TWI447403B - 即時視覺化輻射場形之顯示器及其顯示方法 - Google Patents
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Description
本揭露係關於一種顯示器，特別是關於一種用以顯示即時視覺化的輻射場形之顯示器。
由於應用無線射頻識別(RFID)技術之會展服務系統係大量佈署各種RFID讀取器，讀取器容易遭受展區之各種金屬與週遭環境影響而不易發射或接收電磁波以讀取手環標籤之識別(ID)相關資訊。有鑑於此，展場人員可利用量測天線與頻譜分析儀以描繪電磁波場形，並具以監控天線輻射之場形分布。然而，雖然展場人員或是研究人員可於電磁波無反射室中利用天線場形量測系統、網路分析儀、標準增益天線等貴重儀器對該等RFID裝置作天線場形量測，但上述量測需要諸多冗長繁複的量測過程，且天線電磁波場形量測易受限於地點影響。因此，業界仍需要一種可顯示即時視覺化輻射場形的顯示器以便捷地評估電磁場形的校正方式。
本揭露係提供一顯示器，其用以顯示即時視覺化的輻射場形。簡化諸多冗長繁複之量測過程，並且使天線電磁波場形量測不受限於地點影響，因此利用可即時分析電磁波各種特性參數後，將立體電磁波場形成像至顯示器，即能夠輕鬆攜帶地直接量測分析電磁波場形，方便相關工程人員進行實地電磁波量測分析並協助工程人員在工作現場，便捷地評估電磁場形的校正方式。
本揭露所揭示之用以顯示即時視覺化的輻射場形之顯示器，其包含一定位模組、一輻射場形量測模組以及一影像處理模組。該定位模組用以量測一待測物之距離並定位該待測物之座標位置。該輻射場形量測模組用以接收該待測物所傳送之一輻射訊息。影像處理模組耦合該定位模組及該輻射場形量測模組，該影像處理模組處理該輻射訊息而產生一立體輻射場形訊息，並根據該待測物之距離及座標位置將該立體輻射場形訊息成像於一顯示介面。
本揭露揭示一種用以顯示即時視覺化的輻射場形之顯示方法，該顯示方法包含下列步驟：以雷射量測一待測物的距離；以雷射定位標示該待測物的座標位置；量測該待測物的一輻射訊息並建立一立體輻射場形訊息；以該待測物的距離校正該立體輻射場形訊息；以及顯示校正後之該立體輻射場形訊息。
在下文中本揭露的實施例係配合所附圖式以闡述細節。說明書所提及的「實施例」、「範例實施例」、「各種實施例」等等，意指包含在本發明之該實施例所述有關之特殊特性、構造、或特徵。說明書中各處出現之「實施例中」的片語，並不必然全部指相同的實施例。於說明書之其利用諸如「處理」、「計算」、「判定」、「紀錄」、「成像」或類似者的術語係指電腦或電腦系統、或類似的電子計算裝置之動作或處理，其操縱或變換電腦系統的暫存器或記憶體內之物理(諸如：電子)量的資料而成為類似表示為於電腦系統記憶體、暫存器或其他該種資訊儲存器、傳輸或顯示裝置內的物理量之其他資料。
參照圖1所示，用以顯示即時視覺化的輻射場形的顯示器10包含定位模組11、輻射場形量測模組12及影像處理模組13。當使用者戴上顯示器10後，如圖2所示，使用者可由透視鏡面14向外觀察，而定位模組11可用以量測待測物20之距離並定位待測物20之座標位置。在此實施例中，定位模組11較佳包含但不限於雷射測距器。由於定位模組11利用雷射定位待測物20，因此待測物20上受雷射所標示的點為雷射點111。
