TWI489324B - 手持式指向裝置的游標定位方法 - Google Patents

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TWI489324B
TWI489324B TW102124212A TW102124212A TWI489324B TW I489324 B TWI489324 B TW I489324B TW 102124212 A TW102124212 A TW 102124212A TW 102124212 A TW102124212 A TW 102124212A TW I489324 B TWI489324 B TW I489324B
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Chao Chien Huang
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Description

手持式指向裝置的游標定位方法
本發明有關於一種指向裝置的定位方法，且特別是一種手持式指向裝置的游標定位方法。
習知手持式遙控裝置可藉由分析設於顯示裝置附近的參考光源在內建的影像感測區域內的位置，計算出手持式遙控裝置的指向點座標。手持式遙控裝置並會將計算取得的指向點座標傳送至一主機，使主機可對應控制顯示於顯示裝置的畫面上的物件，例如游標，以進行相關軟體操作。
當使用者在使用手持式遙控裝置時，使用者通常會懸空握著手持式遙控裝置來操控顯示裝置畫面上所顯示的游標，以進行相關軟體操作。但懸空握著手持式遙控裝置，無法避免地會發生手持式遙控裝置因手抖動或顫動而移動，使顯示裝置畫面上所顯示的游標出現位置不穩定，進而造成使用者的操作手感不佳。
雖然，目前的手持式遙控裝置一般具鎖點功能，並可透過偵測使用者是否處於穩定游標的狀態或是透過操控鎖點按鍵等，使游標固定於顯示裝置目前的顯示位置。然而，當鎖點模式解除時，手持式遙控裝置即會使用絕對定位的方式，並根據目前所計算參考點在影像感測區域內的位置對應控制游標移動。如此，顯示裝置的畫面上會發生游標突然跳點的情況，進而降低操作手感，也造成使用者使用上的不方便。
有鑑於此，本發明實施例提供一種手持式指向裝置的游標定位方法，可藉由在手持式指向裝置離開鎖點定位模式時，主動切換游標定位模式於絕對定位或相對定位模式，以避免發生游標跳點情況，以提高使用者的操作手感。
本發明實施例提供一種手持式指向裝置的游標定位方法，此游標定位方法包括下列步驟。首先，擷取參考點的第一數位影像，以根據參考點在第一數位影像中的成像位置計算第一指向座標。其次，依據第一指向座標產生對應控制一游標位於一顯示裝置的一游標參數。而後，當手持式指向裝置進入鎖點定位模式時，手持式指向裝置記錄第一指向座標，並同時透過固定輸出游標參數或者不輸出游標參數的方式使游標固定於第一指向座標。隨後，當手持式指向裝置離開鎖點定位模式時，擷取參考點的第二數位影像，並根據參考點在第二數位影像中的成像位置計算第二指向座標，以對應產生第一指向座標與第二指向座標之間的移動向量。接著，手持式指向裝置根據移動向量與第一指向座標計算游標定位，以補償第一指向座標第二指向座標之間的偏移量，並根據計算結果相對應地產生控制游標移動的游標參數。
本發明實施例另提供一種手持式指向裝置的游標定位方法，此游標定位方法包括下列步驟。首先，擷取參考點的第一數位影像，以根據參考點在第一數位影像的成像位置計算第一指向座標。其次，依據第一指向座標產生對應控制一游標於一顯示裝置的一游標參數。而後，當手持式指向裝置進入鎖點定位模式時，手持式指向裝置記錄第一指向座標，並同時透過固定輸出游標參數或者不輸出游標參數的方式使游標固定於顯示裝置。隨後，當手持式指向裝置離開鎖點定位模式時，使手持式指向裝置於後續移動時，基於第一指向座標作為起始點，並配合手持式指向裝置的移動產生的指向座標位移量進行游標的定位計算。接著，根據 計算結果相對應地產生控制游標移動的游標參數。
本發明實施例還提供一種手持式指向裝置的游標定位方法，此游標定位方法包括下列步驟。首先，在第一時間產生第一指向座標，並依據第一指向座標對應將游標的顯示位置固定在第一指向座標。其次，在第二時間產生第二指向座標，其中第二時間是在第一時間之後。其後，計算第一指向座標與第二指向座標之間的第一移動向量。隨後，根據第一移動向量產生單位補償向量。在第三時間產生第三指向座標，其中第三時間是在第二時間之後。接著，計算第三指向座標與第二指向座標之間的第二移動向量。隨後，根據第一指向座標、單位補償向量與第二移動向量計算游標在第三時間的顯示位置。
本發明實施例還提供一種手持式指向裝置的游標定位方法，此游標定位方法包括下列步驟。首先，在第一時間產生第一指向座標以進入鎖點定位模式，並將游標的顯示位置固定在第一指向座標。其次，在第二時間產生第二指向座標，以離開該鎖點定位模式，其中第二時間是在第一時間之後。其後，計算第一指向座標與第二指向座標之間的第一移動向量。接著，根據第一移動向量產生單位補償向量。隨後，在第二時間之後的後續移動時，基於第一指向座標為起始點，根據單位補償向量並配合手持式指向裝置的移動產生的指向座標位移量進行該游標的定位計算。
綜上所述，本發明實施例提供一種手持式指向裝置的游標定位方法，此游標定位方法可主動透過偵測參考點於數位影像的成像位置計算手持式指向裝置的移動變化，判斷手持式指向裝置是否進入或離開鎖點定位模式。所述游標定位方法並可在手持式指向裝置離開鎖點定位模式時，主動以相對定位模式對參考點於數位影像的指向座標進行校正，以計算游標定位。而後，手持式指向裝置會於完成指向座標校正程序時，自動切換回絕對定位模式，藉以避免發生跳點情況，以提高使用者操作上的便利性與穩 定性。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
10‧‧‧手持式指向裝置
11‧‧‧影像擷取單元
12‧‧‧處理單元
13‧‧‧通訊單元
14‧‧‧輸入單元
15‧‧‧儲存單元
16‧‧‧按鍵單元
20‧‧‧顯示裝置
21‧‧‧參考點
23、33‧‧‧游標
d、d1‧‧‧游標的位移量
201‧‧‧第一顯示側邊
203‧‧‧第二顯示側邊
205‧‧‧第三顯示側邊
207‧‧‧第四顯示側邊
F1、F2、F3、F4、F5、F6‧‧‧數位影像
111、111a、111b、111c、111d、111e‧‧‧操作範圍
1111、1111a~1111c‧‧‧操作範圍的中心點
113、113’、113a、113b、113c‧‧‧參考點影像
115、117‧‧‧參考點影像
‧‧‧指向座標的移動向量
‧‧‧指向座標位移向量
+‧‧‧中心點
Y_MAX‧‧‧第一軸上限值
Y_MIN‧‧‧第一軸下限值
X_MAX‧‧‧第二軸上限值
X_MIN‧‧‧第二軸下限值
DE1‧‧‧第一軸向
DE2‧‧‧第二軸向
(x1,y1)、(x1’,y1’)、(x2,y2)、(x3,y3)‧‧‧指向座標
(xN ,yN )、(xN-1 ,yN-1 )‧‧‧指向座標
(x1,yA)、(x1,yB)、(xC,y1)、(xD,y1)‧‧‧指向座標位置
、、、、‧‧‧指向座標
、‧‧‧相對指向座標
S301~S319‧‧‧步驟流程
S501~S517‧‧‧步驟流程
S701~S715‧‧‧步驟流程
S801~S811‧‧‧步驟流程
S1001~S1017‧‧‧步驟流程
S1201~S1219‧‧‧步驟流程
S1301~S1311‧‧‧步驟流程
圖1是本發明實施例提供的手持式指向裝置的功能方塊示意圖。
圖2是本發明實施例提供的手持式指向裝置應用於互動系統的示意圖。
圖3是本發明實施例提供的手持式指向裝置的游標定位方法的流程示意圖。
圖4A~圖4C分別是本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置畫面上位置變化的示意圖。
圖5是本發明實施例提供的手持式指向裝置的相對模式定位游標方法的流程示意圖。
圖6A是本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置畫面上的位置變化的示意圖。
圖6B是本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化的示意圖。
圖6C~圖6D是本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置畫面上位置變化的示意圖。
圖6E是本發明實施例提供的游標在顯示裝置畫面上位置變化的示意圖。
圖7是本發明另一實施例提供的手持式指向裝置游標定位方法的流程示意圖。
圖8是本發明一實施例提供的手持式指向裝置進入鎖點模式 方法的流程示意圖。
圖9A~圖9B分別是本發明實施例提供的判斷手持式指向裝置是否進入鎖點模式時感測參考點位置移動變化的示意圖。
圖10是本發明一實施例提供的邊界校正方法的流程示意圖。
圖11A~圖11D分別是本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置畫面上位置變化的示意圖。
