TWI489352B - 光學觸控定位方法、系統及光學觸控定位器 - Google Patents

光學觸控定位方法、系統及光學觸控定位器 Download PDF

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Description

光學觸控定位方法、系統及光學觸控定位器
本發明是有關於一種觸控辨識方法，特別是指一種與光學編碼技術有關的光學觸控定位方法。
光學辨識碼(Optical Identification，以下簡稱OID)技術可透過油墨印刷，將數位資訊隱藏在一印刷品中，並透過一光學辨識筆的光學及影像處理技術，讀取隱藏在印刷品中的數位資訊。例如現有市面上販售的點讀筆，其可點讀一書本頁面上以OID技術印刷在一圖案下方的透明OID碼，並對照所讀取的OID碼，由點讀筆發出相對應的語音或音樂，以達到教學或娛樂的目的。除此之外，並未見到將該OID技術應用在觸控定位的領域。
因此，本發明的目的在於提供一種將光學辨識碼技術應用於觸控定位的光學觸控定位方法、系統及光學觸控定位器。
於是本發明一種光學觸控定位方法，應用於一光學觸控定位器，並包含：該光學觸控定位器擷取一觸控 面的一局部影像，該局部影像中包含有複數定位點及資訊點，該等定位點界定複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，該資訊點隱含該觸控區的一預定角落之該定位點的位置資訊；及該光學觸控定位器判斷該局部影像的一中心點位於那一觸控區，並解讀該觸控區內的該資訊點，以獲得該預定角落之該定位點的位置資訊。
較佳地，該觸控面印有複數呈矩陣排列的定位點以及複數資訊點，該等定位點以縱向及橫向的虛擬邊線相連而界定出複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，且一具有一顯示器的電子裝置中記錄有該觸控面的四個角落的定位點的位置資訊，以及該四個位置資訊所界定的一觸控範圍；且該步驟(B)還包含：該光學觸控定位器提供該中心點所在的該觸控區的該位置資訊給該電子裝置，且該電子裝置根據該觸控面的該觸控範圍與該顯示器的一解析度的一對應關係，找出該顯示器上與該中心點所在的該觸控區的位置資訊相對應的一座標位置。
較佳地，該光學觸控定位方法還包含步驟(C)：該光學觸控定位器計算相鄰兩個定位點的一間距，並根據該間距及該預定角落的該定位點的位置資訊，求得該中心點在該觸控區的一實際位置。
較佳地，該觸控面印有複數呈矩陣排列的定位點以及複數資訊點，該等定位點以縱向及橫向的虛擬邊線相連而界定出複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，且一具有一顯示器的電子裝置中記錄有該觸控面的四 個角落的定位點的位置資訊，且該光學觸控定位方法還包含步驟(D)：該光學觸控定位器提供該實際位置給該電子裝置，且該電子裝置根據該四個位置資訊所界定的一觸控範圍與該顯示器的一解析度的一對應關係，找出該顯示器上與該實際位置相對應的一精確位置。
再者，本發明實現上述方法的一種光學觸控定位系統，包括一光學觸控定位器及一電子裝置。該光學觸控定位器擷取一觸控面的一局部影像，該局部影像中包含有複數定位點及資訊點，該等定位點界定複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，該資訊點隱含該觸控區的一預定角落之該定位點的位置資訊，該光學觸控定位器並判斷該局部影像的一中心點位於那一觸控區，並解讀該觸控區內的該資訊點，以獲得該預定角落之該定位點的位置資訊；該電子裝置具有一顯示器，且記錄有該觸控面的四個角落的定位點的位置資訊，其接收該光學觸控定位器提供的該中心點所在的該觸控區的位置資訊，並根據該四個位置資訊所界定的一觸控範圍與該顯示器的一解析度的一對應關係，找出該顯示器上與該中心點所在的該觸控區的位置資訊相對應的一座標位置。
較佳地，該光學觸控定位器還進一步計算相鄰兩個定位點的一間距，並根據該間距及該預定角落的該定位點的位置資訊，求得該中心點在該觸控區的一實際位置，並提供該實際位置給該電子裝置，且該電子裝置根據該觸控面的該觸控範圍與該顯示器的該解析度的該對應關係 ，找出該顯示器上與該實際位置相對應的一精確位置。
