AC、P2_AC後，可根據候選區域AC分別與第一、第二鏡像攝像單元22’、24’之間的距離D1、D2來計算第一涵蓋比例P1_AC之權重W1及第二涵蓋比例P1_AC之權重W2。權重W1及W2可由下列公式計算而得：

W1=D1/(D1+D2)

W2=D2/(D1+D2)

根據第一、第二涵蓋比例P1_AC、P2_AC及對應之權重W1、W2，可產生候選區域AC之整體涵蓋比例P如下：

P=W1*P1_AC+W2*P2_AC

之後，以相同方式分別計算其餘各候選區域之整體涵蓋比例。

當各候選區域皆具有一涵蓋比例(如第一涵蓋比例或整體涵蓋比例)後，便可藉由各候選區域之涵蓋比例來過濾候選區域，以判斷觸控輸入點O1、O2實際對應之候選區域。舉例來說，在步驟510中，可直接刪除具有最小涵蓋比例之候選區域，以選取具有其餘較大涵蓋比例之候選區域為觸控輸入點之位置。然而，直接刪除具有最小涵蓋比例之候選區域仍有誤判機率。因此，步驟510可包含其他驗證程序以提升判斷觸控輸入點位置之正確性。

於本發明之另一實施例中，步驟510在判斷複數個觸控輸入點實際對應之候選區域時包含一致性驗證。一致性驗證之精神在於判斷在刪除涵蓋比例最低的候選區域時，其餘候選區域之聯集因子是否包含構成全部候選區域之影像區間；若涵蓋比例最低的候選區域之外其餘候選區域之聯集因子仍包含構成全部候選區域之影像區間，則判定該涵蓋比例最低之候選區域並非觸控輸入點之位置，可進行刪除。請參考第8圖，第8圖係為說明利用對應第一攝像單元22及第二攝像單元24之影像區間來進行一致性驗證之示意圖。如第8圖所示，實際觸控點位於AC、BD，經上述公式計算候選區域AC、BD、BC及AD分別具有85%、65%、10%、5%之涵蓋比例，而候選區域AC、BD、BC及AD之聯集因子為第一影像區間A、B及第二影像區間C、D。舉例來說，候選區域AC之聯集因子包含第一影像區間A及第二影像區間C、候選區域BD之聯集因子包含第一影像區間B及第二影像區間D、候選區域BC之聯集因子包含第一影像區間B及第二影像區間C、候選區域AD之聯集因子包含第一影像區間A及第二影像區間D。由於候選區域AD具有最低之涵蓋比例即候選區域AD為觸控輸入點之機率較小，因此刪除候選區域AD為觸控輸入點可能所在之位置。在刪除候選區域AD時，其餘候選區域AC、BD、BC之聯集因子包含第一影像區間A、B及第二影像區間C、D，因此判定候選區域AD並非觸控輸入點之位置，故可刪除候選區域AD。在剩餘未驗證之候選區域AC、BD、BC中，候選區域BC具有最低之涵蓋比例。在刪除候選區域BC時，其餘候選區域AC、BD之聯集因子包含第一影像區間A、B及第二影像區間C、D，因此判定候選區域BC並非觸控輸入點之位置，故可刪除候選區域BC。在剩餘未驗證之候選區域AC、BD中，候選區域BD具有最低之涵蓋比例。在刪除候選區域BD時，其餘候選區域AC之聯集因子僅包含第一影像區間A及第二影像區間C，而並非包涵構成全部候選區域之第一影像區間A、B及第二影像區間C、D，因此判定候選區域BD為觸控輸入點之位置，故不可刪除。因此，剩餘未被刪除之候選區域AC、BD即判定為觸控輸入點之位置。