圖12是本發明又一實施例提供的手持式指向裝置游標定位方法的流程示意圖。
圖13是本發明再一實施例提供的手持式指向裝置游標定位方法的流程示意圖。
在下文中，將藉由圖式說明本發明之各種例示實施例來詳細描述本發明。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。此外，在圖式中相同參考數字可用以表示類似的元件。
〔手持式指向裝置之實施例〕
所述手持式指向裝置可應用於顯示裝置(未繪示)的指向點定位。請參照圖1，圖1繪示本發明實施例提供的手持式指向裝置的功能方塊示意圖。手持式指向裝置10可透過擷取至少一參考點的影像，並根據參考點在所擷取影像中的成像位置計算手持式指向裝置10的一指向座標，且可根據該指向座標連續時間的移動變化資訊計算手持式指向裝置10與參考點(未繪示)之間的相對移動資訊。手持式指向裝置10並會以無線傳送方式傳送相對應地指向座標位置或移動資訊至一顯示裝置20，以配合操控顯示裝置20顯示軟體程式的執行狀態。
所述指向座標是手持式指向裝置10指向顯示裝置20的一個指向點在顯示裝置20所定義的座標系統中的座標位置。一般而言 該指向點通常是為該手持式指向裝置10的一個光軸瞄準在該顯示裝置20的位置，或者是該手持式指向裝置10的一個影像擷取單元所擷取影像畫面的中心點對應在該顯示裝置20的位置。由於根據參考點與顯示裝置20的相對位置關係以及參考點在手持式指向裝置10上的成像位置計算手持式指向裝置10的指向座標屬於習知技術，在此即不予以贅述。
簡單來說，當手持式指向裝置10運作於絕對定位模式時，手持式指向裝置10會先擷取對應一參考點位置的第一數位影像，並根據參考點於第一數位影像的成像位置，計算手持式指向裝置10對應顯示裝置20的第一指向座標。手持式指向裝置10並會根據第一指向座標產生控制游標位於顯示裝置20的游標參數。當手持式指向裝置10進入鎖點定位模式時，手持式指向裝置10會先記錄鎖點前的第一指向座標，並使游標(未繪示)固定於顯示裝置20上對應鎖點前的該第一指向座標的顯示位置。
於本實施例中，當手持式指向裝置10離開鎖點定位模式，手持式指向裝置10會先進入一相對定位模式。具體地說，當手持式指向裝置10進入相對定位模式時，手持式指向裝置10會擷取該參考點的一第二數位影像，並根據參考點於第二數位影像的成像位置，計算產生手持式指向裝置10對應顯示裝置20的一第二指向座標。手持式指向裝置10根據所記錄鎖點前的第一指向座標與計算的該第二指向座標，計算參考點的一移動向量。手持式指向裝置10隨後會根據該計算的移動向量與所記錄鎖點前的第一指向座標計算游標定位，以補償所記錄鎖點前的第一指向座標與該第二指向座標之間的偏移量。手持式指向裝置10並根據計算結果相對應地產生控制游標移動的游標參數。
進一步地說，手持式指向裝置10會在一預設校正時間內或校正次數內完成校正游標定位，使游標由對應所記錄鎖點前的第一指向座標的游標位置移動至對應當次指向座標的游標位置。當手 持式指向裝置10完成校正游標定位，手持式指向裝置10會離開相對定位模式，並再次進入絕對定位模式直至下一次進入鎖點定位模式。
簡言之，於本實施例中，手持式指向裝置10可主動切換於絕對定位模式、相對定位模式或鎖點定位模式，並根據其目前的運作模式計算顯示裝置20畫面上的游標定位。
進一步地說，手持式指向裝置10包括影像擷取單元11、處理單元12、通訊單元13、輸入單元14、儲存單元15以及按鍵單元16。影像擷取單元11、通訊單元13、輸入單元14、儲存單元15以及按鍵單元16分別耦接處理單元12。
影像擷取單元11用以於手持式指向裝置10指向參考點時，擷取對應該參考點位置的影像，並依序產生多個數位影像(image frame)。所述參考點可以是設置於顯示裝置20的附近，用以供手持式指向裝置10判斷手持式指向裝置10的指向位置，進而判斷手持式指向裝置10相對於參考點的移動方向及移動量。
具體地說，影像擷取單元11可透過一濾光單元(未繪示)，濾除特定光波之外的光線，使影像擷取單元11僅感測由該參考點發出的具特定光波的光線。影像擷取單元11並根據預設的影像取樣頻率(image frame rate)感測參考點所產生的光線，以依序產生具該參考點的多個數位影像。
處理單元12用以接收影像擷取單元11產生的該些數位影像，並根據該些數位影像之一計算該參考點在該些數位影像之一的成像位置。處理單元12並會依據手持式指向裝置10的運作模式以絕對定位模式、相對定位模式或鎖點定位模式計算並控制顯示裝置20畫面上的游標定位。
輸入單元14用以供手持式指向裝置10的使用者設定影像取樣頻率以及相對定位模式的游標的校正參數，例如游標位置的校正次數。舉例來說，使用者可以是根據一預設校正時間來設定參 考點的影像取樣頻率以及根據該影像取樣頻率設置游標的校正次數。又舉例來說，使用者可根據設定影像取樣頻率決定游標的校正次數。所述影像取樣頻率可以是對應於顯示裝置20的畫面更新頻率，亦即影像取樣頻率可以是根據顯示裝置20來設定。
於實務上，輸入單元14可為一按鍵介面(keypad)、手指導航元件(optical finger navigation device)或一按鍵(button)用以啟動顯示裝置20顯示設定介面，以供使用者設定預設校正時間、影像取樣頻率及/或游標的校正次數。而若該手持式指向裝置10具有一手持式顯示螢幕(圖未示)時，亦可由該手持式顯示螢幕顯示該些預設校正時間、影像取樣頻率及/或游標的校正次數。所述手持式顯示螢幕亦可為一觸控螢幕。
儲存單元15可用以儲存上述第一指向座標、第二指向座標、移動向量以及游標參數。儲存單元15亦可依手持式指向裝置10的運作需求用於儲存上述預設校正時間、影像取樣頻率以及游標的校正次數。
按鍵單元16用以供使用者選擇性地按壓控制手持式指向裝置10進入鎖點定位模式或離開鎖點定位模式。也就是，使用者可透過按壓控制手持式指向裝置10的按鍵單元16，使手持式指向裝置10進入或離開鎖點定位模式。
值得注意的是，若使用者是透過按壓按鍵單元16的方式，使手持式指向裝置10進入鎖點定位模式時，可設定在使用者未使用按鍵單元16解除鎖點狀態(即驅動手持式指向裝置10離開鎖點定位模式)之前，手持式指向裝置10不會因其移動產生的指向座標位移量大於一預設值而離開鎖點定位模式。
於實務上，按鍵單元16可以是設置於手持式指向裝置10上，且可為觸控式開關、按壓式開關或搖桿開關。舉例來說，當按鍵單元16為觸控式開關時，使用者可藉由觸碰按鍵單元16一下來啟動鎖點定位模式，兩下(double-click)使手持式指向裝置10離開 鎖點定位模式。
當處理單元12於手持式指向裝置10運作於絕對定位模式時，處理單元12會根據該些數位影像的第一數位影像計算該參考點於第一數位影像的成像位置。而後，手持式指向裝置10再根據參考點於第一數位影像的成像位置對應計算產生第一指向座標。處理單元12會以絕對定位模式計算游標定位。具體地說，處理單元12會依據所計算的第一指向座標產生對應控制游標位於顯示裝置20的游標參數。處理單元12並會將所計算出對應控制游標的游標參數利用通訊單元13以無線傳輸方式傳送至顯示裝置20，以相對應地控制游標在顯示裝置20畫面上的移動位置。其中，根據一或多個參考點在所擷取影像中的成像位置計算手持式指向裝置在顯示裝置20的畫面上的絕對指向座標是屬於習知技術內容，並非本發明主要改善之特徵，在此即不予以贅述。
而當手持式指向裝置10進入鎖點定位模式時，處理單元12即會記錄鎖點前的第一指向座標，並使游標固定於顯示裝置20。舉例來說，處理單元12可以持續固定透過通訊單元13輸出對應所記錄鎖點前的第一指向座標的游標參數至顯示裝置20。又或者，處理單元12可以不輸出游標參數，或者輸出相對移動量為零，而使游標固定於顯示裝置20。
當手持式指向裝置10離開鎖點定位模式進入相對定位模式時，處理單元12隨即會啟動指向座標校正程序，使手持式指向裝置10以相對定位模式計算游標定位。處理單元12會在上述預設校正時間內或校正次數內，使手持式指向裝置10於後續移動時，基於所記錄鎖點前的第一指向座標為起始點，配合移動向量與手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量進行游標的定位計算。所述指向座標位移量是指手持式指向裝置10的處理單元12在連續時間所計算二個指向座標的位移量。
值得注意的是，於本實施例中，影像擷取單元11可以是由電 荷偶和元件(charge-coupled device，CCD)影像感測器或互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)影像感測器來實現，且於所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際使用情況來設計，本實施例在此不加以限制。