參照圖1及圖2所示，通常待測物20為無線射頻識別的讀取器，因此本身會發射一定範圍內的電磁波。此處所言之無線射頻識別的讀取器可為固定式裝置或可攜式裝置。此外無線射頻識別標籤和無線射頻識別讀取器之間可經由電感負載調制或是電場背向散射而互換資訊。通常無線射頻識別系統可使用許多不同頻率，但最常見的是低頻(LF，125 KHz左右)、高頻(HF，13.56 MHz)、超高頻(UHF，850~950 MHz)以及微波(2.40~2.48 GHz)。為了即時了解待測物20發射電磁波的場形或稱為輻射訊息，本揭露之輻射場形量測模組12可用以接收待測物20所傳送之一輻射訊息。具體而言，輻射場形量測模組12較佳包含但不限於一天線，由於不同種類的天線可依需求使用不同工作頻率而接收不同工作頻率的輻射訊息，因此輻射場形量測模組12不限於一種天線。是故輻射場形量測模組12不限應用於無線射頻識別的頻率範圍，亦可延伸應用於其他頻率範圍之電磁波場形的量測。但儘管如此，在過去的量測技術上，使用者仍無法具體且即時觀察到待測物20的輻射訊息。
如圖1所示，本揭露之影像處理模組13耦合定位模組11及輻射場形量測模組12。該影像處理模組13可處理由輻射場形量測模組12所接收的輻射訊息，進而產生一立體輻射場形訊息，並根據定位模組11所量測而得的待測物20之距離及座標位置，將立體輻射場形訊息成像於一顯示介面14(在此實施例中如透視鏡面)。因此，使用者透過顯示介面14即可即時地觀察到待測物20的輻射訊息21。換言之，立體輻射場形訊息與實境影像投影合成，此外更可呈現各種電磁波輻射參數於透視鏡面14，即可觀測待測物20之立體輻射場形與相關輻射參數。
如圖3所示，顯示器10進一步包含記憶模組16與數位訊號處理器15。為了了解上述顯示器10的主要處理架構，輻射場形量測模組12接收了待測物20的輻射訊息後，經過類比數位轉換器30轉換輻射場形量測模組12所接收的類比訊號而產生相對應的數位訊號。該數位訊號將傳輸到數位訊號處理器15(Digital signal processor)，數位訊號處理器15將處理輻射訊息之參數量測及消除輻射訊息之環境多路徑所造成的訊號衰落現象。換言之，數位訊號處理器15擷取電磁波相關輻射參數(舉凡輻射場形、方向性、功率增益、波束寬、H平面場形與E平面場形等)並可消除環境多路徑所造成的訊號衰落。待經數位訊號處理器15處理後的輻射訊息將進一步傳輸至該影像處理模組13或紀錄於記憶模組16。記憶模組16耦合於輻射場形量測模組12及定位模組11。定位模組11量測待測物20之距離並定位待測物20之座標位置等類比訊號，亦須經由類比數位轉換器30，轉換成相對應的數位訊號傳輸至影像處理模組13或紀錄於記憶模組16中。因此記憶模組16可紀錄輻射訊息、待測物20之距離與待測物20之座標位置等數位訊號。影像處理模組13可由數位訊號處理器15及定位模組11之類比數位轉換器30所分別傳輸輻射訊息及待測物20之距離與待測物20之座標位置等數位訊號，綜合處理而產生立體輻射場形訊息並將該立體輻射場形訊息成像於顯示介面14(如透視鏡面)，而如圖2所示，直接觀察到待測物20之輻射訊息21。然而本揭露的顯示器10之應用不限於無線射頻識別(RFID)的讀取器，亦可應用於各種發射輻射場形的裝置，如雷射裝置或各類天線。
如圖4至圖6所示的本揭露之另一實施例中，圖4為手持之顯示器10'的背面示意圖。用以顯示即時視覺化的輻射場形之顯示器10'除了上述實施例的各項元件，更進一步包含攝影模組17，由攝影模組17拍攝待測物20'及其周圍影像而產生影像資料。影像資料之類比訊號經過類比數位轉換器30轉換後而產生影像資料之相對應的數位訊號，該影像資料之數位訊號可紀錄於記憶模組16中。而影像處理模組13可讀取紀錄於記憶模組16中的影像資料，並將綜合立體輻射場形訊息成像於顯示介面141(在此實施例中如顯示螢幕)。是故，使用者可由圖5所示的顯示螢幕141觀察到待測物20'所發射的輻射訊息21'。此外，在此實施例中，定位模組11較佳包含但不限於雷射測距器。由於定位模組11利用雷射定位待測物20'，因此待測物20'上受雷射所標示的點為雷射點111。雷射點111與可提供代測物20'之距離與待測物20'之座標位置資料，如配合攝影模組17所取得之影像資料時，影像處理模組13可利用影像資料所提供的方位資料與座標位置資料計算出待測物20'實際發射的輻射場形的座標位置與方位之立體輻射場形訊息。待顯示介面141依據立體輻射場形訊息成像後，使用者可即時地由顯示介面141觀察到待測物20'所發射的實際輻射場形。