然而，僅利用第一攝像單元22及第二攝像單元24來進行一致性驗證仍有可能誤判觸控輸入點之位置。請參考第9圖，第9圖係為說明僅利用第一攝像單元22及第二攝像單元24來進行一致性驗證誤判時之示意圖。複數個觸控輸入點實際上分別位於候選區域AC、BD、BC，而候選區域AC、BD、BC及AD分別具有80%、82%、81%、40%之涵蓋比例。候選區域AC、BD、BC及AD之聯集因子為第一影像區間A、B及第二影像區間C、D。由於候選區域AD具有最低之涵蓋比例。在刪除候選區域AD時，其餘候選區域AC、BD、BC之聯集因子包含全部候選區域之第一影像區間A、B及第二影像區間C、D，因此判定候選區域AD並非觸控輸入點之位置，故可刪除候選區域AD。在剩餘未經驗證之候選區域AC、BD、BC中，候選區域AC具有最低之涵蓋比例。在刪除候選區域AC時，其餘候選區域BD、BC之聯集因子僅包含第一影像區間B及第二影像區間C、D，因此判定候選區域AC為觸控輸入點之位置，故不可刪除，故將AC保留。在剩餘未經驗證之候選區域仍為AC、BD、BC中，候選區域BC具有第三低之涵蓋比例。在刪除候選區域BC時，其餘候選區域AC、BD之聯集因子包含第一影像區間A、B及第二影像區間C、D，因此判定候選區域BC為觸控輸入點之位置，故可刪除候選區域BC。在刪除候選區域BC後，剩餘未經驗證之候選區域為候選區域AC、BD，若刪除候選區域BD，其餘未刪除之候選區域AC之聯集因子僅包含第一影像區間A及第二影像區間C，故不可刪除候選區域BD。因此，未刪除之候選區域AC、BD即判定為觸控輸入點之位置，與觸控輸入點分別位於候選區域AC、BD、BC之設定條件不符。原因在於實際觸控輸入點BC分別與AC、BD重疊，因此若僅透過第一攝像單元22及第二攝像單元24來進行一致性驗證仍有可能誤判觸控輸入點之位置。

因此，於本發明之另一實施例中，步驟510之一致性驗證可同時利用第2圖之第一攝像單元22及第二攝像單元24，以及位於其鏡面對稱位置之第一鏡像攝像單元22’及第二鏡面攝像單元24’來進行一致性驗證。請參考第10圖，第10圖係為說明利用第一攝像單元22、第二攝像單元24、第一鏡像攝像單元22’及第二鏡面攝像單元24’來對各候選區域進行一致性驗證之示意圖。如第10圖所示，利用第一鏡像攝像單元22’，也就是使用第一攝像單元22透過鏡面26，來向指示區域20擷取影像，該影像包含複數個第三影像區間E、F、G；利用第二鏡像攝像單元24’，也就是使用第二攝像單元22透過鏡面26，來向指示區域20擷取影像，該影像包含複數個第四影像區間I、J、K。每一候選區域係由第一影像區間A、B中之一、第二影像區間C、D中之一、第三影像區間E、F、G中之一與第四影像區間I、J、K中之一聯集產生。舉例來說，候選區域ACEI之聯集因子包含第一影像區間A、第二影像區間C、第三影像區間E及第四影像區間I；候選區域BCFJ之聯集因子包含第一影像區間B、第二影像區間C、第三影像區間F及第四影像區間J，其餘候選區域以此類推。也就是說，候選區域ACEI、BCFJ、BDGK、ADGI之聯集因子為第一影像區間A、B、第二影像區間C、D、第三影像區間E、F、G及第四影像區間I、J、K。假設候選區域ACEI、BCFJ^、 BDGK、ADGI分別具有80%、81%、82%、40%之涵蓋比例，而觸控輸入點實際上分別位於候選區域ACEI、BCFJ、BDGK。

由於候選區域ADGI具有最低之涵蓋比例，因此刪除候選區域ADGI為觸控輸入點可能所在之位置。在刪除候選區域ADGI時，其餘候選區域ACEI、BCFJ、BDGK之聯集因子包含所有第一影像區間A、B、第二影像區間C、D、第三影像區間E、F、G及第四影像區間I、J、K，因此判定候選區域ADGI並非觸控輸入點之位置，故可刪除候選區域ADGI。在剩餘未驗證之候選區域ACEI、BCFJ、BDGK中，候選區域ACEI具有最低之涵蓋比例。在刪除候選區域ACEI時，其餘候選區域BCFJ、BDGK之聯集因子僅包含第一影像區間B、第二影像區間C、D、第三影像區間F、G及第四影像區間J、K，因此判定候選區域ACEI為觸控輸入點之位置，故不可刪除。