處理單元12於本實施例中可以是以微控制器(microcontroller)或嵌入式控制器(embedded controller)等處理晶片利用程式碼編譯方式來實現，但本實施例並不限制。儲存單元15可以是利用快閃記憶體晶片、唯讀記憶體晶片或隨機存取記憶體晶片等揮發性或非揮發性記憶晶片來實現，但本實施例並不以此為限。而通訊單元13可以是利用藍芽傳輸方式將移動向量資訊傳送至顯示裝置20，但本實施例並不以此為限。
要說明的是，影像擷取單元11、處理單元12、通訊單元13、輸入單元14、儲存單元15以及按鍵單元16的種類、實體架構及/或實施方式是依據手持式指向裝置10的種類、實體架構即/或實施方式來設置，本發明並不限定。
以下針對手持式指向裝置10的一具體應用方式做一說明。請參照圖2並同時參考圖1，圖2繪示本發明實施例提供的手持式指向裝置應用於互動系統的示意圖。所述互動系統包括手持式指向裝置10以及顯示裝置20。
手持式指向裝置10的處理單元12會於手持式指向裝置10指向參考點21的位置時，影像擷取單元11驅動擷取參考點21的多張數位影像。處理單元12隨後會根據多張數位影像中之一計算出參考點21的成像位置，以對應計算手持式指向裝置10指向顯示裝置20的指向座標。處理單元12並根據指向座標依據其運作模式計算顯示裝置20畫面上游標23的游標定位。手持式指向裝置10並將根據參考點21的位置變化產生對應游標的游標參數藉由通訊單元13以無線方式傳送游標參數至顯示裝置20。據此，手持式指向裝置10可控制顯示裝置20畫面上游標23出現的位置。
附帶一提的是，於本實施例中，顯示裝置20本身具有可執行與顯示軟體程式的軟體與硬體架構。然於實務上所述互動系統另可依據實際應用需求包括一主機(未繪示)，例如為遊戲主機或電腦主機。主機可用以讀取與執行軟體程式，例如遊戲軟體，如光槍遊戲、棒球遊戲以及網球遊戲等。主機並可將軟體程式的執行狀態顯示於顯示裝置20，以供使用者瀏覽操控。
值得注意的是，於本實施例中，所述手持式指向裝置10可例如為一遙控器。所述顯示裝置20可例如為，但不限於投影顯示裝置、遊戲機顯示螢幕、電視螢幕以及電腦顯示螢幕。參考點21可以是由多個具特定波長的發光二極體，例如紅外線發光二極體(IR LED)、雷射二極體或紫外光發光二極體排列成各種形狀的參考點來實現。該些發光二極體可以是由獨立的電源自行供應發光所需電源。但於實務上該些發光二極體亦可以是電性連接顯示裝置20或是主機，以獲取發光所需電源。
此外，本實施例僅使用一參考點，但本發明領域具通常知識者亦可視設計需求自行設置參考點21的數量，例如為1個、2或者是複數個。也就是說，圖2僅供用以說明手持式指向裝置10的運作，並非用以限定本發明。
本實施例另提供用於手持式指向裝置10的游標定位方法，以對手持式指向裝置10的運作做更具體地說明。請參照圖3並同時參照圖1、圖2以及圖4A到圖4C。圖3繪示本發明實施例提供的手持式指向裝置10的游標定位方法的流程示意圖。圖4A到圖4C分別繪示本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置畫面上位置變化的示意圖。
首先，於步驟S301中，影像擷取單元11會於手持式指向裝置10指向參考點21時，擷取對應參考點21位置的影像，並產生第一數位影像F1。
其次，於步驟S303中，處理單元12會根據第一數位影像F1 計算對應參考點21的參考點影像113在第一數位影像F1的成像位置，以對應產生手持式指向裝置10對應顯示裝置20的第一指向座標。第一指向座標表示手持式指向裝置10在擷取的第一數位影像F1中對應顯示裝置20的指向位置向量，且第一指向座標為(x1,y1)。
特別說明的是，第一指向座標的計算方式如下。首先，處理單元12根據第一數位影像F1的中心點”+”與參考點影像113在第一數位影像F1中的成像位置定義出映射在第一數位影像F1中對應於顯示裝置20的操作範圍111。所述操作範圍111是以一預設顯示比例對應於顯示裝置20，且操作範圍111是處理單元12以參考點影像113做原點，並依據預設顯示比例定義於第一數位影像F1。處理單元12亦可進一步定義出該操作範圍111的中心點1111，處理單元12可利用操作範圍111的中心點1111作為原點並配合手持式指向裝置10的旋轉角度，來計算第一數位影像F1的中心點”+”在操作範圍111的指向位置向量，以獲取第一指向座標。
值得注意的是，在獲取該第一指向座標時，不以定義該中心點1111為必要，亦可直接根據第一數位影像F1的中心點”+”與參考點影像113在第一數位影像F1中的成像位置之相對關係或參考點影像113的成像特徵計算出對應的旋轉角度，進而獲取該第一指向座標。
所述中心點”+”於本實施例中為影像擷取單元11中感測陣列的中心。換言之，第一指向座標表示影像擷取單元11中感測陣列的中心(即中心點”+”)在第一數位影像F1中對應於顯示裝置20的座標系統的指向座標位置。所述旋轉角度亦可以是處理單元12根據內建於手持式指向裝置10的一加速度單元(未繪示)輸出的加速度值計算產生。所述加速度單元可例如重力感測器(G-sensor)、加速度計(accelerometer)。
接著，於步驟S305中，處理單元12以絕對定位模式根據第一指向座標計算游標定位。處理單元12隨後根據游標定位的計算結果對應產生控制游標23位於顯示裝置20的游標參數。
值得一提的是，如圖4A所示第一指向座標位於第一數位影像F1的操作範圍111內，故而顯示裝置20會於接收游標參數時，根據其顯示比例對應設置游標23於畫面上的顯示位置。因此，當手持式指向裝置10透過通訊單元13傳送控制游標23的游標參數與預設顯示比例至顯示裝置20時，顯示裝置20則會將根據目前的顯示比例(亦即顯示裝置20的解析度)，計算出游標23於顯示裝置20畫面上的顯示位置。於所屬技術領域具通常知識者應知顯示裝置20根據目前的顯示比與游標參數計算標23於顯示裝置20畫面上的位置的方式，故不在此贅述。
隨後，於步驟S307中，處理單元12判斷手持式指向裝置10是否進入鎖點定位模式。例如，處理單元12可根據參考點影像113於多張連續數位影像中的指向座標的位移量或是根據按鍵單元16是否被按壓來判斷手持式指向裝置10是否進入鎖點定位模式。
當處理單元12判定手持式指向裝置10進入鎖點定位模式時，執行步驟S309。反之，當處理單元12判定手持式指向裝置10仍運作於絕對定位模式時，重新回到步驟S301。
於步驟S309中，處理單元12記錄第一指向座標於儲存單元15。同時，處理單元12可透過通訊單元13固定輸出對應第一指向座標的游標參數，或是不輸出任何游標參數，亦或是輸出游標23的移動參數為(0,0)至顯示裝置20，使游標23固定於顯示裝置20。此時，如圖4B所示，即便使用者移動手持式指向裝置10使對應參考點21的參考點影像113發生位移，而使手持式指向裝置10指向位置由第一指向座標由移動至，只要手持式指向裝置10仍處於鎖點定位模式，手持式指向裝置10會一直使游標23固定於顯示裝置20。所述是處理單元12利用操作範圍111’ 的中心點1111’作為原點，來計算第一數位影像F1的中心點”+”在操作範圍111’的指向位置向量，其中操作範圍111’是根據參考點影像113’所定義的。
另外，當然處理單元12亦可直接以參考點影像113’的成像位置作為原點來計算第一數位影像F1的中心點”+”在操作範圍111’中的位置向量(或座標)。只是為便於計算，各該第一指向座標與應當是根據同一方式所計算，例如是皆根據當張數位影像中參考點影像為原點，或是皆根據當張數位影像中操作範圍的中心點為原點。
於步驟S311中，處理單元12根據連續數位影像中的參考點21的成像位置計算手持式指向裝置10的位移量或是根據按鍵單元16的按壓狀態來判斷手持式指向裝置10是否離開鎖點定位模式。當處理單元12判定手持式指向裝置10離開鎖點定位模式時，執行步驟S313。反之，當處理單元12判定手持式指向裝置10並未離開鎖點定位模式時，回到步驟S311。
於步驟S313中，手持式指向裝置10的影像擷取單元11擷取對應參考點21位置的影像，並產生第二數位影像F2，如圖4C所示。第二數位影像F2的擷取時間晚於第一數位影像F1的擷取時間。
接著，於步驟S315中，處理單元12會根據第二數位影像F2計算對應參考點21的參考點影像113a於第二數位影像F2的成像位置，對應計算第二指向座標。如圖4C所示，第二指向座標表示影像擷取單元11中感測陣列的中心點”+”在顯示裝置20映射於第二數位影像F2的操作範圍111a的指向位置向量，且第二指向座標為(x2,y2)。第二指向座標是處理單元12利用操作範圍111a的中心點1111a作為原點，來計算第二數位影像F2的中心點”+”在操作範圍111a的指向位置向量，其中操作範圍111a是根據參考點影像113a所定義的。
隨後，處理單元12計算並產生第一指向座標與第二指向座標之間的移動向量。換言之，移動向量為第一指向座標與第二指向座標之間的距離。也就是，移動向量表示手持式指向裝置10在第一數位影像F1與第二數位影像F2之間與顯示裝置20之間的相對位移量。移動向量的計算方式可例如是將第二指向座標與第一指向座標相減所產生。
