TWI435250B - 光學觸控螢幕的準確度校正方法 - Google Patents
光學觸控螢幕的準確度校正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI435250B TWI435250B TW100108517A TW100108517A TWI435250B TW I435250 B TWI435250 B TW I435250B TW 100108517 A TW100108517 A TW 100108517A TW 100108517 A TW100108517 A TW 100108517A TW I435250 B TWI435250 B TW I435250B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- image
- touch screen
- touch
- optical touch
- lens
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- 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
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
- G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- 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
- G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Description
本發明是有關於一種觸控螢幕校正方法，且特別是有關於一種光學觸控螢幕的準確度校正方法。
隨著視窗作業系統Windows 7的推行，主打多點觸控功能的一體成型電腦(All-in-one PC，AIO PC)已經漸漸成為市場上的主流趨勢。在以往使用之電阻式、電容式、背投影式的觸控螢幕中，以電容式觸控螢幕的觸控效果最好，但其成本也最為昂貴且會隨著螢幕尺寸的變大而增加，連帶使得其經濟效益越顯得不足。
為尋求電容式觸控螢幕的替代方案，目前有提出一種利用感光元件或光學鏡頭偵測觸碰位置的光學式觸控螢幕，其優點為成本低、準確度佳，在競爭的市場中更具有優勢，目前也已成為大尺寸觸控螢幕的另外一種選擇。
光學式觸控螢幕大多使用多個感光(light-sensitive)元件或光學鏡頭偵測手指遮斷反射光，並將各元件所偵測到的資訊轉換為螢幕上之座標位置，而進行實現手指的觸控功能。其中，光學式觸控螢幕一般是採用線性系統，而使用線性的座標轉換方式，將所偵測到的資訊轉換為座標位置。
然而，當實際情況為非線性系統時，就會產生以下情況：在兩點之間之連線會有無限多種可能，如圖1所示之點P1與點P2之間的連線。此時，若仍使用習知的內插法來建立轉換模型，則容易造成計算誤差，其轉換結果往往無法切實符合實際需求。
本發明提供一種光學觸控螢幕的準確度校正方法，利用非線性函數轉換觸碰光學觸控螢幕之觸控物的位置資訊，可獲得較準確的轉換結果。
本發明提出一種光學觸控螢幕的準確度校正方法，適用於具有第一鏡頭及第二鏡頭之光學觸控螢幕，其中第一鏡頭及第二鏡頭配置於光學觸控螢幕的同一側且朝向光學觸控螢幕的另一側。此方法係利用一觸控物觸碰光學觸控螢幕上多個控制點(Control Point，CP)其中之一，並分別利用第一鏡頭及第二鏡頭拍攝第一影像及第二影像。接著，分別偵測此觸控物在第一影像及第二影像中出現的第一位置及第二位置。然後，移動觸控物以觸碰光學觸控螢幕的其他控制點，並重複上述步驟以求得觸控物觸碰各個控制點時，觸控物在所拍攝第一影像及第二影像中出現的第一位置及第二位置。之後，將觸控物觸碰各個控制點所求得之第一位置及第二位置代入一個非線性轉換函數，以計算系統轉換所使用之權重矩陣，其中此非線性轉換函數包括由仿射轉換函數及放射基底函數組合而成。最後，當觸控物觸碰光學觸控螢幕的觸碰點時，偵測觸控物觸碰光學觸控螢幕的觸碰位置並使用權重矩陣及非線性轉換函數將觸碰位置轉換為光學觸控螢幕的螢幕座標。
在本發明之一實施例中，上述將觸控物觸碰各個控制點所求得之第一位置及第二位置代入非線性轉換函數，以計算系統轉換所使用之權重矩陣的步驟包括利用各個控制點在光學觸控螢幕上之位置所對應的空間座標形成一個空間位置矩陣，接著將各個控制點的第一位置及第二位置做為影像位置座標代入仿射轉換函數，以形成一個影像位置矩陣。然後，計算兩兩控制點之間的距離，並代入放射基底函數，以形成一個放射基底矩陣。最後，將空間位置矩陣、影像位置矩陣及放射基底矩陣代入非線性轉換函數，以求取權重矩陣。
在本發明之一實施例中，上述偵測觸控物觸碰光學觸控螢幕的觸碰位置並使用權重矩陣及非線性轉換函數將觸碰位置轉換為光學觸控螢幕的螢幕座標的步驟包括分別利用第一鏡頭及第二鏡頭拍攝第一影像及第二影像，並分別偵測觸控物在第一影像及第二影像中出現之第一位置及第二位置以做為觸碰位置。接著，將此觸碰位置做為影像位置座標代入仿射轉換函數，以形成一個影像位置矩陣。然後，計算觸碰點與各個控制點之間的距離，並代入放射基底函數，以形成一個放射基底矩陣。最後，將影像位置矩陣、放射基底矩陣及所計算的權重矩陣代入非線性轉換函數，以將觸碰位置轉換為光學觸控螢幕的螢幕座標。
