TWI492098B - 利用頭部進行控制之系統及方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種控制裝置，且特別是有關於一種利用頭部進行控制之系統及方法。
在現代生活中，電腦實可謂人類生活中不可或缺的工具之一，舉凡工作、社交、搜尋或瀏覽資訊等行為，均可藉由電腦來實現。長年以來，電腦均係利用鍵盤以及滑鼠來操作及控制。使用者必須手持滑鼠並在平台上滑動滑鼠，方能移動螢幕上的游標。由於長期操作滑鼠容易造成手部關節的肌肉受傷，這樣的問題無疑地是人們健康上的一大隱憂。
近年來，雖然部分電腦配備有觸控式螢幕，可供使用者直接碰觸螢幕上的圖案或游標來控制電腦，但是使用者仍必須利用手部直接在觸控式螢幕操作或是握持觸控筆來點選螢幕上的圖案，方能控制電腦。故目前的電腦操作方式仍然脫離不了手部的動作。
有鑑於此，本發明之一技術態樣係提供一種利用頭部進行控制之系統，其可供使用者利用頭部的動作來控制電腦硬體或軟體執行對應的指令，而無須透過手部動作來操作電腦，不僅在操作上更為便捷，還可避免手部關節受傷的隱憂。
本發明之一實施方式之利用頭部進行控制之系統可根據頭部的多個特徵點的位置變化來進行控制，此控制系統可包含一第一影像擷取裝置、一第二影像擷取裝置、一距離計算單元、一監測單元以及一控制單元。第一影像擷取裝置係用以擷取複數特徵點相對於第一影像擷取裝置之複數第一二維座標值。第二影像擷取裝置係用以擷取此些特徵點相對於第二影像擷取裝置之複數第二二維座標值。距離計算單元係用以根據此些第一二維座標值與此些第二二維座標值得到此些特徵點與一基準面之複數距離值。監測單元係用以監測此些距離值是否變化。控制單元係用以根據此些距離值的變化產生一第一控制訊號。
本發明之另一技術態樣係提供一種利用頭部進行控制之方法。本發明之一實施方式之利用頭部進行控制之方法可包含利用一第一影像擷取裝置擷取頭部的複數特徵點相對於第一影像擷取裝置之複數第一二維座標值；利用一第二影像擷取裝置擷取此些特徵點相對於第二影像擷取裝置之複數第二二維座標值；利用一距離計算單元根據此些第一二維座標值與此些第二二維座標值得到此些特徵點與一基準面之複數距離值；利用一監測單元監測此些距離值是否變化；以及利用控制單元根據此些距離值的變化產生一第一控制訊號。
本發明之又一技術態樣係提供一種內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，當電腦載入此程式並執行後，可完成如以上所述之利用頭部進行控制之方法。
以上實施方式可根據第一二維座標值以及第二二維座
標值以算出特徵點與基準面的距離值，從而利用距離值的變化來控制電腦。如此一來，使用者可直接利用頭部的動作來命令電腦硬體或軟體執行對應的指令，而無須利用手部來操作滑鼠、鍵盤或觸控式螢幕等等。
以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示根據本發明一實施方式之利用頭部100進行控制之系統的示意圖。第2圖繪示頭部100的正面示意圖。如第1及2圖所示，頭部100可面對顯示器110，且具有多個特徵點A、B及C。第2圖之特徵點A及特徵點B分別被繪示為頭部100上的雙眼，而特徵點C則被繪示為頭部100上的嘴巴。但應瞭解到，特徵點A、B及C並不以此為限，實際上，亦可將耳朵或鼻子等頭部100上的其他器官做為特徵點A、B或C。
第一影像擷取裝置120(可參閱第1圖)可擷取特徵點A、B及C(可參閱第2圖)相對於第一影像擷取裝置120之
相對座標值。以特徵點A為例，第一影像擷取裝置120可擷取頭部100之影像並透過影像辨識軟體得到特徵點A在頭部100上的位置。第3圖繪示頭部300相對於第一影像擷取裝置120之相對座標圖。第一影像擷取裝置120所擷取到特徵點A在頭部300上之位置係以第一影像擷取裝置120為原點所得到的相對座標值，由於第一影像擷取裝置120無法直接得到特徵點A與第一影像擷取裝置120之間的距離值，故此相對座標值為一第一二維座標值A1(Xa1,Ya1)。相似地，第一影像擷取裝置120可得到特徵點B相對於第一影像擷取裝置120之第一二維座標值B1(Xa2,Ya2)，且亦可得到特徵點C相對於第一影像擷取裝置120之第一二維座標值C1(Xa3,Ya3)。