於步驟S317中，處理單元12根據移動向量以及第一指向座標計算游標23的游標定位，以補償第一指向座標與第二指向座標之間的偏移量。
而後，處理單元12根據計算結果，相應地產生控制游標23移動的游標參數。處理單元12並利用通訊單元13將游標參數以無線方式傳送至顯示裝置20，以對應控制游標23移動。
特別說明的是，所述參考點影像113、113’、113a於本文中如圖4A~4C分別是以一圓點來表示，但參考點影像113、113’、113a亦可以十字或星號等來表示，本實施例並不限制。另外，若圖2中的互動系統使用兩個或兩個以上的參考點21的，則可以數位影像中該些參考點影像的位置之間的平均座標來作為數位影像中本實施例中參考點影像113的位置。此外，手持式指向裝置10的處理單元12還可根據該等參考點21設定參考點影像113的預設成像參數與預設成像距離參數，來對參考點影像113的位置計算結果進行補償。
舉例來說，處理單元12可利用成像參數，如該等擷取參考點連線與中心點形成第一角度與參考點影像的預設成像參數連線與中心點形成參考角度來計算手持式指向裝置10的旋轉角度。手持式指向裝置10的處理單元12可利用成像距離參數計算出參考點影像與預設成像距離參數之間的比例方式以補償因攝像距離不同造成的位置定位偏差。本發明領域具通常知識者應知何設定預設成像參數與預設成像距離參數以及利用預設成像參數與預設成像 距離參數對參考點影像113的位置計算結果進行補償，故不再此贅述。
以下針對上述游標定位方法中相對定位模式的執行流程細節做進一步地說明。請參照圖5並同時參照圖1、圖2以及圖6A到圖6E。圖5繪示本發明實施例提供的手持式指向裝置的相對模式定位游標方法的流程示意圖。圖6A是本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置畫面上的位置變化的示意圖。圖6B是本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化的示意圖。圖6C~圖6D分別繪示本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置畫面上位置變化的示意圖。圖6E是本發明實施例提供的游標在顯示裝置畫面上位置變化的示意圖。
於步驟S501中，當處理單元12判定手持式指向裝置10離開鎖點定位模式時，處理單元12隨即使啟動指向座標校正程序，使手持式指向裝置10進入相對定位模式。
於步驟S503中，處理單元12設定校正次數為N、補償向量為C以及起始點座標。處理單元12並會將校正次數為N、補償向量為C以及起始點座標暫存於儲存單元15。所述起始點座標為圖6A所示的第一指向座標。所述第一指向座標即如前述是處理單元12利用操作範圍111的中心點1111作為原點，來計算第一數位影像F1的中心點”+”在操作範圍111的指向位置向量，其中操作範圍111是根據參考點影像113的成像位置所定義的。
處理單元12可以是根據使用者透過輸入單元14輸入的影像取樣頻率或預設時間來設定N。於一實施方式中，使用者可例如根據影像取樣頻率而設定在五個數位影像內完成指向座標校正程序，則處理單元12會對應設置N為5。而於另一實施方式中，使用者可例如設定一預設校正時間為5秒(亦即使手持式指向裝置10 在5秒內完成指向座標校正程序)以及影像取樣頻率為每秒5張數位影像，則處理單元12會對應設置N為25。
另外，處理單元12是透過將移動向量除以N，來獲得C，其中C的計算公式如下： 其中，C表示補償向量；表示移動向量；表示第一指向座標；表示第二指向座標；N表示校正次數。如公式(1)所示，N越大即表示每一次所補償C值會越小；而N越小即表示每一次所補償C值會越大。值得一提的是，所述第二指向座標是處理單元12利用圖6B所示的操作範圍111b的中心點1111b作為原點，來計算擷取的第二數位影像F2的中心點”+”在操作範圍111b的指向位置向量，其中操作範圍111b是根據參考點影像113b所定義的。
於步驟S505中，處理單元12計算手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量。處理單元12可以如圖6B所示，透過擷取第三數位影像，並根據參考點21的參考點影像113c於第三數位影像F3的成像位置定義操作範圍111c。而後，處理單元12再利用操作範圍111c的中心點1111c作為原點，計算第三數位影像F3的中心點”+”在操作範圍111b的指向位置向量，產生第三指向座標。
所述第三指向座標代表影像擷取單元11中感測陣列的中心(即中心點”+”)在第三數位影像F3中對應顯示裝置20的座標系統的指向座標位置，且如圖6B所示，第三指向座標所示為(x3,y3)。隨後，處理單元12根據第二指向座標與第三指向座標計算手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量。其中 所述指向座標位移量為手持式指向裝置10在相對定位模式中移動產生的指向座標位移量。而第三數位影像F3的擷取時間晚於上述第二數位影像F2的擷取時間。
接著，於步驟S507中，處理單元12計算起始點座標、手持式指向裝置10的指向座標位移量與C的總和，以獲取相對指向座標，如圖6C所示。相對指向座標的計算方式如下：
於步驟S509中，處理單元12根據相對指向座標產生並輸出對應控制游標23位於顯示裝置20的游標參數。處理單元12會輸出游標參數使游標23由本來位置對應平移動距離d1，如圖6C所示。
同時，於步驟S511以及步驟S513中，處理單元12設定起始點座標為相對指向座標以及執行N-1(亦即遞減校正次數)。 處理單元12並將設定後的相對指向座標與遞減後的N儲存於儲存單元15。處理單元12隨後於步驟S515中判斷N是否等於零，亦即判斷是否完成指向座標校正程序。
若處理單元12判斷N等於零，亦即完成指向座標校正程序時，執行步驟S517。反之，若處理單元12判斷N並不等於零，亦即尚未完成指向座標校正程序時，處理單元12回到步驟S505。亦即，重新擷取並根據第四數位影像F4中的第四指向座標計算手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量與相對指向 座標、N-1等步驟，使游標23平移距離d1至對應相對指向 座標對應的指向位置，如圖6D所示。
更具體地說，處理單元12可根據公式(2)產生公式(3)，來計算相對指向座標，
其中，為上次計算的相對指向座標；表示當次手持式 指向裝置10的指向座標位移量，亦即第三指向座標與第四指向座標之間的移動向量，而C為固定值。
而後，處理單元12再重新執行步驟S505~S515，依序擷取 N-2張數位影像(未繪示)，以計算、，以此類推，直至N等於零。
當處理單元12完成指向座標校正程序時，游標23會如圖6E所示，由顯示裝置20畫面上對應第一指向座標的位置移動N次到達手持式指向裝置10目前的指向位置，且每一次游標23會對應平移所計算的距離。換言之，游標23會在顯示裝置20畫面上由對應第一指向座標的位置平移距離d，到達對應參考點21手持式指向裝置10在第N張數位影像的指向位置。
而後，於步驟S517中，處理單元12使手持式指向裝置10離開相對定位模式進入絕對定位模式，處理單元12並會以絕對定位模式計算游標定位。
也就是說，在相對定位模式中，手持式指向裝置10會於後續移動時，基於第一指向座標作為起始點，並配合第一指向座標與第二指向座標之間的移動向量以及手持式指向裝置10於校正時移動產生的指向座標位移量進行游標23的定位計算。據此，手持式指向裝置10可於離開鎖點定位模式後，使游標23平順地在預設校正時間或次數內移動至目前手持式指向裝置10所指向的位置，藉以避免發生跳點情況並維持指向性。
值得一提的是，在相對定位模式中，手持式指向裝置10亦可不將手持式指向裝置10於校正時移動產生的指向座標位移量加入校正計算。具體地說，手持式指向裝置10可於後續移動時，僅基於第一指向座標作為起始點，並配合第一指向座標與第 二指向座標之間的移動向量(即手持式指向裝置10當次移動產生的指向座標位移量)來做校正計算。
於實務上，可藉由於微控制器或嵌入式控制器上設計對應上述圖3之游標定位方法以及圖5之相對定位計算方法的程式碼，以由處理單元12於運作時執行圖3之游標定位方法以及圖5之相對定位計算方法，但本實施例並不限制。
此外，圖3僅用於描述手持式指向裝置10的一種游標定位方法，故圖3並非用以限定本發明。同樣地，圖5僅用於描述手持式指向裝置10計算相對定位的一具體方式並非用以限定本發明。為方便說明對應顯示裝置20的操作範圍與影像擷取單元11中感測陣列的中心點”+”之間的關係，圖4A~圖4C中操作範圍僅為示意用途，並非用以限制本發明。要說明的是，圖4A~圖4C以及圖6A到圖6E分別僅用以配合圖3與圖5說明手持式指向裝置10的運作方式以及游標定位計算方式，亦並非用以限定本發明。
〔手持式指向裝置的游標定位方法之另一實施例〕