在本發明之一實施例中，上述之放射基底函數包括高斯函數、二次多變函數、多諧曲線函數或細版曲線函數。
在本發明之一實施例中，上述之放射基底函數為任兩個取樣點間之距離的對數值與距離之n次方的乘積，其中所述取樣點包括控制點或觸碰點，且n為正整數。
在本發明之一實施例中，上述之第一鏡頭及該第二鏡頭係配置於光學觸控螢幕同一側的兩個角落。
在本發明之一實施例中，上述之光學觸控螢幕更包括第三鏡頭及第四鏡頭，其中第一鏡頭及第二鏡頭係配置於光學觸控螢幕之上半部的兩個角落，用以偵測並校正觸控物觸碰光學觸控螢幕之下半部的觸碰位置；第三鏡頭及第四鏡頭則配置於光學觸控螢幕之下半部的兩個角落，用以偵測並校正觸控物觸碰光學觸控螢幕之上半部的觸碰位置。
在本發明之一實施例中，上述之控制點係分佈於光學觸控螢幕的邊緣區域及中央區域，且這些控制點分佈在邊緣區域中的密度大於分佈在中央區域的密度。
在本發明之一實施例中，上述分別偵測觸控物在第一影像及第二影像中出現之第一位置及第二位置的步驟包括辨識在第一影像及第二影像中出現之觸控物，而取觸控物在第一影像及第二影像之一橫軸方向上的座標值做為第一位置及第二位置。
在本發明之一實施例中，上述辨識在第一影像及第二影像中出現之觸控物的步驟包括對第一影像及第二影像進行影像處理以辨識觸控物，所述影像處理包括旋轉、平移、剪力變形其中之一或其組合。
基於上述，本發明之光學觸控螢幕的準確度校正方法係利用放射基底函數的非線性轉換特性來涵括光學觸控螢幕所偵測之觸碰位置的形變，使得光學觸控螢幕進行座標轉換後的結果能夠符合實際需求，而不會造成過大的誤差。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
光學觸控技術主要的運作原理係藉由多組光學元件讀取觸控物在影像上的位置，進而透過不同的方法，轉換為螢幕上的座標，而實現光學觸控。本發明係假設光學觸控螢幕為非線性系統，將一個適用於大範圍與小範圍形變的放射基底函數應用於光學觸控螢幕的座標轉換，藉以取得較理想的轉換結果。其中，本發明係將基本線性轉換所使用的仿射轉換(affine transform)函數加上一個非線性的放射基底函數(radial basis function，RBF)，藉以對非線性轉換有一個蓋括的描述。上述的放射(radial)是一個很重要的概念，其表示每個觸碰位置都是一個放射函數，且都可以根據周遭其他點的變形而做改變，這樣的特性更符合非線性轉換的特性。非線性轉換函數F
(u,v
)的基本型表示如下：
其中，(u,v)代表觸碰點的位置座標，(u i, v i
)代表控制點i的位置座標，c i
代表權重係數，g
((u,v),(u i , v i
))代表觸碰點與控制點i之距離，N
代表控制點數量，a 0
、a u
、a v
代表仿射轉換函數的係數值。另一方面，放射基底函數有以下幾種不同基底函數可供選擇：
1.高斯(Gaussian)函數：
φ(r
)=exp(-βr 2
),β>0 (2)
2.二次多變(Multiquadric)函數：
3.多諧曲線(Polyharmonic spline)函數：
φ(r
)=r k
,k
=1,3,5,... (4)
φ(r
)=r k
ln(r
),k
=2,4,6,... (5)
4.細版曲線(Thin plate spline，TPS)函數：
φ(r
)=±r n
ln(r
),n
=1,2,3,... (6)
其中，經過實際測試，細版曲線函數較其他放射基底函數適合用於影像對位或座標轉換的任務，因此以下實施例也是以細版曲線函數為例做說明，惟其他不同形態的細版曲線函數或是其他種類的放射基底函數亦適用於本發明，而不限於此。
圖2是依照本發明一實施例所繪示之使用細版曲線函數作為轉換模型轉換座標的範例。請參照圖2，使用細版曲線函數作為轉換模型的優點為：可保證已校正過的控制點(例如控制點P1及P2)可正確轉換於所偵測之觸碰位置與實際螢幕座標之間，至於控制點之外的其他各個觸碰點(例如觸碰點P3)，也會因為受到已校正之控制點P1及P2的影響，不會有過大的誤差，也符合本系統為非線性系統之假設。
圖3是依照本發明一實施例所繪示之光學觸控螢幕的示意圖，圖4則是依照本發明一實施例所繪示之準確度校正方法的流程圖。請同時參照圖3及圖4，本實施例之準確度校正方法適用於具有第一鏡頭310及第二鏡頭320的光學觸控螢幕300，第一鏡頭310及第二鏡頭320係配置於光學觸控螢幕300的同一側(例如上側的左右兩個角落)，且朝向光學觸控螢幕300的另一側(即下側的兩個對角)。以下則搭配圖3中的各項元件說明準確度校正方法的詳細步驟：
首先，利用觸控物觸碰光學觸控螢幕300上的多個控制點其中之一(步驟S402)，然後分別利用第一鏡頭310及第二鏡頭320拍攝第一影像及第二影像(步驟S404)。其中，控制點的數量及位置可依光學觸控螢幕300的物理特性配置於光學觸控螢幕300上的特定位置，藉以校正光學觸控螢幕300所辨識之觸碰位置。