第4圖繪示頭部400相對於第二影像擷取裝置130之相對座標圖。第二影像擷取裝置130(可參閱第1圖)可擷取特徵點A、B及C(可參閱第2圖)相對於第二影像擷取裝置130之相對座標值。以特徵點A為例，第二影像擷取裝置130可擷取頭部400之影像並藉由影像辨識軟體得到特徵點A在頭部400上的位置，而此位置係以第二影像擷取裝置130為原點所得到的相對座標值。由於第二影像擷取裝置130無法直接得到特徵點A與第二影像擷取裝置130之間的距離值，故此相對座標值為一第二二維座標值A2(Xd1,Yd1)。相似地，第二影像擷取裝置130可得到特徵點B相對於第二影像擷取裝置130之第二二維座標值B2(Xd2,Yd2)，且亦可得到特徵點C相對於第二影像擷取裝置130之第二二維座標值C2(Xd3,Yd3)。
第5圖繪示依據本發明一實施方式之利用頭部進行控制之特徵點A、B及C與基準面512之示意圖。第6圖繪示依據本發明一實施方式之利用頭部進行控制之系統的功能方塊圖。如第6圖所示，本系統可包含一距離計算單元611、一監測單元616以及一控制單元617。距離計算單元611可根據第一影像擷取裝置620及第二影像擷取裝置630的擷取資料，算出特徵點A、B及C與基準面512之距離(可參閱第5圖)。具體來說，距離計算單元611可根據第一二維座標值A1與第二二維座標值A2得到特徵點A與一基準面512(可參閱第5圖)之間的距離值。相似地，距離計算單元611亦可根據第一二維座標值B1與第二二維座標值B2得到特徵點B與基準面之間的距離值，並可根據第一二維座標值C1與第二二維座標值C2得到特徵點C與基準面512之間的距離值。
監測單元616可監測上述特徵點A、B及C與基準面512(可參閱第5圖)之間的距離值是否變化。當特徵點A、B及C與基準面512(可參閱第5圖)之間的垂直距離發生變化時，控制單元617可根據其變化產生一第一控制訊號。換句話說，當使用者的頭部100前後移動而使得特徵點A、B及C與基準面512之間的距離值發生變化時，控制單元617可根據其變化產生第一控制訊號。如此一來，當使用者的頭部100前後擺動時，控制單元617可控制電腦硬體或軟體執行第一控制訊號所對應的指令。
於部分實施方式中，請參閱第5圖，第一影像擷取裝置520與第二影像擷取裝置530為分開的，以幫助算出特
徵點A、B及C與基準面512之間的距離值。於部分實施方式中，第一影像擷取裝置520與第二影像擷取裝置530可位在顯示器510之螢幕518的相對兩側。舉例來說，第一影像擷取裝置520與第二影像擷取裝置530可分別位於螢幕518的上下兩側或是左右兩側。
請參閱第6圖，距離計算單元611可根據以下計算方式得到特徵點A、B及C與基準面512之間的距離值。應瞭解到，以下計算方式僅以特徵點A與基準面512之間的距離值為例，實際上，以下的計算方式亦可用來計算特徵點B及C與基準面512之間的距離值。
若以螢幕518做為基準面512並以螢幕中心516做為三維座標系的原點O(0,0,0)，則第一影像擷取裝置520之三維座標值為G(a,0,0)，而第二影像擷取裝置530之三維座標值為H(-a,0,0)。
由於
故A
(X
1,Y
1,Z
1)=(a
+Xa
1,Ya
1,Z
1)=(-a
+Xd
1,Yd
1,Z
1)
其中，a為第一影像擷取裝置520的橫座標值(x軸座標值)，其為已知數；-a為第二影像擷取裝置530的橫座標值(x軸座標值)，其為已知數；Xa1為特徵點A之第一二維座標值A1的橫座標值(x軸座標值)，其為已知數；Ya1為特徵點A之第一二維座標值A1的縱座標值(y軸座標值)，其為已知數；Xd1為特徵點A之第二二維座標值A2的橫座標值(x