此外，本發明一種光學觸控定位器，包括一影像擷取單元及一解碼單元。該影像擷取單元擷取一觸控面的一局部影像，該局部影像中包含有複數定位點及資訊點，該等定位點界定複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，該資訊點隱含該觸控區的一預定角落之該定位點的位置資訊；該解碼單元判斷該局部影像的一中心點位於那一觸控區，並解讀該觸控區內的該資訊點，以獲得該預定角落之該定位點的位置資訊。
較佳地，該光學觸控定位器還包括與該解碼單元電連接的一通訊介面，其可與一電子裝置進行有線或無線通訊，以傳送該中心點所在的該觸控區的該位置資訊給該電子裝置。
較佳地，該光學觸控定位器還包括一與該解碼單元電連接的計算單元，其計算相鄰兩個定位點的一間距，並根據該間距及該預定角落的該定位點的位置資訊，求得該中心點在該觸控區的一實際位置。
較佳地，該計算單元根據該影像擷取單元的解析度，計算該中心點所在的該觸控區的該預定角落的該定位點在該局部影像中的一畫素座標，以及計算該中心點在該局部影像中的一畫素座標，並將兩者座標相減，以求得該中心點與該定位點之間的一畫素差距，而確定該中心點在該觸控區中的該實際位置是該預定角落的該定位點再加上該畫素差距。
或者，較佳地，該計算單元根據相鄰兩個定位點之間的一距離，計算該中心點所在的觸控區的該預定角落的該定位點與該中心點在X軸方向及Y軸方向的一距離百分比，以確定該中心點的該實際位置是與該預定角落的該定位點相距該距離分別乘上X軸方向及Y軸方向的該距離百分比的位置。
較佳地，該光學觸控定位器還包括一與該計算單元電連接的通訊介面，其可與一電子裝置進行有線或無線通訊，以傳送該中心點所在的該觸控區的位置資訊或該實際位置給該電子裝置。
本發明藉由光學觸控定位器可初步定位出所擷取的局部影像的中心點是落在局部影像中的那一個觸控區，也就是中心點在顯示器上的概略位置，也可視實際需求，再進一步定位出中心點在該觸控區內的實際位置，也就是微調中心點的位置，使中心點能對應到顯示器上的精確位置，達到本發明藉由光學技術進行觸控定位的功效。
2‧‧‧光學觸控定位器
3‧‧‧電子裝置
4‧‧‧光學觸控筆
10‧‧‧觸控面
11‧‧‧局部影像
21‧‧‧影像擷取單元
22‧‧‧解碼單元
23‧‧‧計算單元
24‧‧‧通訊介面
30‧‧‧顯示器
31‧‧‧處理單元
100‧‧‧光學觸控定位系統
S61~S64‧‧‧步驟
P、Po‧‧‧定位點
T、To‧‧‧觸控區
I‧‧‧資訊點
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明光學觸控定位系統的一較佳實施例的主要構件示意圖；圖2是一光學觸控面的示意圖，其上印有由複數定位點所界定的複數觸控區，每個觸控區內印有資訊點；圖3是本發明較佳實施例的電子裝置的一顯示器的解析 度示意圖；圖4是圖2顯示的觸控面的一局部影像放大示意圖；圖5是本發明較佳實施例的光學觸控定位器的主要電路方塊圖；圖6是本發明光學觸控定位方法的一較佳實施例的主要流程圖；及圖7說明圖4的局部影像中的一觸控區與電子裝置的顯示器的一局部像素範圍的一對應關係。
參見圖1所示，本發明光學觸控定位系統100用以辨識在一觸控面10上的一觸控點位置，以執行相對應的顯示或動作。其一較佳實施例主要包括一光學觸控定位器2及一電子裝置3。光學觸控定位器2可以被設置在一筆桿內而構成一光學觸控筆4，其用以擷取如圖2所示的一觸控面10上的一局部影像。觸控面10上印有複數呈矩陣排列的定位點P，該等定位點P界定出複數觸控區T，例如圖1所示100x50(=5000)個觸控區T。每個觸控區T內印有複數個或至少一個資訊點I，其中可使用例如OID編碼或其它光學編碼隱含該觸控區T的一預定角落，例如左上方的定位點的位置資訊。且該位置資訊亦代表該觸控區T在觸控面10上的座標位置，例如以位置資訊(1,1)表示第1列第1個觸控區，以位置資訊(1,2)表示第1列第1個觸控區等，以此類推。