在剩餘未驗證之候選區域BCFJ、BDGK中，候選區域BCFJ具有最低之涵蓋比例。在刪除候選區域BCFJ時，其餘候選區域ACEI、BDGK之聯集因子僅包含第一影像區間A、B、第二影像區間C、D、第三影像區間E、G及第四影像區間I、K，因此判定候選區域BCFJ為觸控輸入點之位置，故不可刪除。

在剩餘未驗證之候選區域BDGK中，若刪除候選區域BDGK，其餘未刪除之候選區域ACEI、BCFJ之聯集因子僅包含第一影像區間A、B、第二影像區間C、第三影像區間E、F及第四影像區I、J，故不可刪除候選區域BDGK。因此，未刪除之候選區域ACEI、BCFJ、BDGK即判定為觸控輸入點之位置，符合觸控輸入點分別位於候選區域ACEI、BCFJ、BDGK之設定條件。值得需注意，第10圖中亦可採用第2圖之第一攝像單元22及第二攝像單元24，以及位於其鏡面對稱位置之第一鏡像攝像單元22’及第二鏡面攝像單元24’其中之一進行一致性驗證，驗證方式同上，不再贅述。

請參考第11圖，第11圖係為說明本發明之利用第一鏡像攝像單元22’或第二鏡像攝像單元24’判斷光學觸控螢幕2之指示區域20實際被觸控的位置之方法11之流程圖。第11圖之方法係藉由第2圖所示之光學觸控螢幕2說明，其步驟詳述如下：步驟1100：使用第一攝像單元22向指示區域20擷取影像以產生第一實點影像I1；步驟1102：使用第二攝像單元24向指示區域20擷取影像以產生第二實點影像I2；步驟1104：根據第一實點影像I1與第二實點影像I2，產生複數個候選區域；步驟1106：利用第一鏡像攝像單元22’或第二鏡像攝像單元24’向指示區域20擷取影像產生一第一虛點影像G1或第二虛點影像G2，第一虛點影像G1或第二虛點影像G2各包含複數個實際觸控輸入點及虛解觸控輸入點；步驟1108：根據複數個候選區域中至少一區域產生一觸控輸入點可能分佈區域；步驟1110：根據觸控輸入點可能分佈區域對應第一鏡像攝像單元22’或第二鏡像攝像單元24’產生一第一重建影像R1或一第二重建影像R2；步驟1112：第一實點影像I1與第一重建影像R1產生一第一虛點重建影像RI1，或著第二實點影像I2與第二重建影像R2產生一第二虛點重建影像RI2；步驟1114：比較第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1之相似度，或比較第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2之相似度，以判斷該觸控輸入點可能分佈區域是否對應於一觸控輸入點。

步驟1108中，觸控輸入點可能分佈區域可根據第一及/或第二實點影像決定。根據第一實點影像之觸控輸入點影像數目及第二實點影像之觸控輸入點影像數目來產生觸控輸入點可能分佈區域數目。請參考第12圖。第12圖係為說明觸控輸入點可能分佈區域之示意圖。如第12圖所示，當第一實點影像I1及/或第二實點影像I2所包含之觸控輸入點影像數目為2時，可判斷觸控輸入點之數目為2或3。如第12圖之情況case1所示，當觸控輸入點之數目為2時，觸控輸入點可能分佈區域數目為2，也就是待測物件可能位於候選區域AC及BD或候選區域BC及AD。更明確的說，當觸控輸入點之數目為2時，觸控輸入點可能分佈區域為候選區域AC及BC、候選區域BC及BD、候選區域BD及AD、候選區域AD及AC、候選區域AC及BD或候選區域BC及AD等組合。然而，由於觸控輸入點所在之候選區域需對應第一實點影像上之觸控輸入點影像之第一影像區間A、B，以及第二實點影像上之觸控輸入點影像之第二影像區間C、D，因此，觸控輸入點可能分佈區域為候選區域AC及BD或候選區域BC及AD。其它候選區域並無對應所有之第一影像區間A、B及第二影像區間C、D，例如若觸控輸入點可能分佈區域為候選區域BC及BD時，其並無對應第一影像區間A。