由上述的實施例，本發明另可歸納出一種游標定位方法，此方法可應用適用於上述實施例互動系統中的手持式指向裝置。請參照圖7並同時參照圖1以及圖2，圖7繪示本發明另一實施例提供的手持式指向裝置游標定位方法的流程示意圖。
圖7所述執行於手持式指向裝置10的游標定位法可以韌體程式設計方式來實現，並透過手持式指向裝置10的處理單元12來執行。
首先，於步驟S701中，手持式指向裝置10的影像擷取單元11於手持式指向裝置10指向一參考點21的位置時，擷取參考點21的第一數位影像。
其次，於步驟S703中，處理單元12根據參考點21於第一數位影像的成像位置計算手持式指向裝置10指向顯示裝置20的第一指向座標。
其後，於步驟S705中，處理單元12以絕對定位模式計算游標定位，根據第一指向座標產生對應控制游標23位於顯示裝置20的游標參數。詳細計算方式游標位置控制方式與前述實施例相同，故不再贅述。
接著，於步驟S707中，處理單元12判斷是否進入鎖點定位模式。如前述，處理單元12可根據參考點影像113於多張連續數 位影像中的位移量或是根據手持式指向裝置10的按鍵單元16是否被按壓來判斷手持式指向裝置10是否進入鎖點定位模式。
當處理單元12判定手持式指向裝置10進入鎖點定位模式時，執行步驟S709。反之，當處理單元12判定手持式指向裝置10仍運作於絕對定位模式時，重新回到步驟S701。
於步驟S709中，處理單元12記錄第一指向座標儲存單元15。同時，處理單元12透過通訊單元13固定輸出對應第一指向座標的游標參數或是不輸出任何游標參數至顯示裝置20，使游標23固定於顯示裝置20。
於步驟S711中，處理單元12可根據連續數位影像中的位移量或是根據按鍵單元16的按壓狀態來判斷手持式指向裝置10是否離開鎖點定位模式。當處理單元12判定手持式指向裝置10離開鎖點定位模式時，執行步驟S713。反之，當手持式指向裝置10的處理單元12判定手持式指向裝置10並未離開鎖點定位模式時，回到步驟S711。
於步驟S713中，當手持式指向裝置10離開鎖點定位模式時，處理單元12會使手持式指向裝置10於後續移動時，基於第一指向座標作為起始點，並配合手持式指向裝置10的移動產生的指向座標位移量進行游標23的定位計算。
隨後，處理單元12會根據計算結果相對應地產生控制游標23移動的游標參數。處理單元12並透過通訊單元13將游標參數以無線方式傳送至顯示裝置20，以對應控制游標23在顯示裝置20畫面上的動作。
圖7僅用於描述手持式指向裝置10的一種游標定位方法，故圖7並非用以限定本發明。於所屬技術領域具通常知識者亦可依據實際運作需求，選擇判斷進入或離該鎖點定位模式的判斷方式。上述實施例中相對定位模式的游標定位計算方法可於執行步驟S713中，同時執行以相對定位方式在預設校正時間內校正游標 23定位。
〔手持式指向裝置的進入鎖點模式的判斷方法的實施例〕
由上述的實施例，本發明另可歸納出一種判斷手持式指向裝置進入鎖點模式的方法，此方法可應用適用於上述實施例互動系統中的手持式指向裝置。請參照圖8並同時參照圖1以及圖9A到圖9B，圖8繪示本發明一實施例提供的手持式指向裝置進入鎖點模式方法的流程示意圖。圖9A到圖9B分別繪示本發明實施例提供的判斷手持式指向裝置是否進入鎖點模式時感測參考點位置移動變化的示意圖。
首先，於步驟S801中，手持式指向裝置10的處理單元12判斷按鍵單元16是否被使用者按壓。也就是，處理單元12判斷手持式指向裝置10的使用者是否利用按鍵單元16強制手持式指向裝置10進入鎖點定位模式。
當處理單元12判定手持式指向裝置10進入鎖點定位模式(例如按鍵單元16被使用者按壓)時，執行步驟S811。反之，當處理單元12判定按鍵單元16未被使用者按壓時，執行驟S803。
於步驟S803中，處理單元12驅動影像擷取單元11根據預設的影像取樣頻率擷取對應參考點位置的影像，並依序產生多張數位影像。
隨後，於步驟S805中以及如圖9A的數位影像F5所示，手持式指向裝置10的處理單元12根據該些數位影像中參考點的成像位置，計算手持式指向裝置10的位移變化，亦即計算的該些指向座標之間的移動向量。
於步驟S807中，處理單元12可根據計算結果獲取移動向量，判斷手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量是否小於一預設位移門檻值(例如為零)。當處理單元12判斷手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量小於預設位移門檻值，執行步驟S809。反之，處理單元12判斷手持式指向裝置10移動產生的指 向座標位移量大於預設位移門檻值，回到步驟S801。
於步驟S809中，處理單元12根據計算獲取的移動向量判斷手持式指向裝置10連續移動的方向是否不同。如圖9A與圖9B所示，處理單元12可根據對應參考點在數位影像中參考點影像115的成像位置，計算獲取影像擷取單元11中感測陣列的中心點”+”於映射在數位影像F5中對應顯示裝置的操作範圍111d中的指向座標往右移，而於後續擷取的數位影像F6中定義的操作範圍111e的指向座標所示，由右往左移，即表示手持式指向裝置10連續往左右移動。其中數位影像F6的擷取時間晚於數位影像F5。從而，處理單元12可判斷手持式指向裝置10連續移動的方向不同，而執行步驟S811。反之，若處理單元12判斷出手持式指向裝置10連續移動的方向相同，則執行步驟S801。
於步驟S811中，處理單元12使手持式指向裝置10進入鎖點定位模式，以使游標固定於顯示裝置20的畫面上。
值得注意的是，在手持式指向裝置10進入鎖點定位模式後，處理單元12可藉由判斷按鍵單元16的按壓狀態，使手持式指向裝置10離開鎖點定位模式。或者，處理單元12可藉由判斷出參考點21的位移變化，判斷手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量是否大於預設位移門檻值。處理單元12並可於判定手持式指向裝置10移動產生的指向座標位移量大於預設位移門檻值，使手持式指向裝置10離開鎖點定位模式。
此外，圖8僅用於描述手持式指向裝置10的一種進入鎖點定位模式的判斷方法，故圖8並非用以限定本發明。於所屬技術領域具通常知識者亦可依據實際運作需求，選擇判斷進入鎖點定位模式的方式。換言之，於實務上，步驟S807(即手持式指向裝置10的位移變化量)、步驟S809(即手持式指向裝置10的移動方向)可依據實際運作需求，選擇是否同時執行或僅執行其中之一。另，上述預設位移門檻值可依據實際手持式指向裝置10的應用自行設 定，本實施例並不限制。
〔手持式指向裝置之相對模式定位計算之另一實施例〕
本發明另提供一種根據計算的指向座標判斷參考點是否超出一操作範圍的方法，此方法可應用適用於上述實施例互動系統中的手持式指向裝置。請參照圖10並同時參照圖1以及圖11A到圖11D。圖10繪示本發明一實施例提供的邊界校正方法的流程示意圖。圖11A到圖11D分別繪示本發明實施例提供的手持式指向裝置移動時感測的參考點位置變化與游標在顯示裝置的位置變化的示意圖。
圖10所述執行於手持式指向裝置10的判斷參考點是否超出一操作範圍的方法可以韌體程式設計方式來實現，並透過手持式指向裝置10的處理單元12來執行。處理單元12可例如為微控制器或嵌入式控制器等處理晶片設置於手持式指向裝置10，但本實施例並不限制。
圖11A到圖11D所示位於第一數位影像F1中的操作範圍111是以預設顯示比例對應於顯示裝置20。如圖11A到圖11D所示，操作範圍111是界於沿顯示裝置20的第一軸向DE1的第一軸上限值Y_MAX及第一軸向DE1的第一軸下限值Y_MIN之間以及界於沿顯示裝置20的第二軸向DE2的第二軸上限值X_MAX及第二軸向DE2的第二軸下限值X_MIN之間的區域。
所述第一軸上限值Y_MAX對應於顯示裝置20的第一顯示側邊201。所述第一軸下限值Y_MIN對應於顯示裝置20的第二顯示側邊203。所述第二軸上限值X_MAX對應於顯示裝置20的第三顯示側邊205。所述第二軸下限值X_MIN對應於顯示裝置20的第四顯示側邊207。
圖10所述的方法可適用在執行圖3與圖5中根據參考點影像117於第一數位影像F1的成像位置並利用操作範圍111的中心點1111作為原點計算出手持式指向裝置10的第一指向座標之 後，即判斷第一指向座標是否超出對應顯示裝置20顯示範圍的操作範圍111。所述第一指向座標於本實施例中包括第一軸座標及第二軸座標。第一軸座標坐落於第一軸向DE1上，而第二軸座標坐落於第二軸向DE2上。
首先，於步驟S1001中，手持式指向裝置10的處理單元12根據第一指向座標，判斷第一指向座標是否超出第一數位影像F1中的操作範圍111外。也就是，處理單元12根據第一指向座標判斷影像擷取單元11中感測陣列的中心(即中心點”+”)是否位於第一數位影像F1中對應顯示裝置20的操作範圍111外。
當處理單元12判定第一指向座標位於操作範圍111外時，執行步驟S1005。反之，當處理單元12判定第一指向座標位於第一數位影像F1中的操作範圍111內時，執行步驟S1003。