舉例來說，圖5A及圖5B是依照本發明一實施例所繪示之控制點的配置圖。其中，圖5A係繪示5個控制點的配置範例，其中控制點P1
~P5
係分別配置於光學觸控螢幕500之左上、右上、左下、右下以及中央區域的中央點，藉以涵括整個光學觸控螢幕500的顯示範圍。另一方面，圖5B係繪示100個控制點的配置範例，其中由於光學觸控螢幕500的特性是中央區域的準確性較高、邊緣區域的準確性較低，因此較佳的做法是將光學觸控螢幕500區分為邊緣區域510及中央區域520來配置控制點，使得分佈在邊緣區域510之控制點的密度大於分佈在中央區域520之控制點的密度，藉以獲得最佳的校正效果。
接著，分別偵測觸控物在第一影像及第二影像中出現的第一位置及第二位置(步驟S406)，其例如可先對第一影像及第二影像進行旋轉、平移、剪力變形等影像處理，藉以辨識出觸控物，然後再取觸控物在第一影像及第二影像之橫軸方向(即x軸方向)上的座標值來做為第一位置及第二位置。
在經由影像處理與物體偵測之後，即可得知觸控物在左右兩張影像之座標位置，然而因為光學系統是藉由多個光學元件來偵測觸控物，故感興趣的僅為觸控物在影像上的橫座標(即x座標)值。據此，本實施例即將在第二影像及第一影像中偵測到之觸控物的x座標值分別訂為u與v，而將觸控物經由攝影機拍攝影像之座標定為p(u,v)，轉換後在螢幕上座標則定為P(x,y)，u
為第二影像所讀取到之觸控物的x座標值，v
為第一影像所讀到之觸控物的x座標值。
舉例來說，圖6A及圖6B是依照本發明一實施例所繪示之使用細版曲線函數作為轉換模型轉換座標的範例。請參照圖6A及圖6B，本實施例假設兩個鏡頭所拍攝之第一影像及第二影像的寬度為640像素(pixel)，而因為所需的資訊僅止於觸控物在x軸方向的座標值，故由圖6A所繪示之第二影像610中可偵測到觸碰物(在此為手指)位於第520個像素的位置，而可將觸控物之位置p(u,v)中的u設為520。接著，由圖6B所繪示之第一影像620中可偵測到觸碰物(在此為手指)位於第300個像素的位置，而可將觸控物之位置p(u,v)中的v設為300。最後將兩者合併，即可得到觸控物之觸碰位置p(u,v)=(520,300)。
需說明的是，每當完成一個控制點的偵測後，即判斷是否還有其他控制點未偵測(步驟S408)。其中，若還有其他控制點未偵測，則可移動觸控物以觸碰光學觸控螢幕300的其他控制點(步驟S410)，並回到步驟S404，重複執行步驟S404及S406，以求得觸控物觸碰各個控制點時，觸控物在所拍攝第一影像及第二影像中出現的第一位置及第二位置。
在步驟S408中，若判斷所有的控制點均已完成偵測，則可將觸控物觸碰各個控制點所求得的第一位置及第二位置代入一個非線性轉換函數，以計算系統轉換所使用的權重矩陣(步驟S412)。其中，所述的非線性轉換函數例如是由仿射變換(affine transform)函數及放射基底函數(radial basis function，RBF)組合而成，而放射基底函數又可分為高斯函數、二次多變函數、多諧曲線函數及細版曲線函數，在此不設限。
詳言之，在系統座標的轉換上，本實施例係考慮光學觸控螢幕300的系統座標為非線性轉換，因此使用細版曲線函數。此細版曲線函數的定義為任兩個取樣點間之距離的對數值與距離之n次方的乘積，其中n為正整數，以下僅以n=1為例做說明，但不限制其範圍。當n=1時，細版曲線函數U
的數學模型為：
U
=-r
lnr
(7)
其中，r
為兩個控制點之距離或是觸碰點與控制點之距離。
另一方面，本實施例之觸控物經由攝影機拍攝影像之座標p
(u
,v
)與螢幕座標P
(x
,y
)之間的座標轉換公式如下：
其中，u
為第二影像所讀取到之觸控物的x座標值，v
為第一影像所讀到之觸控物的x座標值，a 0
、a u
、a v
為仿射轉換函數的係數值。本實施例係計算觸控物座標p
(u
,v
)與控制點座標p
(u c
,v c
)之間的距離，並將此距離分別代入細版曲線函數U
並相乘對應權重係數w，將其總和相加便為基底函數項計算結果。與仿射函數項(即a 0
+a u u
+a v v
)相加，最終獲得所求之螢幕座標P
(x
,y
)。
上述的轉換公式(8)若將其延伸至光學觸控螢幕300中的所有控制點p i
(u i
,v i
)，其中i=1,2,3...n，而n
代表控制點的數目，則上述公式(8)經整理後，可用線性代數表示如下：
Y
=LW
(9)
其中，Y
為觸碰點之螢幕座標P
(x
,y
)所形成的空間位置矩陣；L
為細版曲線函數K與
觸控物之觸碰位置p
(u
,v
)所形成的影像位置矩陣P之組合。其中，K
為觸控物之觸碰位置p
(u
,v
)與各個控制點位置p i
(u i
,v i
)之間的距離代入細版曲線函數U
後所形成的細版曲線矩陣，W
為系統轉換的權重矩陣。
詳言之，圖7則是依照本發明一實施例所繪示之權重矩陣計算方法的流程圖。請參照圖7，首先利用各個控制點在光學觸控螢幕300上之位置所對應的空間座標P
(x
,y