此外，由於此即時視覺化輻射場形量測顯示器是將大型天線場形量測儀器系統微縮至手持裝置中，並省略建置微波暗室成本與繁複冗長的量測步驟，因此本揭露相關關鍵技術為：(1)即時立體輻射場形成像技術，(2)電磁波輻射參數量測處理技術，以及(3)環境多路徑衰落消除技術。分述如下：即時立體輻射場形成像技術：藉由電磁波輻射參數等數位訊號，透過立體影像處理技術即可立即觀測到待測物輻射場形狀況。
電磁波輻射參數量測處理技術：藉由接收到電磁波輻射場Eθ與HΦ之波印亭向量，擷取出電磁波輻射參數如輻射場形(Radiation Pattern)、方向性(Directivity)、功率增益(Power Gain)、波束寬(Beamwidth)、H平面場形(H-Plane Pattern)與E平面場形(E-Plane Pattern)等數位訊號，進而利用立體輻射場形成像於顯示器。
環境多路徑衰落消除技術：由於在不具微波暗室區域進行電磁波場形量測，因此將遭受環境之反射、折射、散射以及繞射等作用，因此訊號到達天線時，將造成多個相同訊號以不同角度、時間、強度入射至天線。因此可將主訊號延遲分量作延遲時間消除並加總合成技術作處理，以取得主要訊號。
如圖7所示，本揭露提供一種用以顯示即時視覺化的輻射場形之顯示方法包含下列步驟：步驟7010以雷射量測待測物的距離；步驟7020以雷射定位標示該待測物的座標位置；步驟7030量測該待測物的一輻射訊息並建立一立體輻射場形訊息；步驟7040紀錄該輻射訊息、該待測物之距離與該待測物之座標位置；步驟7060處理該輻射訊息之參數量測；步驟7080以該待測物的距離校正該立體輻射場形訊息；步驟7090顯示校正後之該立體輻射場形訊息；以及步驟7091將校正後之該立體輻射場形訊息及一影像資料立體成像於一顯示介面。
如圖8所示，本揭露提供另一種用以顯示即時視覺化的輻射場形之顯示方法包含下列步驟：步驟7010以雷射量測一待測物的距離；步驟7020以雷射定位標示該待測物的座標位置；步驟7030量測該待測物的一輻射訊息並建立一立體輻射場形訊息；步驟7040紀錄該輻射訊息、該待測物之距離與該待測物之座標位置；步驟7050拍攝該待測物及其周圍影像而產生一影像資料，並記錄該影像資料；步驟7060處理該輻射訊息之參數量測，其中步驟7060進一步包含步驟7061消除該輻射訊息之環境多路徑所造成的訊號衰落現象；步驟7080以該待測物的距離校正該立體輻射場形訊息；以及步驟7090顯示校正後之該立體輻射場形訊息。步驟7090進一步包含步驟7091，用以讀取該影像資料並將校正後之該立體輻射場形訊息及該影像資料立體成像於該顯示介面。上文揭示之許多步驟亦可單獨相互組合而產生不同組合步驟的顯示方法。
本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本揭露之教示及揭示而作種種不背離本揭露精神之替換及修飾。因此，本揭露之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本揭露之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
10．．．顯示器
10'．．．顯示器
11．．．定位模組
111．．．雷射點
12．．．輻射場形量測模組
13．．．影像處理模組
14．．．透視鏡面、顯示介面
141．．．顯示介面、顯示螢幕
15．．．數位訊號處理器
16．．．記憶模組
17．．．攝影模組
20．．．待測物
20'．．．待測物
21．．．輻射訊息
21'．．．輻射訊息
30．．．類比數位轉換器
圖1係本揭露一實施例的顯示器之示意圖；