軸座標值)，其為已知數；Yd1為特徵點A之第二二維座標值A2的縱座標值(y軸座標值)，其為已知數；X1為特徵點A在以螢幕中心516為原點O的三維座標系中的x軸座標值，其可由a及Xa1或-a及Xd1計算得到；Y1為特徵點A在以螢幕中心516為原點O的三維座標系中的y軸座標值，其可為Ya1或Yd1；Z1為特徵點A與基準面512之間的距離值，其為未知數。
為了得到距離值Z1，可先將直角座標系轉換為球座標系：特徵點A相對於螢幕中心516的方位角φ
為：φ
=tan-1
(Ya
1/(a
+Xa
1))......(式1)；特徵點A相對於螢幕中心516的天頂角θ
為：θ
=tan-1
(X
12
+Y
12
)1/2
/Z
1......(式2)；特徵點A相對於螢幕中心516的徑向距離R
為：R
=(X
12
+Y
12
+Z
12
)1/2
......(式3)。
由式2可得到：Z
1=(X
12
+Y
12
)1/2
/tanθ
......(式4)，將式4的Z1帶入式3中，即可得到：，亦即，
令α
=(a
+Xa
1)2
+Ya
12
；β
=(-a
+Xd
1)2
+Yd
12
並將α
及β
分別帶入式5中可得到：
由式6可進一步得到：
將式7帶回式6中可得：
接著再將球座標轉換為直角座標可得到：X
1-R
sinθ
cosφ
......(式9)；Y
1=R
sinθ
sinφ
......(式10)；Z
1=R
sinφ
......(式11)；由於Xa1,Ya1,Xd1,Yd1,及a均為已知數，故α
及β
均為已知數，因此可將α
及β
帶入式8中以得到徑向距離R
。另外，將Xa1,Ya1及a帶入式1中即可得到方位角φ
。最後，將徑向距離R
及方位角φ
帶入式11中即可得到距離值Z1。
相似於特徵點A，特徵點B的三維座標值(X2,Y2,Z2)中只有Z2為未知數，特徵點C的三維座標值(X3,Y3,Z3)
中只有Z3為未知數，而Z2及Z3亦可利用距離計算單元611透過上述計算方式來算出。如此一來，特徵點A的三維座標值(X1,Y1,Z1)、特徵點B的三維座標值(X2,Y2,Z2)與特徵點C的三維座標值(X3,Y3,Z3)均可被計算出來。
請續參閱第6圖，於部分實施方式中，此控制系統可進一步包含一平均距離計算單元612，其可用以平均化(equalize)距離值Z1、Z2及Z3而得到一平均距離值Z0。也就是說，平均距離值Z0滿足下式：Z0=(Z1+Z2+Z3)/3。
監測單元616可單獨監測平均距離值Z0是否變化，而無須同時監測多個距離值Z1、Z2及Z3。控制單元617係根據平均距離值Z0的變化而產生第一控制訊號。如此一來，當使用者的頭部100前後移動而使得平均距離值Z0改變時，控制單元617即可產生第一控制訊號。
於部分實施方式中，控制系統可進一步包含一法向量計算單元613、一中心點計算單元614以及交會點計算單元615。法向量計算單元613可用以得到特徵點A,B及C三者之一中心點D(可參閱第5圖)。具體來說，法向量計算單元613可平均化特徵點A、B及C的三維座標值，以得到中心點D的三維座標值。換句話說，中心點D的三維座標值(X0,Y0,Z0)可為((X1+X2+X3)/3,(Y1+Y2+Y3)/3,(Z1+Z2+Z3)/3)。
法向量計算單元613可用以得到特徵點A、B及C所
構成之平面的一法向量。具體來說，法向量計算單元613可先由特徵點A、B及C之三維座標值得到一第一向量及一第二向量，接著將第一向量及第二向量取外積後而得到法向量。進一步來說，法向量計算單元613可由以下計算方式得到法向量：
將式12的及式13的做外積可得到：
法向量計算單元613可藉由式14得到法向量。
交會點計算單元615可用以得到通過中心點D的法向量與基準面512之一交會點E。具體來說，交會點計算單元615可從法向量計算單元613獲得中心點D的三維座標值(X0,Y0,Z0)之資訊，並從法向量計算單元613獲得法向量之資訊，從而得到法向量通過中心點D的空間直線方程式，進而得到交會點E的三維座標值(X4,Y4,Z4)。進一步來說，交會點計算單元615可由以下計算方式得到交會點E的三維座標值(X4,Y4,Z4)：首先可利用中心點D的三維座標值(X0,Y0,Z0)及式14的法向量得到空間直線方程式為：