電子裝置3具有一顯示器30，且其一處理單元 31中預先記錄有觸控面10的四個角落的定位點P的位置資訊，亦即(1,1)、(100,1)、(1,50)、(100,50)，因此其處理單元31可根據該四個位置資訊確定觸控面10的一觸控範圍，並產生該觸控範圍與顯示器30的解析度，例如1000(像素)x500(像素)之間的一對應關係，例如座標(1,1)的定位點P會被對應到顯示器30的座標(1,1)處的像素，座標(1,1)的觸控區T則對應到顯示器30的座標(0~10,0~10)範圍內的像素。同理，座標(100,1)的定位點P會被對應到顯示器30的座標(1000,1)處的像素，座標(100,1)的觸控區T則對應到顯示器30的座標(990~1000,0~10)範圍內的像素等。
且如圖5所示，光學觸控定位器2主要包括一影像擷取單元21、一與影像擷取單元21電連接的解碼單元22、一與解碼單元22電連接的計算單元23及一與計算單元23電連接的通訊介面24。因此，本發明光學觸控定位方法的第一較佳實施例如圖6的步驟S61，當光學觸控筆4接觸觸控面10，而透過影像擷取單元21，例如CCD鏡頭，擷取觸控面10的一局部影像時，由於鏡頭範圍通常大於觸控面10上的一個觸控區的範圍，所以如圖7所示，該局部影像11中會包含由複數個定位點P界定出的複數個完整或局部觸控區T。影像擷取單元21並將局部影像11提供給解碼單元22。
然後，參考圖3、圖4、圖5及圖7，如圖6的步驟S62，解碼單元22會判斷該局部影像11的一中心點 C(即鏡頭的中心點)是位於局部影像11上的那一個觸控區，例如觸控區To，並解讀該觸控區To內的至少一資訊點I，以獲得該觸控區To的預定角落之定位點Po的位置資訊，例如圖4所示的座標(20,15)，該座標(20,15)亦代表中心點C所在之觸控區To的位置。再將座標(20,15)經由通訊介面24以有線或無線通訊方式提供給電子裝置3。則電子裝置3即可根據觸控面10的一觸控範圍與顯示器30的解析度之間的對應關係，將座標(20,15)轉換成顯示器30上相對應的一座標位置，即如圖3所示座標(200,150)處的像素，並顯示在顯示器30上或者根據該座標位置執行特定的動作。藉此，達到透過操作觸控面10控制電子裝置3的目的。且值得一提的是，在本實施例中可以省略計算單元23，亦即解碼單元22是直接將定位點P0的位置資訊傳送至通訊介面24。
但是，實際上，顯示器30上與觸控面10座標(20,15)相對應的觸控位置(200,150)是對應到光學觸控筆所接觸的該觸控區To的位置，而非光學觸控筆的確切觸控點位置。因為觸控區To的位置是以其預定角落的定位點Po的座標位置來代表，然而定位點Po與觸控點(即影像中心點C)之間還相隔一段距離，若直接以定位點Po來代表中心點C的位置，則會與光學觸控筆4實際觸控位置有所出入，且定位點Po與觸控點(即影像中心點C)的距離會因觸控面10上觸控區T的大小(即觸控面10的解析度)而有所不同，因此當觸控區T越大時，觸控點(中心點C)會越偏離定 位點Po。
因此，為進一步改善一次定位不夠精確的情況，本發明光學觸控定位方法的第二較佳實施例是根據上述定位結果進行二次定位，亦即如圖6的步驟S63，由計算單元23進一步計算局部影像11中相鄰兩個定位點P的一間距，並根據該間距及該預定角落的該定位點Po的位置資訊，進一步計算中心點C與定位點Po的一距離，以求得中心點C在觸控區To的一實際位置。例如圖7所示，假設計算單元23已知影像擷取單元21(即CCD鏡頭)的解析度為320x240畫素(即局部影像11的範圍)，則計算單元23可以算出定位點Po在局部影像11中的畫素座標，例如(62,81)，以及算出中心點C在局部影像11中的畫素座標，例如(160,120)，並將兩者座標相減，即可得到中心點C與定位點P之間的一畫素差距為(98,39)個畫素，亦即兩者在X軸方向間隔了98個畫素，在Y軸方向間隔了39個畫素，因此即可得知中心點C在觸控區To中的一實際位置是從定位點Po座標位置(20,15)再加上(98,39)個畫素的距離。然後計算單元23將該實際位置(即定位點Po的位置資訊(20,15)及該畫素差距(98,39))經由通訊介面24傳送給電子裝置3。其中通訊介面24可以透過習知的通訊手段與電子裝置3進行有線或無線傳輸。