)形成一個空間位置的轉置矩陣Y T
(步驟S702)，其公式如下：
其中，n
代表控制點的數目，將這些控制點在螢幕上之座標P i
(x i
,y i
).代入上述公式(10),其中i=1,2,3...n，則可獲得維度為(n
+3)行及2列的轉置矩陣Y T
。
接著，將各個控制點的第一位置v
及第二位置u
做為影像位置座標代入仿射轉換函數，以形成影像位置矩陣P
(步驟S704)，其公式如下：
其中，(u 1
,v 1
)是分析第一鏡頭與第二鏡頭拍攝第一控制點所得之二個影像之後，所得到之位置座標，(u 2
,v 2
)是分析第一鏡頭與第二鏡頭拍攝第二控制點所得之二個影像之後，所得到之位置座標，…，(u n
,v n
)是分析第一鏡頭與第二鏡頭拍攝第n個控制點所得之二個影像之後，所得到之位置座標，而將這些座標代入上述公式(11)，則可獲得維度為3行n
列的細版曲線矩陣K
。
然後，計算兩兩控制點之間的距離r
，並代入細版曲線函數U
，以形成細版曲線矩陣K
(步驟S706)，其公式如下：
其中，r 12
代表第一個控制點P 1
(u 1
,v 1
)與第二控制點P 2
(u 2
,v 2
)之間的距離，而U
(r 12
)則是將此距離r 12
代入細版曲線函數U
後計算所得的結果，以此類推，將其他兩兩控制點之間距離代入細版曲線函數U
中計算，並將所有的計算結果代入上述公式(12)後，則可獲得維度為n
行n
列的細版曲線矩陣K
。
最後，將空間位置矩陣Y
、影像位置矩陣P
及細版曲線矩陣K
代入非線性轉換函數，以求取權重矩陣W
(步驟S708)。其中，細版曲線矩陣K
、影像位置矩陣P
以及影像位置矩陣P
的轉置矩陣P T
可填入一個維度為(n
+3)行及(n
+3)列的矩陣後，即可獲得矩陣L
，其中O
為全零矩陣，公式如下：
而藉由上述公式(9)，可推導出權重矩陣W
的計算公式為：
藉由將上述求得的矩陣代入公式(14)，即可計算出權重矩陣W
，而可用於將光學觸控螢幕300所偵測的觸碰位置轉換為對應的螢幕座標。
回到圖4中的步驟S410，在計算取得權重矩陣W
之後，當觸控物觸碰光學觸控螢幕300的觸碰點時，即可藉由偵測此觸控物觸碰光學觸控螢幕300的觸碰位置，並使用權重矩陣及非線性轉換函數將觸碰位置轉換為光學觸控螢幕300的螢幕座標(步驟S414)。其中，在經過上述的校正之後，便可使用所計算的權重矩陣將後來觸控物觸碰光學觸控螢幕300時的位置p
(u
,v
)轉換為光學觸控螢幕300的螢幕座標P
(x
,y
)，而獲得精確的轉換結果。
詳言之，圖8則是依照本發明一實施例所繪示之座標轉換方法的流程圖。請參照圖8，當觸控物觸碰光學觸控螢幕300時，即可分別利用第一鏡頭310及第二鏡頭320拍攝第一影像及第二影像(步驟S802)，並分別偵測觸控物在第一影像及第二影像中出現的第一位置及第二位置，以做為觸碰位置(步驟S804)。
接著，將觸碰位置做為影像位置座標代入仿射轉換函數，以形成影像位置矩陣(步驟S806)，如公式(11)。然後，計算觸碰點與各個控制點之間的距離，並代入細版曲線函數，以形成細版曲線矩陣(步驟S808)，如公式(12)。
最後，將影像位置矩陣P
、細版曲線矩陣K
以及先前所計算的權重矩陣W
代入非線性轉換函數，以將觸碰位置轉換為光學觸控螢幕300的螢幕座標(步驟S810)。其中，細版曲線矩陣K
、影像位置矩陣P
以及影像位置矩陣P
的轉置矩陣P T
可填入矩陣L
，其中O
為全零矩陣。而將上述求得的矩陣L
以及先前所計算的權重矩陣W
代入公式(9)中，即可獲得觸碰位置轉換後的螢幕座標Y
。
以下則舉一實例說明上述計算權重矩陣W
，以及利用權重矩陣W
轉換觸碰位置的計算過程，並利用計算結果來驗證本發明之準確度校正方法的正確度。
首先，假設空間中有四個控制點，其位置p
(u
,v
)分別為：
p
1=(299.329,63.1667)；
p
2=(115.125,192.172)；
p
3=(366.918,318.76)；
p
4=(543.596,120.167)。
這四個控制點所對應的空間座標P
(x
,y
)分別為：
P
1=(150,160)；
P
2=(150,610)；
P
3=(710,610)；
P
4=(710,160)。
將上述四個控制點的資料代入上述公式(10)及公式(13)後，可得下列的空間位置矩陣Y
及矩陣L
：
最後，將此空間位置矩陣Y
及矩陣L
代入非線性轉換函數的公式W
=L -1 Y
，即可得到權重矩陣W
：
此時，若將四個控制點的位置p
(u
,v
)代入非線性轉換函數的公式Y
=LW
重新計算，即可得到四個控制點重新計算的空間座標P’
(x
,y
)，分別為：
P
1’(x,y)=(150.000,160.000)；
P
2’(x,y)=(150.000,610.000)；
P
3’(x,y)=(710.000,610.000)；
P
4’(x,y)=(710.000,160.000)。
由上述的計算結果即可證明，四個控制點可藉由本發明所提出之非線性轉換方法在影像位置p
(u
,v
)與空間座標P
(x
,y
)之間準確轉換。