由於交會點E係在基準面512上，故Z4=0...(式16)，並將式16帶入式15中，即可得到：X
4=X
0-eZ
0/g
Y
4=Y
0-fY
0/g
故交會點E的三維座標值(X4,Y4,Z4)為(X
0-eZ
0/g
,Y
0-fY
0/g
,0)，其中，橫座標值(x軸座標值)X4為X
0-eZ
0/g
，縱座標值(y軸座標值)Y4為Y
0-fY
0/g
。
監測單元616可監測交會點E在基準面512上的橫座標值(x軸座標值)X4與縱座標值(y軸座標值)Y4是否發生變化。控制單元617可對應兩者之變化分別產生一第二控制訊號及一第三控制訊號。如此一來，當使用者的頭部100沿著x方向移動(例如左右擺動)時，交會點E在基準面512上的橫座標值(x軸座標值)X4會發生變化，控制單元617即可控制電腦硬體或軟體執行第二控制訊號所對應的指令；當使用者的頭部100沿著y方向移動(例如上下擺動)時，交會點E在基準面512上的縱座標值(y軸座標值)Y4會發生變化，控制單元617即可控制電腦硬體或軟體執行第三控制訊號所對應的指令。
於部分實施方式中，在第一控制訊號、第二控制訊號及第三控制訊號所對應的指令中，至少兩者係不同的。於部分實施方式中，第一控制訊號、第二控制訊號及第三控制訊號所對應的指令互不相同。
於部分實施方式中，此控制系統可進一步包含一圖案控制單元618以及一圖案顯示單元619。圖案顯示單元619
係用以將一圖案514顯示於顯示器510之螢幕518(可參閱第5圖)上，此圖案514可為游標或圖片等等，但不以此為限。圖案控制單元618可根據第一控制訊號、第二控制訊號及第三控制訊號控制圖案514分別顯示不同的變化。舉例來說，當圖案控制單元618接收到第一控制訊號時，其可命令圖案顯示單元619將螢幕518上的圖案514放大或縮小而產生前後移動的視覺觀感；當圖案控制單元618接收到第二控制訊號時，其可命令圖案顯示單元619使螢幕518上的圖案514左右移動；當圖案控制單元618接收到第三控制訊號時，其可命令圖案顯示單元619將螢幕518上的圖案514上下移動。
如此一來，當頭部100(可參閱第1圖)前後擺動時，圖案514可放大或縮小而產生前後移動的視覺觀感；當頭部100左右擺動時，圖案514會左右移動；當頭部100上下擺動時，圖案514會上下移動。如此一來，本發明之控制系統可藉由頭部100在不同方向上的動作而輸出至少三種控制指令。
如第6圖所示，於部分實施方式中，距離計算單元611、平均距離計算單元612、法向量計算單元613、中心點計算單元614、交會點計算單元615、監測單元616、控制單元617、圖案控制單元618及圖案顯示單元619可整合於一處理單元610中。處理單元610可由一中央處理器、一微處理器或一數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)或其組合，並搭配電路來實現。第一影像擷取裝置620、第二影像擷取裝置630及螢幕640均電性連接於處理
單元610。
於部分實施方式中，第一影像擷取裝置620及第二影像擷取裝置630可為電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)或互補式金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)等感光元件。
請參閱第5圖，於部分實施方式中，第一影像擷取裝置520及第二影像擷取裝置530可設置於顯示器510的邊框上。
第7圖繪示依據本發明一實施方式之利用頭部進行控制之方法。於步驟710中，第一影像擷取裝置可用來擷取頭部的特徵點A、B及C相對於第一影像擷取裝置之第一二維座標值A1、B1及C1。
於步驟720中，第二影像擷取裝置可用來擷取特徵點A、B及C相對於第二影像擷取裝置之第二二維座標值A2、B2及C2。應瞭解到，步驟710雖被繪示於步驟720之前，但並不表示步驟710一定要在步驟720之前執行，只要第一影像擷取裝置可擷取到第一二維座標值A1、B1及C1，第二影像擷取裝置可擷取到第二二維座標值A2、B2及C2，步驟720亦可在步驟710之前執行，或者，步驟710及步驟720亦可同時執行。