需注意，當第一實點影像I1及/或第二實點影像I2所包含之觸控輸入點影像數目為2時(第12圖)，觸控輸入點之數目為2(case1)或3(case2)，因此，系統會計算case1與case2中虛點影像與虛點重建影像相似度(計算方式後面詳述)，以判斷實際觸控點數目。

如果要精準地確認實際觸控點數目，以產生觸控輸入點可能分佈區域來減少系統計算量，可藉由第一虛點影像G1及第二虛點影像G2係利用第一鏡像攝像單元22’及第二鏡像攝像單元24’向指示區域20擷取影像而產生，第一虛點影像G1及第二虛點影像G2各包含複數個實際觸控輸入點及虛解觸控輸入點。因此，於本發明之其它實施例中，在藉由第一及/或第二實點影像來判斷觸控輸入點可能分佈區域數目時，亦可同時利用第一虛點影像G1及/或第二虛點影像G2以更加精準地判斷觸控輸入點可能分佈區域數目。以第一虛點影像G1為例，當觸控輸入點之數目為3時，第一虛點影像G1包含5觸控輸入點影像；其中3觸控輸入點影像對應實際觸控輸入點(3點)之鏡像，而其餘2觸控輸入點影像對應第一實點影像I1中之觸控輸入點影像(2點)。根據第一虛點影像G1之觸控輸入點影像數目及第一實點影像I1之差異即可判斷觸控輸入點可能分佈區域數目。例如上述之第一虛點影像G1之觸控輸入點影像數目及第一實點影像I1之差異為3(5-2=3)，因此觸控輸入點可能分佈區域數目即為3。

在判斷出觸控輸入點可能分佈區域後，在步驟1110中便可藉由如第一鏡像攝像單元22’或第二鏡像攝像單元24’上產生一重建影像，以對應第一虛點影像G1或第二虛點影像G2中之虛解觸控輸入點。承上述，觸控輸入點可能分佈區域為候選區域AC及BD或候選區域BC及AD。以候選區域AC及BD為例，根據候選區域AC及BD中每一候選區域之四個端點的座標，產生該候選區域之實質內切圓的半徑及圓心座標，內切圓在模擬手指對應候選區域觸控的狀況，但應注意內切圓只是一種實施方式，亦可能採用其他方式模擬。請參考第13圖，第13圖係為說明於一候選區域AC內產生一內切圓Cr之示意圖。候選區域AC內切圓Cr之圓心為候選區域AC之中心點(xc,yc)，第4圖及其相關說明已經說明其亦算方式，在此不在贅述，但應注意中心點(xc,yc)亦可能採用其他方式產生，例如：形心(centroid)。內切圓Cr之半徑R可由下列公式計算而得：

R=(d1+d2+d3+d4)/4

其中，d1、d2、d3、d4分別為由候選區域AC之四邊緣垂直延伸至候選區域AC之中心點(xc,yc)之距離。如此，以候選區域AC之中心點(xc,yc)為中心搭配半徑R，可得到候選區域AC之內切圓Cr。請注意候選區域AC之內切圓Cr之圓周可能不會完全服貼於候選區域AC之邊緣。取得候選區域AC之內切圓Cr便可將計算出內切圓Cr投射於第一鏡像攝像單元22’或第二鏡像攝像單元24’上之位置，也就是第一鏡像攝像單元22’或第二鏡像攝像單元24’之觸控輸入點影像位置。