需說明的是，上述實施例之方法僅適用於使用兩支鏡頭的情況。然而，就光學觸控螢幕的特性而言，愈靠近兩支鏡頭所在側之觸碰點辨識的準確性愈低，尤其是當觸碰點的位置落在兩支鏡頭的連線上時，更無法準確偵測距離。對此，本發明提供一種解決方案，即除了在光學觸控螢幕之上半部的兩個角落配置光學鏡頭外，在光學觸控螢幕之下半部的兩個角落也配置光學鏡頭，並使用本發明的準確度校正方法，而分別針對光學觸控螢幕之上半部及下半部的位置轉換做校正。
舉例來說，圖9是依照本發明一實施例所繪示之光學觸控螢幕的示意圖。請參照圖9，本實施例係在光學觸控螢幕900之上半部92的兩個角落分別配置第一鏡頭910及第二鏡頭920，而用以偵測並校正觸控物觸碰光學觸控螢幕900之下半部94的觸碰位置。此外，本實施例還在光學觸控螢幕900之下半部94的兩個角落分別配置第三鏡頭930及第四鏡頭940，而用以偵測並校正觸控物觸碰光學觸控螢幕900之上半部92的觸碰位置。藉由上述的鏡頭配置，即可有效解決鏡頭側偵測準確性偏低的問題。
綜上所述，本發明之光學觸控螢幕的準確度校正方法係使用非線性轉換函數來轉換光學觸控螢幕偵測到的觸碰位置，並事先利用多個控制點來校正並計算非線性轉換時所使用的權重矩陣，因此可增加轉換的準確性，而隨著控制點數量的增加，則可獲得更符合實際情況的轉換結果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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、500．．．光學觸控螢幕
310．．．第一鏡頭
320．．．第二鏡頭
510．．．邊緣區域
520．．．中央區域
610．．．左邊輸入影像
620．．．右邊輸入影像
S402~S414．．．本發明一實施例之準確度校正方法的各步驟
S702~S708．．．本發明一實施例之權重矩陣計算方法的各步驟
S802~S810．．．本發明一實施例之座標轉換方法的各步驟
圖1是習知非線性系統中兩點之間連線的範例。
圖2是依照本發明一實施例所繪示之使用細版曲線函數作為轉換模型轉換座標的範例。
圖3是依照本發明一實施例所繪示之光學觸控螢幕的示意圖。
圖4則是依照本發明一實施例所繪示之準確度校正方法的流程圖。
圖5A及圖5B是依照本發明一實施例所繪示之控制點的配置圖。
圖6A及圖6B是依照本發明一實施例所繪示之使用細版曲線函數作為轉換模型轉換座標的範例。
圖7則是依照本發明一實施例所繪示之權重矩陣計算方法的流程圖。
圖8則是依照本發明一實施例所繪示之座標轉換方法的流程圖。
圖9是依照本發明一實施例所繪示之光學觸控螢幕的示意圖。
S402~S414．．．本發明一實施例之準確度校正方法的各步驟
Claims (10)
- 一種光學觸控螢幕的準確度校正方法，適用於具有一第一鏡頭及一第二鏡頭之一光學觸控螢幕，其中該第一鏡頭及該第二鏡頭配置於該光學觸控螢幕的同一側且朝向該光學觸控螢幕的另一側，該方法包括下列步驟：利用一觸控物觸碰該光學觸控螢幕上的多個控制點其中之一；分別利用該第一鏡頭及該第二鏡頭拍攝一第一影像及一第二影像；分別偵測該觸控物在該第一影像及該第二影像中出現之一第一位置及一第二位置；移動該觸控物以觸碰該光學觸控螢幕的其他控制點，並重複上述步驟以求得該觸控物觸碰各該些控制點時，該觸控物在所拍攝該第一影像及該第二影像中出現之該第一位置及該第二位置；以及將該觸控物觸碰各該些控制點所求得之該第一位置及該第二位置代入一非線性轉換函數，以計算系統轉換所使用之一權重矩陣，其中該非線性轉換函數包括由一仿射轉換函數及一放射基底函數組合而成；以及當該觸控物觸碰該光學觸控螢幕的一觸碰點時，偵測該觸控物觸碰該光學觸控螢幕的一觸碰位置並使用該權重矩陣及該非線性轉換函數將該觸碰位置轉換為該光學觸控螢幕的一螢幕座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中將該觸控物觸碰各該些控制點所求得之該第一位置及該第二位置代入該非線性轉換函數，以計算系統轉換所使用之該權重矩陣的步驟包括：利用各該些控制點在該光學觸控螢幕上之位置所對應的一空間座標形成一空間位置矩陣；將各該些控制點的該第一位置及該第二位置做為一影像位置座標代入該仿射轉換函數，以形成一影像位置矩陣；計算兩兩控制點之間的一距離，並代入該放射基底函數，以形成一放射基底矩陣；以及將該空間位置矩陣、該影像位置矩陣及該放射基底矩陣代入該非線性轉換函數，以求取該權重矩陣。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中上述當該觸控物觸碰該光學觸控螢幕的一觸碰點時，偵測該觸控物觸碰該光學觸控螢幕的該觸碰位置並使用該權重矩陣及該非線性轉換函數將該觸碰位置轉換為該光學觸控螢幕的該螢幕座標的步驟包括：分別利用該第一鏡頭及該第二鏡頭拍攝該第一影像及該第二影像；分別偵測該觸控物在該第一影像及該第二影像中出現之該第一位置及該第二位置以做為該觸碰位置；將該觸碰位置做為一影像位置座標代入該仿射轉換函數，以形成一影像位置矩陣；計算該觸碰點與各該些控制點之間的一距離，並代入該放射基底函數，以形成一放射基底矩陣；以及將該影像位置矩陣、該放射基底矩陣及所計算的該權重矩陣代入該非線性轉換函數，以轉換該觸碰位置為該光學觸控螢幕的該螢幕座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中該放射基底函數包括高斯函數、二次多變函數、多諧曲線函數或細版曲線函數。