於步驟730中，距離計算單元可根據第一二維座標值A1、B1及C1與第二二維座標值A2、B2及C2得到特徵點A、B及C與基準面之距離值Z1、Z2及Z3。距離計算單元之計算方式係如同前文所載，故不再重複敘述。
於步驟740中，監測單元616可用來監測距離值Z1、
Z2及Z3是否變化。當距離值Z1、Z2及Z3未變化時，則回到步驟710中並重新執行步驟710至步驟740；當距離值Z1、Z2及Z3發生變化時，則進入步驟750中。
於步驟750中，控制單元可用來根據距離值Z1、Z2及Z3的變化產生第一控制訊號。也就是說，使用者可利用頭部的前後移動來改變與基準面的距離，從而產生第一控制訊號。
第8圖繪示依據本發明另一實施方式之利用頭部進行控制之方法。於步驟810中，平均距離計算單元可被用來平均化(equalize)距離值Z1、Z2及Z3而得到平均距離值Z0。換句話說，平均距離值Z0滿足下式：Z0=(Z1+Z2+Z3)/3。
於步驟820中，監測單元可監測平均距離值Z0是否變化。當平均距離值Z0未發生變化時，則回到步驟810中並重新執行步驟810及步驟820；當平均距離值Z0發生變化時，則進入步驟830中。
於步驟830中，控制單元可根據平均距離值Z0的變化而產生第一控制訊號。由於本實施方式僅需單獨監測平均距離值Z0是否變化，而無須同時監測多個距離值Z1、Z2及Z3。故可幫助監測單元進行監測。
第9圖繪示依據本發明又一實施方式之利用頭部進行控制之方法。於步驟910中，法向量計算單元可用來得到特徵點A、B及C所構成之平面的法向量。法向量計算單元之計算方式如同前文所載，故不再重複敘述。
於步驟920中，中心點計算單元可用來得到特徵點A、
B及C之中心點D。中心點計算單元之計算方式如同前文所載，故不再重複敘述。
於步驟930中，交會點計算單元可用來得到通過中心點D的法向量與基準面之交會點E。交會點計算單元之計算方式如同前文所載，故不再重複敘述。
於步驟940中，監測單元可監測交會點E在基準面上的橫座標值(x軸座標值)X4及縱座標值(y軸座標值)Y4是否變化。若未發生變化，則回到步驟910中並重新執行步驟910至步驟940；若發生變化，則進入步驟950中。
於步驟950中，控制單元可根據交會點E在基準面上的橫座標值(x軸座標值)X4與縱座標值(y軸座標值)Y4的變化分別產生第二控制訊號及第三控制訊號。
第10圖繪示依據本發明再一實施方式之利用頭部進行控制之方法。於步驟1010中，圖案顯示單元可用來將圖案顯示於螢幕上。
於步驟1020中，圖案控制單元可根據第一控制訊號、第二控制訊號及第三控制訊號控制圖案分別顯示不同的變化。具體來說，第一控制訊號係對應頭部的特徵點A、B及C與基準面的距離變化所產生，第二控制訊號係對應交會點E在基準面上的橫座標X4變化所產生，第三控制訊號係對應交會點E在基準面上的縱座標Y4變化所產生。如此一來，圖案控制單元可根據頭部在不同方向上的動作以令圖案顯示單元控制圖案分別顯示不同的變化。舉例來說，當頭部前後擺動時，圖案可放大或縮小而產生前後移動的視覺觀感；當頭部左右擺動時，圖案會左右移動；當
頭部上下擺動時，圖案會上下移動。如此一來，本發明之控制系統可藉由頭部在不同方向上的動作而輸出至少三種控制指令。
本發明之部分實施方式還揭露一種內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，當電腦載入此程式並執行後，可完成上述實施方式所述之利用頭部進行控制之方法。舉例而言，電腦可讀取記錄媒體可包含，但不侷限於，硬碟、軟碟、隨身碟、CD-ROM、DVD、Blue-Ray Disk等等。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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。
100、200、300、400‧‧‧頭部
110、510‧‧‧顯示器