於步驟S1003中，處理單元12根據第一指向座標產生對應控制游標33位於顯示裝置20的游標參數。處理單元12並透過通訊單元13輸出對應第一指向座標的游標參數至顯示裝置20，以使游標33位於顯示裝置20畫面上相對應的位置。
而於步驟S1005中，處理單元12根據第一指向座標判斷第一指向座標的第一軸座標是否大於操作範圍111的第一軸上限值Y_MAX。當處理單元12判定第一指向座標的第一軸座標 (例如圖11A之)大於操作範圍111的第一軸上限值Y_MAX時，執行步驟S1007。反之，當處理單元12判定第一指向座標的第一軸座標小於操作範圍111的第一軸上限值Y_MAX時，執行步驟S1009。
於步驟S1007中，如圖11A所示，處理單元12透過通訊單元13輸出游標參數使游標33於第一軸向DE1的移動方向是固定於顯示裝置20的第一顯示側邊201而游標33於第二軸向DE2的移動方向則根據第一指向座標的第二軸座標(例如根據圖11A中第二軸座標x1)來定位。隨後，處理單元12執行步驟S1013。
於步驟S1009中，處理單元12根據第一指向座標判斷第一指向座標的第一軸座標是否小於操作範圍111的第一軸下限值Y_MIN。當處理單元12判定第一指向座標的第一軸座標(例如圖11B之)小於操作範圍111的第一軸下限值Y_MIN時，執行步驟1011。反之，當處理單元12判定第一指向座標的第一軸座標大於操作範圍111的第一軸下限值Y_MIN時，執行步驟1013。
於步驟S1011中，如圖11B所示，處理單元12透過通訊單元13輸出游標參數使游標33於第一軸向DE1的移動方向是固定於第二顯示側邊203。而游標33於第二軸向DE2的移動方向則根據第一指向座標的第二軸座標(例如根據圖11B中第二軸座標)來定位。隨後，處理單元12執行步驟S1013。
於步驟S1013中，處理單元12根據第一指向座標判斷第一指向座標的第二軸座標是否大於操作範圍111的第二軸上限值X_MAX。當處理單元12判定第一指向座標的第二軸座標(例如圖11C之)大於操作範圍111的第二軸上限值X_MAX時，執行步驟S1015。反之，當處理單元12判定第一指向座標的第二軸座標小於操作範圍111的第二軸上限值X_MAX時，執行步驟S1017。
於步驟S1015中，如圖11C所示，處理單元12透過通訊單元13輸出游標參數使游標33於第二軸向DE2的移動方向是固定於第三顯示側邊205。而游標33於第一軸向DE1的移動方向則根據第一指向座標的第一軸座標(例如根據圖11C中第一軸座標y1)來定位。
而於步驟S1017中，處理單元12判定出第一指向座標的第二軸座標(例如圖11D之)超出操作範圍111的第二軸下限值X_MIN，並透過通訊單元13輸出游標參數使游標33於第二軸向DE2的移動方向是固定於第四顯示側邊207。而游標33於第一軸 向DE1的移動方向則根據第一指向座標的第一軸座標(例如根據圖11D中第一軸座標y1)來定位。
簡言之，圖10之方法適用於執行根據數位影像計算指向座標之後，以判斷游標是否會位於顯示裝置20的顯示範圍外。此外，圖10之方法並會於游標33可能超出對應顯示裝置20的顯示範圍的一邊界時，藉由固定游標33於該邊界，完成邊界座標校正程序。
值得注意的是，本實施例僅用第一指向座標來做說明游標邊界校正方式，但於實務上手持式指向裝置的處理單元可在根據數位影像(例如第二數位影像與第三數位影像)獲取對應參考點位置的指向座標(例如第二指向座標與第三指向座標)後，利用圖10之方法對應檢測計算的指向座標是否超出數位影像中的操作範圍，並於超出操作範圍進行邊界校正。
圖10僅用於描述手持式指向裝置10的一種進行邊界校正的方法，故圖10並非用以限定本發明。於所屬技術領域具通常知識者亦可依據實際運作需求，根據顯示裝置20的顯示範圍設定第一數位影像的操作範圍111，亦即第一軸上限值Y_MAX、第一軸下限值Y_MIN、第二軸上限值X_MAX以及第二軸下限值X_MIN。
〔手持式指向裝置的游標定位方法之又一實施例〕
由上述的實施例，本發明還可歸納出一種游標定位方法，此方法可應用適用於上述實施例互動系統中的手持式指向裝置。請參照圖12並同時參照圖1以及2，圖12繪示本發明又一實施例提供的手持式指向裝置游標定位方法的流程示意圖。
圖12所述執行於手持式指向裝置10的游標定位法可以韌體程式設計方式來實現，並透過手持式指向裝置10的處理單元12來執行。
於步驟S1201中，手持式指向裝置10的影像擷取單元11會在第一時間擷取參考點21的第一數位影像，以供處理單元12根據參考點21在第一數位影像的成像位置計算手持式指向裝置10 指向顯示裝置20的第一指向座標。處理單元12並依據第一指向座標對應將游標23的顯示位置固定在第一指向座標，以使手持式指向裝置10進入鎖點定位模式。
進一步地說，處理單元12可根據第一指向座標產生對應控制游標23位於顯示裝置20的顯示位置的游標參數。更具體地說，處理單元12可以是透過通訊單元13固定輸出對應第一指向座標的游標參數或是不輸出任何游標參數至顯示裝置20，使游標23固定於第一指向座標。游標23的詳細計算定位方式游標位置控制方式與前述實施例相同，故不再贅述。
於步驟S1203中，處理單元12隨後在第二時間使手持式指向裝置10離該鎖點定位模式。處理單元12會在第二時間驅動影像擷取單元11擷取參考點21的第二數位影像，以根據參考點21在第二數位影像的成像位置計算手持式指向裝置10指向顯示裝置20的第二指向座標。其中所述第二時間是在第一時間之後，亦即，第二數位影像的擷取時間晚於第一數位影像的擷取時間。
於步驟S1205中，處理單元12根據第一指向座標與第二指向座標計算第一指向座標與第二指向座標之間的第一移動向量。
接著，於步驟S1207中，處理單元12根據第一移動向量計算產生單位補償向量。處理單元12可如前述實施例所述根據預設的校正次數或校正時間來計算單位補償向量。例如手持式指向裝置10可藉由將第一移動向量除以校正次數或校正時間，產生單位補償向量。所述校正次數或校正時間可以是根據影像取樣頻率或預設時間來設定。
接著，於步驟S1209中，處理單元12會在第三時間驅動影像擷取單元11擷取參考點21的第三數位影像，以根據參考點21在第三數位影像的成像位置計算手持式指向裝置10指向顯示裝置20的第三指向座標。處理單元12並會在第三時間啟動前述的指向座標校正程序，並以相對定位模式計算游標23定位。其中第三時 間是在第二時間之後，亦即第三數位影像的擷取時間晚於第二數位影像的擷取時間。
於步驟S1211中，處理單元12會同時在第三時間計算第三指向座標與第二指向座標之間的第二移動向量。處理單元12可以透過計算第三指向座標與第二指向座標之間位移距離，以獲得第二移動向量。
於步驟S1213中，手持式指向裝置10隨後根據第一指向座標、單位補償向量與第二移動向量計算游標23在該第三時間的於顯示裝置20的顯示位置。具體地說，手持式指向裝置10會根據計算結果相對應地產生控制游標23移動的游標參數。處理單元12透過通訊單元13以無線方式將游標參數傳送至顯示裝置20，以對應控制游標23於第三時間在顯示裝置20畫面上的顯示位置。
隨後，手持式指向裝置10在第四時間完成執行相對定位模式，並在第四時間以絕對定位模式計算游標定位。於步驟S1215中，處理單元12在第四時間擷取參考點21的第四數位影像，以根據參考點21在第四數位影像的成像位置計算手持式指向裝置10指向顯示裝置20的第四指向座標。其中第四時間是在第三時間之後，亦即，第四數位影像的擷取時間晚於第三數位影像的擷取時間。而第四時間與第三時間之間的時間長度則可依據上述校正次數或校正時間來配置。所述相對定位模式的具體執行方式與前述實施例相同，故不再贅述。
於步驟S1217中，處理單元12會依據第四指向座標計算該游標在第四時間的於顯示裝置20的顯示位置。
於步驟S1219中，處理單元12根據計算結果產生並透過通訊單元13輸出對應控制游標23在第四時間的顯示位置的游標參數。手持式指向裝置10並以無線方式將游標參數傳送至顯示裝置20，以對應控制游標23於第四時間在顯示裝置20畫面上的顯示位置。
值得一提的是，處理單元12會將所計算出第一指向座標、第二指向座標、第三指向座標、第四指向座標、第一移動向量、第二移動向量以及單為補償向量分別記錄於儲存單元15。此外，於所屬技術領域具通常知識者亦可依據實際運作需求，利用韌體設計方式加入圖10所述之判斷參考點21是否超出操作範圍的方法於處理單元12。也就是，處理單元12可在計算出第一指向座標、第二指向座標、第三指向座標以及第四指向座標時，自動根據該等指向座標的第一軸座標與第二軸座判斷參考點21是否超出操作範圍，藉以避免游標23超出顯示裝置20的畫面。要說明的是，圖12僅用於描述手持式指向裝置10的一種游標定位方法，故圖12並非用以限定本發明。
〔手持式指向裝置的游標定位方法之再一實施例〕
由上述的實施例，本發明還可歸納出一種游標定位方法，此方法可應用適用於上述實施例互動系統中的手持式指向裝置。請參照圖13並同時參照1以及圖2，圖13繪示本發明再一實施例提供的手持式指向裝置游標定位方法的流程示意圖。