請參考第14圖，第14圖係為說明計算候選區域AC之內切圓Cr對應於第一鏡像攝像單元22’之像素位置之示意圖。如第14圖所示，以一直線L聯接第一鏡像攝像單元22’及候選區域AC之內切圓Cr之中心點。內切圓Cr之中心點往垂直於直線L之方向各自延伸半徑R之位置即為內切圓Cr之切點位置Cr_p1、Cr_p2。根據第一鏡像攝像單元22’之位置與切點位置Cr_p1，經由三角運算可得夾角θ_{Cr_AC_start} ；而根據第一鏡像攝像單元22’之位置與切點位置Cr_p2，經由三角運算可得夾角θ_{Cr_AC_end} 。根據夾角θ_{Cr_AC_start} 及θ_{Cr_AC_end} 之差異可產生候選區域AC之相切夾角θ_{Cr_AC} 。透過角度陣列(angle table)可得夾角θ_{Cr_AC_start} 及θ_{Cr_AC_end} 對應於第一鏡像攝像單元22’上之像素起始位置P_{Cr_AC_start} 、P_{Cr_AC_end} ，也就是第一鏡像攝像單元22’之觸控輸入點影像位置。

重複上述步驟來計算候選區域BD之夾角θ_{Cr_BD_start} 、θ_{Cr_BD_end} ，透過角度陣列(angle table)可得對應角度於感測器上像素起始位置P_{Cr_BD_start} 、P_{Cr_BD_end} 。因此，當觸控輸入點可能分佈區域為候選區域AC及BD時，根據P_{Cr_AC_start} 、P_{Cr_AC_end} 、P_{Cr_BD_start} 、P_{Cr_BD_end} 產生第一重建影像R1。同理，對其餘觸控輸入點可能分佈區域重複第13圖及第14圖之步驟可得其餘觸控輸入點可能分佈區域之重建影像。

計算候選區域AC之內切圓Cr對應於第二鏡像攝像單元24’之像素位置之方式相似於第一鏡像攝像單元22’。舉例來說，在第14圖中，可以一直線L聯接第二鏡像攝像單元24’及候選區域AC之內切圓Cr之中心點。內切圓Cr之中心點往垂直於直線L之方向各自延伸半徑R之位置即為內切圓Cr之切點位置。第二鏡像攝像單元24’之位置與切點位置已知，再經由三角運算可得角度起始位置，。透過角度陣列(angle table)可得對應角度於感測器上像素起始位置。根據候選區域AC、BD之內切圓對應第二鏡像攝像單元24’上像素起始位置產生第二重建影像R2。

於步驟1112中，將第一實點影像I1分別與觸控輸入點可能分佈區域(例如候選區域AC及BD或候選區域BC及AD)之第一重建影像R1相加可產生對應該觸控輸入點可能分佈區域之一第一虛點重建影像RI1，如第13圖所示。同理，將第二實點影像I2分別與觸控輸入點可能分佈區域(例如候選區域AC及BD或候選區域BC及AD)之第二重建影像R2相加可產生對應該觸控輸入點可能分佈區域之一第二虛點重建影像RI2。

於步驟1114中，比較第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1之相似度，以判斷對應該第一虛點重建影像RI1之觸控輸入點可能分佈區域是否對應於一觸控輸入點。比較第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1之相似度係比較第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1在對應之第一鏡像攝像單元22’上之像素位置的重疊程度。請參考第15圖，第15圖係為說明比較第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1之相似度之示意圖。第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1之相似程度S1可由下列公式計算而得：

S1=Ov1/(Ov1+N1)

其中，Ov1為第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1重疊部分，N1為第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1非重疊部分。如第15圖所示，第一虛點影像G1於第一鏡像攝像單元22’上之像素位置為像素5~11、像素15~19、像素21~25及像素31~34，而第一虛點重建影像RI1於第一鏡像攝像單元22’上之像素位置為像素6~10、像素13~17、像素21~23及像素28~32。第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1重疊部分Ov1為(4+2+2+1)=9，而第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1非重疊部分N1為(1+1+2+2+2+3+2)=13，因此相似程度S1=9/(9+13)=9/22。如此，便可計算所有觸控輸入點可能分佈區域之第一虛點重建影像RI1與第一虛點影像G1之相似程度。與第一虛點影像G1相似程度較高之觸控輸入點可能分佈區域對應之候選區域即判斷為觸控輸入點之位置。於本發明之另一實施例中，第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1非重疊時亦可以模糊相似處理。