120、520、620‧‧‧第一影像擷取裝置
130、530、630‧‧‧第二影像擷取裝置
512‧‧‧基準面
514‧‧‧圖案
516‧‧‧螢幕中心
518‧‧‧螢幕
610‧‧‧處理單元
611‧‧‧距離計算單元
612‧‧‧平均距離計算單元
613‧‧‧法向量計算單元
614‧‧‧中心點計算單元
615‧‧‧交會點計算單元
616‧‧‧監測單元
617‧‧‧控制單元
618‧‧‧圖案控制單元
619‧‧‧圖案顯示單元
710~750,810~830,910~950,1010~1020‧‧‧步驟
A、B、C‧‧‧特徵點
D‧‧‧中心點
E‧‧‧交會點
G‧‧‧第一影像擷取裝置之三維座標值
H‧‧‧第二影像擷取裝置之三維座標值
O‧‧‧原點
A1、B1、C1‧‧‧第一二維座標值
A2、B2、C2‧‧‧第二二維座標值
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明一實施方式之利用頭部進行控制之系統中顯示器與頭部的示意圖；第2圖繪示頭部的正面示意圖；第3圖繪示1圖中頭部相對於第一影像擷取裝置之相對座標圖；第4圖繪示第1圖中頭部相對於第二影像擷取裝置之相對座標圖；第5圖繪示依據本發明一實施方式之利用頭部進行控制之特徵點與基準面之示意圖；
第6圖繪示依據本發明一實施方式之利用頭部進行控制之系統的功能方塊圖；第7圖繪示依據本發明一實施方式之利用頭部進行控制之方法；第8圖繪示依據本發明另一實施方式之利用頭部進行控制之方法；第9圖繪示依據本發明又一實施方式之利用頭部進行控制之方法；第10圖繪示依據本發明再一實施方式之利用頭部進行控制之方法。
100‧‧‧頭部
110‧‧‧顯示器
120‧‧‧第一影像擷取裝置
130‧‧‧第二影像擷取裝置
G‧‧‧第一影像擷取裝置之三維座標值
H‧‧‧第二影像擷取裝置之三維座標值
O‧‧‧原點
Claims (10)
- 一種利用頭部進行控制之系統，該頭部具有複數個特徵點，該系統包含：一第一影像擷取裝置，用以擷取該些特徵點相對於該第一影像擷取裝置之複數第一二維座標值；一第二影像擷取裝置，用以擷取該些特徵點相對於該第二影像擷取裝置之複數第二二維座標值；一距離計算單元，用以根據該些第一二維座標值與該些第二二維座標值得到該些特徵點與一基準面之複數距離值；一監測單元，用以監測該些距離值是否變化；以及一控制單元，用以根據該些距離值的變化產生一第一控制訊號；其中該距離計算單元所得到的該些特徵點之其中一者的該距離值滿足下列式子：Zi=R sin φ，其中，R=(α+α(α-β/(β-α))1/2 其中，α =(a +Xai )2 +Yai 2 ，β =(-a +Xdi )2 +Ydi 2 ，φ =tan-1 (Yai /(a +Xai ))其中，Zi為該些特徵點之其中該者之該距離值，a為該第一影像擷取裝置之一橫座標值，-a為該第二影像擷取裝置之一橫座標值，Xai為該第一影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第一二維座標值的一橫座標 值，Ya為該第一影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第一二維座標值的一縱座標值，Xd為該第二影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第二二維座標值的一橫座標值，Yd為該第二影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第二二維座標值的一縱座標值。
- 如請求項1所述之利用頭部進行控制之系統，更包含：一法向量計算單元，用以得到該些特徵點所構成之平面的一法向量；一中心點計算單元，用以得到該些特徵點之一中心點；以及一交會點計算單元，用以得到通過該中心點的該法向量與該基準面之一交會點；其中該監測單元係監測該交會點在該基準面上的一橫座標值及一縱座標值是否變化，該控制單元係根據該橫座標值與該縱座標值的變化分別產生一第二控制訊號及一第三控制訊號。