圖13所述執行於手持式指向裝置10的游標定位法可以韌體程式設計方式來實現，並透過手持式指向裝置10的處理單元12來執行。
於步驟S1301中，手持式指向裝置10的影像擷取單元11會在第一時間擷取對應參考點21的第一數位影像，以計根據參考點21在第一數位影像的成像位置計算產生手持式指向裝置10指向顯示裝置20的第一指向座標。手持式指向裝置10並依據第一指向座標對應將游標23的顯示位置固定在第一指向座標，以進入鎖點定位模式。
於步驟S1303中，影像擷取單元11隨後會在第二時間擷取參考點21的第二數位影像，以根據參考點21在第二數位影像的成像位置計算手持式指向裝置10指向顯示裝置20的第二指向座 標，使手持式指向裝置10離該鎖點定位模式。所述第二時間是在第一時間之後，亦即第二數位影像的擷取時間晚於第一數位影像的擷取時間。
於步驟S1305中，手持式指向裝置10的處理單元12根據第一指向座標與第二指向座標計算第一指向座標與第二指向座標之間的第一移動向量。
接著，於步驟S1307中，處理單元12會根據第一移動向量計算產生單位補償向量。手持式指向裝置10可如前述實施例所述根據預設的校正次數或校正時間來計算單位補償向量。例如手持式指向裝置10可藉由將第一移動向量除以校正次數或校正時間，產生單位補償向量。
接著，於步驟S1309中，處理單元12會在第二時間之後的後續移動時，基於第一指向座標為起始點，根據單位補償向量並配合手持式指向裝置10的移動產生的指向座標位移量進行游標23的定位計算。具體地說，處理單元12會在第三時間啟動前述的指向座標校正程序，使手持式指向裝置10以相對定位模式計算游標23定位。所述相對定位模式的具體執行方式與前述實施例相同，故不再贅述。
於步驟S1311中，處理單元12會根據計算結果相對應地產生控制游標23移動的游標參數。處理單元12並透過通訊單元13以無線方式將游標參數傳送至顯示裝置20，以對應控制游標23於第三時間在顯示裝置20畫面上的顯示位置。
值得注意的是，圖13僅用於描述手持式指向裝置10的一種游標定位方法，並非用以限定本發明。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，本發明實施例提供一種手持式指向裝置的游標定位方法，此游標定位方法可主動透過偵測參考點於數位影像的成像位置計算手持式指向裝置的移動變化，判斷手持式指向裝置是 否進入鎖點定位模式。所述游標定位方法並可在手持式指向裝置離開鎖點定位模式時，可藉由在手持式指向裝置離開鎖點定位模式時，主動透過切換游標定位模式於絕對定位或相對定位模式，來避免發生跳點情況。
此外，所述游標定位方法並可在偵測到游標可能因參考點超出數位影像的操作範圍時，而超出顯示裝置的顯示邊界時，對參考點的絕對定位座標進行邊界校正。
據此，本發明提供的游標定位方法可藉由主動根據手持式指向裝置的運作模式，對應校正所偵測到參考點的絕對定位座標，同時，亦可維持手持式指向裝置的指向性，進而可提高使用者操作上的便利性與穩定。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
S301~S319‧‧‧步驟流程

Claims (31)

  1. 一種手持式指向裝置的游標定位方法，包括：擷取一參考點的一第一數位影像，以根據該參考點在該第一數位影像中的成像位置計算一第一指向座標；依據該第一指向座標產生對應控制一游標位於一顯示裝置的一游標參數；當該手持式指向裝置進入一鎖點定位模式時，記錄該第一指向座標，並使該游標固定於該第一指向座標；當該手持式指向裝置離開該鎖點定位模式時，擷取該參考點的一第二數位影像，以根據該參考點在該第二數位影像中的成像位置計算一第二指向座標，並對應產生該第一指向座標與該第二指向座標之間的一移動向量；以及根據該移動向量與該第一指向座標計算游標定位，以補償該第一指向座標與該第二指向座標之間的偏移量，並根據計算結果相對應地產生控制該游標移動的該游標參數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中根據該移動向量與該第一指向座標計算游標定位的該步驟中，包括：啟動一指向座標校正程序，使該手持式指向裝置以一相對定位模式計算游標定位，其中該相對定位模式是該手持式指向裝置於後續移動時，基於該第一指向座標作為起始點，並配合該移動向量與該手持式指向裝置移動產生的一指向座標位移量進行該游標的定位計算，其中該指向座標位移量是該手持式指向裝置在連續時間所計算二個指向座標的位移量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的游標定位方法，其中該相對定位模式執行的步驟，包括：a)設定一校正次數為N、一補償向量為C以及一起始點座標，其中C為該移動向量除以N，該起始點座標為該第一指向座標；b)計算該手持式指向裝置移動產生的該指向座標位移量； c)計算該起始點座標、該手持式指向裝置的該指向座標位移量與C的總和，以獲取一相對指向座標；d)根據該相對指向座標，產生並輸出對應控制該游標位於該顯示裝置的該游標參數；e)設定該起始點座標為該相對指向座標及執行N-1；f)判斷N是否等於零；以及g)若N不等於零時，則回到步驟b)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的游標定位方法，其中該相對定位模式執行的該步驟更包括：h)若N等於零時，則使該手持式指向裝置以一絕對定位模式計算游標定位。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的游標定位方法，其中N是根據擷取該參考點的一影像取樣頻率來設定。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的游標定位方法，其中該影像取樣頻率是根據一使用者決定的一預設校正時間來設置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中在該手持式指向裝置進入該鎖點定位模式的該步驟中，包括：該手持式指向裝置固定輸出該游標參數，以使該游標固定於該顯示裝置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中在該手持式指向裝置進入該鎖點定位模式的該步驟中，包括：該手持式指向裝置不輸出該游標參數，以使該游標固定於該顯示裝置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中該手持式指向裝置進入該鎖點定位模式是在計算出該手持式指向裝置移動產生的一指向座標位移量小於一預設位移門檻值。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中該手持式指向裝置進入該鎖點定位模式是在計算出該手持式指向裝置移動產 生的一指向座標位移量小於一預設位移門檻值且該手持式指向裝置連續移動的方向不同。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中該手持式指向裝置離開該鎖點定位模式是於計算該手持式指向裝置移動產生的一指向座標位移量大於一預設位移門檻值。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中該手持式指向裝置進入該鎖點定位模式及離開該鎖點定位模式是分別透過按壓控制該手持式指向裝置的一按鍵單元。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的游標定位方法，其中在計算出該第一指向座標之後，還包括：判斷該第一指向座標是否超出該第一數位影像中的一操作範圍外；其中該第一指向座標位包括一第一軸座標及一第二軸座標，該操作範圍是以一預設顯示比例對應於該顯示裝置，且該操作範圍是界於一第一軸上限值及一第一軸下限值之間以及界於一第二軸上限值及一第二軸下限值之間的區域，該第一軸上限值對應於該顯示裝置的一第一顯示側邊，該第一軸下限值對應於該顯示裝置的一第二顯示側邊，該第二軸上限值對應於該顯示裝置的一第三顯示側邊，該第二軸下限值對應於該顯示裝置的一第四顯示側邊。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的游標定位方法，其中於判斷該第一指向座標是否超出該操作範圍外的該步驟中，包括：當該第一軸座標大於該第一軸上限值時，該手持式指向裝置輸出該游標參數使該游標於第一軸移動方向是固定於該第一顯示側邊；當該第一軸座標小於該第一軸下限值時，該手持式指向裝置輸出該游標參數使該游標於第一軸移動方向是固定於該第二顯示側邊；當該第二軸座標大於該第二軸上限值時，該手持式指向裝置 輸出該游標參數使該游標於第二軸移動方向是固定於該第三顯示側邊；以及當該第二軸座標小於該第二軸下限值時，該手持式指向裝置輸出該游標參數使該游標於第二軸移動方向是固定於該第四顯示側邊。