- 如申請專利範圍第4項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中該細版曲線函數為任兩個取樣點間之一距離的一對數值與該距離之n次方的乘積，其中該兩個取樣點包括該控制點或該觸碰點，且n為正整數。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中該第一鏡頭及該第二鏡頭係配置於該光學觸控螢幕同一側的兩個角落。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中該光學觸控螢幕更包括一第三鏡頭及一第四鏡頭，該第一鏡頭及該第二鏡頭配置於該光學觸控螢幕之一上半部的兩個角落，用以偵測並校正該觸控物觸碰該光學觸控螢幕之一下半部的該觸碰位置，而該第三鏡頭及該第四鏡頭配置於該光學觸控螢幕之該下半部的兩個角落，用以偵測並校正該觸控物觸碰該光學觸控螢幕之該上半部的該觸碰位置。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中該些控制點分佈於該光學觸控螢幕的一邊緣區域及一中央區域，且該些控制點分佈在該邊緣區域中的一第一密度大於分佈在該中央區域的一第二密度。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中分別偵測該觸控物在該第一影像及該第二影像中出現之該第一位置及該第二位置的步驟包括：辨識在該第一影像及該第二影像中出現之該觸控物；以及取該觸控物在該第一影像及該第二影像之一橫軸方向上的座標值做為該第一位置及該第二位置。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學觸控螢幕的準確度校正方法，其中辨識在該第一影像及該第二影像中出現之該觸控物的步驟包括：對該第一影像及該第二影像進行一影像處理以辨識該觸控物，該影像處理包括旋轉、平移、剪力變形其中之一或其組合。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100108517A TWI435250B (zh) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | 光學觸控螢幕的準確度校正方法 |
| CN2011100692564A CN102681729A (zh) | 2011-03-14 | 2011-03-22 | 光学触控屏幕的准确度校正方法 |
| US13/198,727 US8907926B2 (en) | 2011-03-14 | 2011-08-05 | Method for calibrating accuracy of optical touch monitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100108517A TWI435250B (zh) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | 光學觸控螢幕的準確度校正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201237712A TW201237712A (en) | 2012-09-16 |
| TWI435250B true TWI435250B (zh) | 2014-04-21 |
Family
ID=46813751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100108517A TWI435250B (zh) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | 光學觸控螢幕的準確度校正方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8907926B2 (zh) |
| CN (1) | CN102681729A (zh) |
| TW (1) | TWI435250B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI442290B (zh) | 2012-05-09 | 2014-06-21 | Wistron Corp | 光學觸控模組之檢測系統及其自動檢測方法 |
| CN102929441A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-02-13 | 杭州再灵电子科技有限公司 | 用于光学触控仪的自动校准方法 |