圖2係使用者戴上圖1顯示器所觀察待測物之示意圖；
圖3係本揭露一實施例之顯示器之處理架構圖；
圖4係本揭露另一實施例的顯示器之背面示意圖；
圖5係本揭露另一實施例的顯示器使用狀況之示意圖；
圖6係本揭露另一實施例之顯示器之處理架構圖；
圖7係本揭露一實施例的顯示方法之流程圖；以及
圖8係本揭露另一實施例的顯示方法之流程圖。
10'．．．顯示器
111．．．雷射點
141．．．顯示介面
20'．．．待測物
21'．．．輻射訊息
Claims (10)
- 一種顯示器，用以顯示即時視覺化的輻射場形，該顯示器包含：一定位模組，用以量測一待測物之距離並定位該待測物之座標位置；一輻射場形量測模組，用以接收該待測物所傳送之一輻射訊息；以及一影像處理模組，耦合該定位模組及該輻射場形量測模組，該影像處理模組處理該輻射訊息而產生一立體輻射場形訊息，並根據該待測物之距離及座標位置將該立體輻射場形訊息成像於一顯示介面；以及一攝影模組，拍攝該待測物及其周圍影像而產生一影像資料，該影像資料可紀錄於該記憶模組中，其中該影像處理模組讀取該影像資料並將該立體輻射場形訊息及該影像資料立體成像於該顯示介面。
- 根據請求項1之顯示器，進一步包含一記憶模組，該記憶模組耦合於該輻射場形量測模組及定位模組，該記憶模組紀錄該輻射訊息、該待測物之距離與該待測物之座標位置。
- 根據請求項1之顯示器，進一步包含一數位訊號處理器，該數位訊號處理器處理該輻射訊息之參數量測及消除該輻射訊息之環境多路徑所造成的訊號衰落現象，該數位訊號處理器將處理後的該輻射訊息傳輸至該影像處理模組。
- 根據請求項3之顯示器，進一步包含至少一類比數位轉換 器，供轉換該定位模組、該輻射場形量測模組及該攝影模組所接收的複數個類比訊號而產生相對應的複數個數位訊號。
- 根據請求項1之顯示器，其中該定位模組包含一雷射測距器。
- 根據請求項1之顯示器，其中該輻射場形量測模組包含一天線。
- 一種顯示方法，用以顯示即時視覺化的輻射場形，該顯示方法包含下列步驟：量測一待測物的距離；定位標示該待測物的座標位置；量測該待測物的一輻射訊息並建立一立體輻射場形訊息；紀錄該輻射訊息、該待測物之距離與該待測物之座標位置；拍攝該待測物及其周圍影像而產生一影像資料，並記錄該影像資料；處理該輻射訊息之參數量測；以該待測物的距離校正該立體輻射場形訊息；顯示校正後之該立體輻射場形訊息；以及將校正後之該立體輻射場形訊息及該 影像資料立體成像於一顯示介面。
- 根據請求項7之顯示方法，其中處理參數量測步驟進一步包含消除該輻射訊息之環境多路徑所造成的訊號衰落現 象之步驟。
- 一種顯示器，用以顯示即時視覺化的輻射場形，該顯示器包含：一定位模組，用以量測一待測物之距離並定位該待測物之座標位置；一輻射場形量測模組，用以接收該待測物所傳送之一輻射訊息；以及一影像處理模組，耦合該定位模組及該輻射場形量測模組，該影像處理模組處理該輻射訊息而產生一立體輻射場形訊息，並根據該待測物之距離及座標位置將該立體輻射場形訊息成像於一顯示介面，而形成一立體輻射場形影像於該顯示介面上，該立體輻射場形影像於視覺上與該待測物的空間位置重疊。
- 一種顯示方法，用以顯示即時視覺化的輻射場形，該顯示方法包含下列步驟：量測一待測物的距離；定位標示該待測物的座標位置；量測該持測物的一輻射訊息並建立一立體輻射場形訊息；紀錄該輻射訊息、該待測物之距離與該待測物之座標位置；處理該輻射訊息之參數量測；以該待測物的距離校正該立體輻射場形訊息；顯示校正後之該立體輻射場形訊息；以及將校正後之該立體輻射場形訊息及一影像資料立體成像於一顯示介面，而形成一立體輻射場形影像於該顯示介面上，該 立體輻射場形影像於視覺上與該待測物的空間位置重疊。
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