  15. 一種手持式指向裝置的游標定位方法，包括：擷取一參考點的一第一數位影像，以根據該參考點在該第一數位影像中的成像位置計算一第一指向座標；依據該第一指向座標產生對應控制一游標位於一顯示裝置的一游標參數；當該手持式指向裝置進入一鎖點定位模式時，記錄該第一指向座標，並使該游標固定於該顯示裝置；當該手持式指向裝置離開該鎖點定位模式時，使該手持式指向裝置於後續移動時，基於該第一指向座標作為起始點，並配合該手持式指向裝置的移動產生的一指向座標位移量進行該游標的定位計算；以及根據計算結果相對應地產生控制該游標移動的該游標參數。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的游標定位方法，其中計算該游標定位的該步驟中，包括：該手持式指向裝置在離開該鎖點定位模式時，擷取該參考點的一第二數位影像，並根據該參考點在該第二數位影像的成像位置及該第一指向座標計算一移動向量；以及啟動一指向座標校正程序，使該手持式指向裝置以一相對定位模式計算游標定位，其中該相對定位模式是該手持式指向裝置於後續移動時，基於該第一指向座標作為起始點，並配合該移動向量與該手持式指向裝置移動產生的該指向座標位移量進行該游標的定位計算。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的游標定位方法，其中該相對定 位模式執行的步驟，包括：a)設定一校正次數為N、一補償向量為C以及一起始點座標，其中C為該移動向量除以N，該起始點座標為該第一指向座標；b)計算該手持式指向裝置移動產生的該指向座標位移量；c)計算該起始點座標、該手持式指向裝置的該指向座標位移量與C的總和，以獲取一相對指向座標；d)根據該相對指向座標，產生並輸出對應控制該游標位於該顯示裝置的該游標參數；e)設定該起始點座標為該相對指向座標及執行N-1；f)判斷N是否等於零；以及g)若N不等於零時，則回到步驟b)。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的游標定位方法，其中在該手持式指向裝置進入該鎖點定位模式的該步驟中，包括：該手持式指向裝置固定輸出該游標參數，以使該游標固定於該顯示裝置。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的游標定位方法，其中在該手持式指向裝置進入該鎖點定位模式的該步驟中，包括：該手持式指向裝置不輸出該游標參數，以使該游標固定於該顯示裝置。
  20. 一種手持式指向裝置的游標定位方法，包括：在一第一時間產生一第一指向座標，並依據該第一指向座標對應將一游標的一顯示位置固定在該第一指向座標；在一第二時間產生一第二指向座標，其中該第二時間是在該第一時間之後；計算該第一指向座標與該第二指向座標之間的一第一移動向量；根據該第一移動向量產生一單位補償向量； 在一第三時間產生一第三指向座標，其中該第三時間是在該第二時間之後；計算該第三指向座標與該第二指向座標之間的一第二移動向量；以及根據該第一指向座標、該單位補償向量與該第二移動向量計算該游標在該第三時間的該顯示位置。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的游標定位方法，還包括：在一第四時間產生一第四指向座標，其中該第四時間是在該第三時間之後；依據該第四指向座標計算該游標在該第四時間的該顯示位置；以及產生對應控制該游標在該第四時間的該顯示位置的一游標參數。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的游標定位方法，其中根據該第一指向座標、該單位補償向量與該第二移動向量計算該游標在該第三時間的該顯示位置的該步驟中，包括：於該第三時間啟動一指向座標校正程序，使該手持式指向裝置以一相對定位模式計算游標定位，其中該相對定位模式是該手持式指向裝置於後續移動時，基於該第一指向座標作為起始點，並配合該單位補償向量與該第二移動向量進行該游標在該第三時間的定位計算。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的游標定位方法，其中該相對定位模式執行的步驟，包括：a)設定一校正次數為N、該單位補償向量為C以及一起始點座標，其中C為該第一移動向量除以N，且該起始點座標為該第一指向座標；b)根據該第三指向座標計算該第二移動向量；c)計算該起始點座標、該第二移動向量與C的總和，以獲取 一相對指向座標；d)根據該相對指向座標，產生並輸出對應控制該游標在該第三時間的該顯示位置的一游標參數；e)設定該起始點座標為該相對指向座標及執行N-1；f)判斷N是否等於零；以及g)若N不等於零時，則回到步驟b)。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的游標定位方法，其中在該第一時間將該游標的該顯示位置固定在該第一指向座標的該步驟中，包括：使該手持式指向裝置在固定輸出對應控制該游標的該顯示位置於該第一指向座標的一游標參數，以使該游標在該第一時間固定於該第一指向座標。
  25. 如申請專利範圍第20項所述的游標定位方法，其中在該第一時間將該游標的該顯示位置固定在該第一指向座標的該步驟中，包括：不輸出對應控制該游標的該顯示位置於該第一指向座標的一游標參數，以使該游標在該第一時間固定於該第一指向座標。
  26. 如申請專利範圍第20項所述的游標定位方法，其中在產生該第一指向座標的該步驟之後，還包括：判斷該第一指向座標是否超出該第一數位影像中的一操作範圍外；其中該第一指向座標位包括一第一軸座標及一第二軸座標，該操作範圍是以一預設顯示比例對應於一顯示裝置，且該操作範圍是界於一第一軸上限值及一第一軸下限值之間以及界於一第二軸上限值及一第二軸下限值之間的區域，該第一軸上限值對應於該顯示裝置的一第一顯示側邊，該第一軸下限值對應於該顯示裝置的一第二顯示側邊，該第二軸上限值對應於該顯示裝置的一第三顯示側邊，該第二軸下限值對應於該顯示裝置的一第四顯示側邊。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的游標定位方法，其中在判斷該第一指向座標是否超出該操作範圍外的該步驟中，包括：當該第一軸座標大於該第一軸上限值時，該手持式指向裝置輸出控制該游標的該顯示位置的一游標參數使該游標於第一軸移動方向是固定於該第一顯示側邊；當該第一軸座標小於該第一軸下限值時，該手持式指向裝置輸出該游標參數使該游標於第一軸移動方向是固定於該第二顯示側邊；當該第二軸座標大於該第二軸上限值時，該手持式指向裝置輸出該游標參數使該游標於第二軸移動方向是固定於該第三顯示側邊；以及當該第二軸座標小於該第二軸下限值時，該手持式指向裝置輸出該游標參數使該游標於第二軸移動方向是固定於該第四顯示側邊。
  28. 一種手持式指向裝置的游標定位方法，包括：在一第一時間產生一第一指向座標以進入一鎖點定位模式，並將一游標的一顯示位置固定在該第一指向座標；在一第二時間產生一第二指向座標，以離開該鎖點定位模式，其中該第二時間是在該第一時間之後；計算該第一指向座標與該第二指向座標之間的一第一移動向量；根據該第一移動向量產生一單位補償向量；以及在該第二時間之後的後續移動時，基於該第一指向座標為起始點，根據該單位補償向量並配合該手持式指向裝置的移動產生的一指向座標位移量進行該游標的定位計算。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的游標定位方法，其中在進行該游標該第二時間之後的定位計算的該步驟之後，包括：根據計算結果相對應地產生控制該游標的該顯示位置的一游 標參數。
  30. 如申請專利範圍第28項所述的游標定位方法，其中在該第二時間之後進行該游標的定位計算的該步驟中，包括：在一第三時間，啟動一指向座標校正程序，使該手持式指向裝置以一相對定位模式計算游標定位，其中該相對定位模式是該手持式指向裝置於該第二時間之後的後續移動時，基於該第一指向座標作為起始點，並配合該單位補償向量與該手持式指向裝置的移動產生的該指向座標位移量進行該游標在該第三時間的定位計算，其中該指向座標位移量是指該手持式指向裝置在連續時間所計算二個指向座標的位移量。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的游標定位方法，其中該相對定位模式執行的步驟，包括：a)設定一校正次數為N、該單位補償向量為C以及一起始點座標，其中C為該第一移動向量除以N，該起始點座標為該第一指向座標；b)計算該手持式指向裝置的該指向座標位移量；c)計算該起始點座標、該手持式指向裝置的該指向座標位移量與C的總和，以獲取一相對指向座標；d)根據該相對指向座標，產生並輸出對應控制該游標位於該顯示裝置的一游標參數；e)設定該起始點座標為該相對指向座標及執行N-1；f)判斷N是否等於零；以及g)若N不等於零時，則回到步驟b)。
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