藉此，如圖6的步驟S64，當電子裝置3收到該中心點C的實際位置(即定位點Po的位置資訊(20,15)及該畫素差距(98,39))時，處理單元31執行一定位軟體程式並 進行以下步驟。首先處理單元31根據觸控面10的觸控範圍與顯示器30的解析度之間的對應關係得知，觸控面10中的一個觸控區T的範圍會對應到顯示器30的一個畫素範圍，例如圖7所示，觸控面10上座標(20,15)的觸控區To會對應到顯示器30的由四個像素座標(200,150)、(210,150)、(200,160)及(210,160)所界定的範圍(200~210,150~160)內的像素，亦即一個觸控區T會對應到顯示器的10x10個像素範圍。且由局部影像11中的兩個定位點P之間的距離，即畫素的數量，可以知道一個觸控區T的影像範圍是由例如123x123個畫素所構成。因此，處理單元31可以經由計算得知，觸控區T中平均12.3個畫素的距離會對應到顯示器30的一個像素，即123畫素/10像素。據此，處理單元31即可求得該畫素差距(98,39)在顯示器30上是相當於相差約(8,3)個像素，即98/12.3=7.96(四捨五入後為8)，39/12.3=3.17(四拾五入後為3)。因此，即可求得中心點C實際上在顯示器30上相對應的精確像素座標位置是(208,153)，即定位點Po在顯示器上的座標(200,150)往右移8個像素，再往下移3個像素，再將該中心點座標位置(208,153)(即觸控點的實際位置)顯示在顯示器30上，或者根據該座標位置執行特定的動作。
此外，光學觸控定位器2的計算單元23也可以計算局部影像11中的中心點C與定位點Po的距離百分比，例如中心點C與定位點Po在X軸方向的距離約為相鄰兩個定位點P之距離(即觸控區T的一邊長)的80%，且中 心點C與定位點Po在Y軸方向的距離約為相鄰兩個定位點P之距離(即觸控區的一邊長)的30%，並提供該中心點C的一實際位置(即定位點Po的位置資訊與該距離百分比資訊)給電子裝置3，則電子裝置3的處理單元31即可據以求得中心點C在顯示器30上與定位點Po在X軸方向相距8個像素(10x80%=8)，以及中心點C在顯示器30上與定位點Po在Y軸相距3個像素(10x30%=3)，而確定中心點C(即光學觸控筆的實際觸控點)是在顯示器30像素座標(208,153)的位置。
綜上所述，本實施例的光學觸控定位器2可以根據需求，初步定位(一次定位)出由觸控面10所擷取的局部影像11的中心點C是落在局部影像11中的那一個觸控區，也就是中心點C在顯示器30上的概略位置，也可以根據需求，再進一步定位(二次定位)出中心點C在該觸控區內的實際位置，也就是微調中心點C的位置，使中心點C能對應到顯示器上的精確位置，而達到本發明的目的及功效。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧光學觸控定位器
3‧‧‧電子裝置
4‧‧‧光學觸控筆
10‧‧‧觸控面
30‧‧‧顯示器
31‧‧‧處理單元
100‧‧‧光學觸控定位系統
P‧‧‧定位點
T‧‧‧觸控區
I‧‧‧資訊點

Claims (12)

  1. 一種光學觸控定位方法，應用於一光學觸控定位器，並包含：(A)該光學觸控定位器擷取一觸控面的一局部影像，該局部影像中包含有複數定位點及資訊點，該等定位點界定複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，該資訊點隱含該觸控區的一預定角落之該定位點的位置資訊；及(B)該光學觸控定位器判斷該局部影像的一中心點位於那一觸控區，並解讀該觸控區內的該資訊點，以獲得該預定角落之該定位點的位置資訊。
  2. 如請求項1所述的光學觸控定位方法，其中該觸控面印有複數呈矩陣排列的定位點以及複數資訊點，該等定位點以縱向及橫向的虛擬邊線相連而界定出複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，且一具有一顯示器的電子裝置中記錄有該觸控面的四個角落的定位點的位置資訊，以及該四個位置資訊所界定的一觸控範圍；且該步驟(B)還包含：該光學觸控定位器提供該中心點所在的該觸控區的該位置資訊給該電子裝置，且該電子裝置根據該觸控面的該觸控範圍與該顯示器的一解析度的一對應關係，找出該顯示器上與該中心點所在的該觸控區的位置資訊相對應的一座標位置。