同樣地，步驟1114亦可僅比較第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2，以判斷對應該第二虛點重建影像RI2之觸控輸入點可能分佈區域是否對應於一觸控輸入點。比較第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2之相似度係比較第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2在對應之第二鏡像攝像單元24’上之像素位置的重疊程度。第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2之相似程度S2可由下列公式計算而得：

S2=Ov2/(Ov2+N2)

其中，Ov2為第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2重疊部分，N2為第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2非重疊部分。如此，便可計算所有觸控輸入點可能分佈區域之第二虛點重建影像RI2與第二虛點影像G2之相似程度。與第二虛點影像G2相似程度較高之觸控輸入點可能分佈區域對應之候選區域即判斷為觸控輸入點之位置。

本發明亦可同時利用第一虛點影像G1與第一虛點重建影像RI1之相似程度S1，以及第二虛點影像G2與第二虛點重建影像RI2之相似程度S2，以計算各觸控輸入點可能分佈區域之整體相似程度S。一觸控輸入點可能分佈區域之整體相似程度S係根據該觸控輸入點可能分佈區域之相似程度S1及S2計算而得。一觸控輸入點可能分佈區域之整體相似程度S可由下列公式計算而得：

S=(S1+S2)/2

藉由比較各觸控輸入點可能分佈區域之整體相似程度S，相似程度較高之觸控輸入點可能分佈區域對應之候選區域即判斷為觸控輸入點之位置。

綜上所述，本發明之方法之一實施例利用第一攝像單元及第二攝像單元擷取之影像產生複數個候選區域，在利用位於第一攝像單元鏡像位置之第一鏡像攝像單元以及位於第二攝像單元鏡像位置之第二鏡像攝像單元擷取影像，並根據各候選區域被該擷取影像所涵蓋之比例，來決定觸控輸入點位於每一個候選區域之機率。待測區域被第一鏡像攝像單元及/或第二鏡像攝像單元所擷取之影像之涵蓋比例越大，該候選區域為觸控輸入點所在之位置的機率就越大本發明之方法之一實施例利用第一攝像單元及第二攝像單元擷取之影像產生觸控輸入點可能分佈區域，各觸控輸入點可能分佈區域計算一對應之虛點重建影像，藉由將各觸控輸入點可能分佈區域虛點重建影像與第一鏡像攝像單元/第二鏡像攝像單元擷取影像相比，結果具有相似度較高之觸控輸入點可能分佈區域即判斷為觸控輸入點所在之位置。因此，本發明所提供方法可判斷光學觸控螢幕實際被多點觸控的位置，並解決現有光學觸控技術在多點觸控情況下導致虛解觸控點的問題。

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。

LG、LG1、LG2．．．光源

OP1、OP2．．．實解觸控點

GP1、GP2．．．虛解觸控點

2．．．光學觸控螢幕

20．．．指示區域

22．．．第一攝像單元

24．．．第二攝像單元

26．．．鏡面

27．．．發光模組

28．．．處理單元

202．．．左緣

204．．．下緣

206．．．右緣

208．．．上緣

C1．．．左上隅角

C2．．．右上隅角

20’．．．鏡像指示區域

22’．．．第一鏡像攝像單元

24’．．．第二鏡像攝像單元

O1、O2．．．觸控輸入點

(A)．．．鳥瞰圖

(B)．．．剖面圖

Pa、Pb、Pc、Pd．．．觸控輸入點影像

RR．．．回射器

θa、θb、θc、θd、θa_s、θa_e、_{Observed_AC_S} 、θ1_{Observed_AC_E} 、θ_{Cr_AC_start} 、θ_{Cr_AC_end} ．．．夾角

A、B．．．第一影像區間

C、D．．．第二影像區間

E、F、G．．．第三影像區間

I、J、K．．．第四影像區間

AC、BD、BC、AD、ACEI、BCFJ、BDGK、ADGI．．．候選區域

Pa_s、Pa_e、P1_{Expected_AC_S} 、P1_{Expected_AC_E} 、P1_{Observed_AC_S} 、P1_{Observed_AC_E} 、P_{Cr_AC_start} 、P_{Cr_AC_end} 、P_{Cr_BD_start} 、P_{Cr_BD_end} ．．．像素起始位置