| TWI493399B (zh) * | 2012-10-30 | 2015-07-21 | Mstar Semiconductor Inc | 觸控座標邊緣效應校正的方法與相關系統 |
| TWI470514B (zh) * | 2012-11-08 | 2015-01-21 | Wistron Corp | 判斷鏡頭裝置是否偏移之方法及其光學觸控系統 |
| TWI507936B (zh) | 2013-02-07 | 2015-11-11 | Mstar Semiconductor Inc | 觸控面板及其校正裝置 |
| CN104020869B (zh) * | 2013-02-28 | 2017-04-12 | 晨星半导体股份有限公司 | 触控面板及其校正装置 |
| TWI496048B (zh) | 2013-07-03 | 2015-08-11 | Wistron Corp | 外掛式光學觸控裝置及其校正方法 |
| US10013595B2 (en) * | 2013-11-28 | 2018-07-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Correlating fingerprints to pointing input device actions |
| CN104679353B (zh) * | 2013-11-29 | 2017-08-25 | 纬创资通股份有限公司 | 光学触控装置及触控点坐标的计算方法 |
| TWI536221B (zh) * | 2014-10-17 | 2016-06-01 | 緯創資通股份有限公司 | 觸控裝置及其座標校正方法 |
| CN104571729A (zh) * | 2015-01-14 | 2015-04-29 | 东南大学 | 应用于光学触摸屏的多触点识别方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6531999B1 (en) * | 2000-07-13 | 2003-03-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Pointing direction calibration in video conferencing and other camera-based system applications |
| CN100462937C (zh) * | 2005-10-09 | 2009-02-18 | 深圳市巨龙科教高技术股份有限公司 | 计算机投影辅助定位方法及使用该方法的交互演示系统 |
| WO2009000906A1 (en) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Dublin City University | A method for high precision lens distortion calibration and removal |
| AU2007254627B2 (en) * | 2007-12-21 | 2010-07-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Geometric parameter measurement of an imaging device |
| US20110050640A1 (en) * | 2009-09-03 | 2011-03-03 | Niklas Lundback | Calibration for a Large Scale Multi-User, Multi-Touch System |
| CN101697105B (zh) * | 2009-10-26 | 2011-09-14 | 广东威创视讯科技股份有限公司 | 一种摄像式触摸检测定位方法及摄像式触摸检测系统 |
| KR20110056167A (ko) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이장치 및 그 교정방법 |
| US9019239B2 (en) * | 2010-11-29 | 2015-04-28 | Northrop Grumman Systems Corporation | Creative design systems and methods |
-
2011
- 2011-03-14 TW TW100108517A patent/TWI435250B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-03-22 CN CN2011100692564A patent/CN102681729A/zh active Pending
- 2011-08-05 US US13/198,727 patent/US8907926B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201237712A (en) | 2012-09-16 |