- 如請求項2所述之利用頭部進行控制之系統，更包含：一顯示器，具有一螢幕；一圖案顯示單元，用以將一圖案顯示於該顯示器之該螢幕上；以及 一圖案控制單元，用以根據該第一控制訊號、該第二控制訊號及該第三控制訊號控制該圖案分別顯示不同的變化。
- 如請求項3所述之利用頭部進行控制之系統，其中該顯示器之該螢幕為該基準面。
- 如請求項3所述之利用頭部進行控制之系統，其中該第一影像擷取裝置與該第二影像擷取裝置係分開的。
- 如請求項1所述之利用頭部進行控制之系統，更包含：一平均距離計算單元，用以平均化該些距離值而得到一平均距離值；其中該監測單元係監測該平均距離值是否變化，該控制單元係根據該平均距離值的變化而產生該第一控制訊號。
- 一種利用頭部進行控制之方法，該頭部具有複數個特徵點，該方法包含：利用一第一影像擷取裝置擷取該些特徵點相對於該第一影像擷取裝置之複數第一二維座標值；利用一第二影像擷取裝置擷取該些特徵點相對於該第二影像擷取裝置之複數第二二維座標值； 利用一距離計算單元根據該些第一二維座標值與該些第二二維座標值得到該些特徵點與一基準面之複數距離值；利用一監測單元監測該些距離值是否變化；以及利用控制單元根據該些距離值的變化產生一第一控制訊號；其中該距離計算單元係由下列式子得到該些特徵點之其中一者之該距離值：Zi=R sin φ，其中，R=(α+α(α-β/(β-α))1/2 其中，α =(a +Xai )2 +Yai 2 ，β =(-a +Xdi )2 +Ydi 2 ，φ =tan-1 (Yai /(a +Xai ))其中，Zi為該些特徵點之其中該者之該距離值，a為該第一影像擷取裝置之一橫座標值，-a為該第二影像擷取裝置之一橫座標值，Xai為該第一影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第一二維座標值的一橫座標值，Ya為該第一影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第一二維座標值的一縱座標值，Xd為該第二影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第二二維座標值的一橫座標值，Yd為該第二影像擷取裝置對該些特徵點之其中該者所擷取到的該第二二維座標值的一縱座標值。
- 如請求項7所述之利用頭部進行控制之方法，更包 含：利用一法向量計算單元得到該些特徵點所構成之平面的一法向量；利用一中心點計算單元得到該些特徵點之一中心點；利用一交會點計算單元得到通過該中心點的該法向量與該基準面之一交會點；利用該監測單元監測該交會點在該基準面上的一橫座標值及一縱座標值是否變化；以及利用該控制單元根據該橫座標值與該縱座標值的變化分別產生一第二控制訊號及一第三控制訊號。
- 如請求項8所述之利用頭部進行控制之方法，更包含：利用一圖案顯示單元將一圖案顯示於一螢幕上；以及利用一圖案控制單元根據該第一控制訊號、該第二控制訊號及該第三控制訊號控制該圖案分別顯示不同的變化。
- 如請求項7所述之利用頭部進行控制之方法，更包含：利用一平均距離計算單元平均化該些距離值而得到一平均距離值；利用該監測單元監測該平均距離值是否變化；以及利用該控制單元根據該平均距離值的變化而產生該第 一控制訊號。
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| TW102107516A TWI492098B (zh) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 利用頭部進行控制之系統及方法 |
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- 2013-06-07 CN CN201310225306.2A patent/CN103412641B/zh active Active
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