(xc,yc)．．．中心點

5、11．．．方法

500、502、504、506、508、510、1100、1102、1104、1106、1108、1110、1112、1114．．．步驟

P1_{Expected_AC} ．．．候選區域AC之第一預期像素長度

P1_{Observed_AC} ．．．候選區域AC之第一觀測像素長度

θ1_{Expected_AC} ．．．候選區域AC之第一預期夾角

θ1_{Observed_AC} ．．．候選區域AC之第一觀測夾角

P2_{Expected_AC} ．．．候選區域AC之第二預期像素長度

θ2_{Expected_AC} ．．．候選區域AC之第二預期夾角

θ2_{observed_AC} ．．．候選區域AC之第二觀測夾角

(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)、(x2,y2)、(x4,y4)．．．端點

P1_AC．．．候選區域AC之第一涵蓋比例

θ1_{Expected_BD} ．．．候選區域BD之第一預期夾角

θ1_{Expected_BC} ．．．候選區域BC之第一預期夾角

θ1_{Expected_AD} ．．．候選區域AD之第一預期夾角

P1_BD．．．候選區域BD之第一涵蓋比例

P2_AC．．．候選區域AC之第二涵蓋比例

W1、W2．．．權重

D1、D2．．．距離

case1、case2．．．情況

P．．．整體涵蓋比例

G1．．．第一虛點影像

G2．．．第二虛點影像

R1．．．第一重建影像

R2．．．第二重建影像

RI1．．．第一虛點重建影像

RI2．．．第二虛點重建影像

Cr．．．內切圓

R．．．半徑

L．．．直線

d1、d2、d3、d4．．．距離

Cr_p1、Cr_p2．．．切點位置

θ_{Cr_AC} ．．．候選區域AC之相切夾角

θ_{Cr_BD} ．．．候選區域BD之相切夾角

θ_{Cr_BC} ．．．候選區域BC之相切夾角

θ_{Cr_AD} ．．．候選區域AD之相切夾角

S1、S2、S．．．相似程度

Ov1、Ov2．．．重疊部分

N1、N2．．．非重疊部分

第1圖係說明光學式觸控螢幕在多點觸控的情況下，因為多條光路徑被阻斷所形成的虛解觸控點之示意圖。

第2圖係為本發明之光學觸控螢幕之一實施例之示意圖。

第3圖係為第2圖之光學觸控螢幕之發光模組為回射器時之一實施例之示意圖。

第4圖係為說明第2圖之處理單元根據預設角度陣列將第一攝像單元之觸控輸入點影像及第二攝像單元之觸控輸入點影像分別換算為夾角之示意圖。

第5圖係為說明本發明之判斷光學觸控螢幕之指示區域實際被觸控的位置之方法之流程圖。

第6圖係為說明於計算第2圖中之一候選區域被第一鏡像攝像單元所擷取之影像所涵蓋之比例之示意圖。

第7圖係為說明於計算第2圖中之一候選區域被第一及第二鏡像攝像單元所擷取之影像所涵蓋之比例之示意圖。

第8圖係為說明利用對應第一攝像單元及第二攝像單元之影像區間來進行一致性驗證之示意圖。

第9圖係為說明僅利用第一攝像單元及第二攝像單元來進行一致性驗證誤判時之示意圖。

第10圖係為說明利用第一攝像單元、第二攝像單元、第一鏡像攝像單元及第二鏡面攝像單元來對各候選區域進行一致性驗證之示意圖。

第11圖係為說明本發明之利用第一鏡像攝像單元或第二鏡像攝像單元判斷光學觸控螢幕之指示區域實際被觸控的位置之方法之流程圖。

第12圖係為說明觸控輸入點可能分佈區域之示意圖。

第13圖係為說明於一候選區域內產生一內切圓之示意圖。

第14圖係為說明計算候選區域之內切圓對應於第一鏡像攝像單元之像素位置之示意圖。

第15圖係為說明比較第一虛點影像與第一虛點重建影像之相似度之示意圖。