  3. 如請求項1所述的光學觸控定位方法，還包含步驟 (C)：該光學觸控定位器計算相鄰兩個定位點的一間距，並根據該間距及該預定角落的該定位點的位置資訊，求得該中心點在該觸控區的一實際位置。
  4. 如請求項3所述的光學觸控定位方法，其中該觸控面印有複數呈矩陣排列的定位點以及複數資訊點，該等定位點以縱向及橫向的虛擬邊線相連而界定出複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，且一具有一顯示器的電子裝置中記錄有該觸控面的四個角落的定位點的位置資訊，且該方法還包含步驟(D)：該光學觸控定位器提供該實際位置給該電子裝置，且該電子裝置根據該四個位置資訊所界定的一觸控範圍與該顯示器的一解析度的一對應關係，找出該顯示器上與該實際位置相對應的一精確位置。
  5. 一種光學觸控定位系統，包括：一光學觸控定位器，其擷取一觸控面的一局部影像，該局部影像中包含有複數定位點及資訊點，該等定位點界定複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，該資訊點隱含該觸控區的一預定角落之該定位點的位置資訊，該光學觸控定位器並判斷該局部影像的一中心點位於那一觸控區，並解讀該觸控區內的該資訊點，以獲得該預定角落之該定位點的位置資訊；及一電子裝置，具有一顯示器，且記錄有該觸控面的四個角落的定位點的位置資訊，其接收該光學觸控定位器提供的該中心點所在的該觸控區的位置資訊，並 根據該四個位置資訊所界定的一觸控範圍與該顯示器的一解析度的一對應關係，找出該顯示器上與該中心點所在的該觸控區的位置資訊相對應的一座標位置。
  6. 如請求項5所述的一種光學觸控定位系統，其中該光學觸控定位器還進一步計算相鄰兩個定位點的一間距，並根據該間距及該預定角落的該定位點的位置資訊，求得該中心點在該觸控區的一實際位置，並提供該實際位置給該電子裝置，且該電子裝置根據該觸控面的該觸控範圍與該顯示器的該解析度的該對應關係，找出該顯示器上與該實際位置相對應的一精確位置。
  7. 一種光學觸控定位器，包括：一影像擷取單元，擷取一觸控面的一局部影像，該局部影像中包含有複數定位點及資訊點，該等定位點界定複數個觸控區，每一觸控區包含至少一資訊點，該資訊點隱含該觸控區的一預定角落之該定位點的位置資訊；及一解碼單元，與該影像擷取單元電連接，以接收該局部影像，且判斷該局部影像的一中心點位於那一觸控區，並解讀該觸控區內的該資訊點，以獲得該預定角落之該定位點的位置資訊。
  8. 如請求項7所述的光學觸控定位器，還包括一與該解碼單元電連接的計算單元，其計算相鄰兩個定位點的一間距，並根據該間距及該預定角落的該定位點的位置資訊 ，求得該中心點在該觸控區的一實際位置。
  9. 如請求項8所述的光學觸控定位器，其中該計算單元根據該影像擷取單元的解析度，計算該中心點所在的該觸控區的該預定角落的該定位點在該局部影像中的一畫素座標，以及計算該中心點在該局部影像中的一畫素座標，並將兩者座標相減，以求得該中心點與該定位點之間的一畫素差距，而確定該中心點在該觸控區中的該實際位置是該預定角落的該定位點再加上該畫素差距。
  10. 如請求項8所述的光學觸控定位器，其中該計算單元根據相鄰兩個定位點之間的一距離，計算該中心點所在的觸控區的該預定角落的該定位點與該中心點在X軸方向及Y軸方向的一距離百分比，以確定該中心點的該實際位置是與該預定角落的該定位點相距該距離分別乘上X軸方向及Y軸方向的該距離百分比的位置。
  11. 如請求項7所述的光學觸控定位器，還包括與該解碼單元電連接的一通訊介面，其可與一電子裝置進行有線或無線通訊，以傳送該中心點所在的該觸控區的該位置資訊給該電子裝置。
  12. 如請求項9或10所述的光學觸控定位器，還包括與該計算單元電連接的一通訊介面，其可與一電子裝置進行有線或無線通訊，以傳送該實際位置給該電子裝置。
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