| US20120235956A1 (en) | 2012-09-20 |
| US8907926B2 (en) | 2014-12-09 |
| CN102681729A (zh) | 2012-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI435250B (zh) | 光學觸控螢幕的準確度校正方法 | |
| Collins et al. | Infinitesimal plane-based pose estimation | |
| Ramalingam et al. | Towards complete generic camera calibration | |
| US8243047B2 (en) | Calibrating apparatus and method | |
| Dufour et al. | Shape, displacement and mechanical properties from isogeometric multiview stereocorrelation | |
| Tong | Formulation of Lucas–Kanade digital image correlation algorithms for non‐contact deformation measurements: a review | |
| Zhou et al. | Line-based camera calibration with lens distortion correction from a single image | |
| US10771776B2 (en) | Apparatus and method for generating a camera model for an imaging system | |
| Sun et al. | Camera self-calibration with lens distortion | |
| CN109544643B (zh) | 一种摄像机图像校正方法及装置 | |
| US10467777B2 (en) | Texture modeling of image data | |
| US20200184697A1 (en) | Image Modification Using Detected Symmetry | |
| Yao et al. | A flexible calibration approach for cameras with double-sided telecentric lenses | |
| Han | Reliable template matching for image detection in vision sensor systems | |
| CN113793387A (zh) | 单目散斑结构光系统的标定方法、装置及终端 | |
| Sun et al. | Lens distortion correction for improving measurement accuracy of digital image correlation | |
| Jiang et al. | An accurate and flexible technique for camera calibration | |
| CN102339169B (zh) | 一种大尺寸多点触摸系统的标定方法 | |
| KR101762278B1 (ko) | 터치 압력 감도 보정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 | |
| CN110298890B (zh) | 一种基于普朗克参数化的光场相机标定方法 | |
| Bingwei et al. | Accurate geometric camera calibration technique using multi-views of a non-metric planar grid | |
| JP7136737B2 (ja) | 三次元位置計測装置、三次元位置計測方法及びプログラム | |
| US20220237824A1 (en) | Distortion calibration method for ultra-wide angle imaging apparatus, system and photographing device including same | |
| CN109902695A (zh) | 一种面向像对直线特征匹配的线特征矫正与提纯方法 | |
| Ju et al. | Stitching images with arbitrary lens distortions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |