TWI492101B - 可執行干擾影像判斷方法的電腦可讀取媒體以及干擾影像判斷裝置 - Google Patents

Description

可執行干擾影像判斷方法的電腦可讀取媒體以及干擾影像判斷裝置

本發明有關於干擾影像判斷方法以及使用此干擾影像判斷方法的干擾影像判斷裝置，特別有關於使用擷取到的現今圖框之影像特徵來更新已定義干擾影像的干擾影像判斷方法，以及使用此干擾影像判斷方法的干擾影像判斷裝置。

隨著技術不斷的進步，以往使用滾球的滑鼠或是軌跡球等逐漸被光學滑鼠或是光學觸控裝置等取代。此類光學滑鼠或是光學觸控裝置皆可視為一種光學位移估測裝置，因為都是判斷裝置的感測表面跟一物體(例如手指或是滑鼠移動的平面)的相對運動。

第1圖繪示了習知技術之光學位移估測裝置100，其用以感測手指在一感測表面上的位移。第1(a)圖繪示了光學位移估測裝置100的剖面圖，而第1(b)圖繪示了光學位移估測裝置100內部控制其動作的電路方塊圖。光學位移估測裝置100包含了一感測表面103、一光源105、一感測器107、透鏡109、111、一處理單元113、一儲存裝置115以及一光源控制單元117。光源105會由光源控制單元117控制發光動作而照射位於感測表面103上的手指101來產生一影像。感測器107會擷取影像中的圖框。處理單元113會根據擷取的圖框來計算出手指101的位移動作。此外，處理單元113亦控制儲存裝置115的資料存取以及光源控制單元117的動作。

然而，感測表面103上可能會有一些干擾位移估測的成份例如刮痕、指紋或髒污等，這些成份會在被擷取的圖框中形成干擾影像部份而使位移估測變得不精準。有些相關技術被開發出來解決這些問題，然而這些技術往往需要額外的硬體成本或是複雜的演算方式。

本發明之一目的為提供一種有效率的干擾影像判斷方法以及干擾影像判斷裝置，可不需額外的硬體設備以及繁瑣的演算法。

本發明之一實施例提供了一種電腦可讀取媒體，具有至少一程式碼紀錄於其上，當該些程式碼被讀取並執行時，可進行一干擾影像判斷方法。此干擾影像判斷方法包含下列步驟：(a)控制一光源照明於一感測表面上之一物體以形成一影像；(b)控制一感測器擷取該影像中的一現今圖框；(c)利用該現今圖框中所包含之一影像特徵來判斷該現今圖框中的干擾影像部份；以及(d)根據判斷出的該干擾影像部份更新已定義干擾影像。

本發明之一實施例提供了一種干擾影像判斷裝置，包含：一感測表面；一光源；一處理單元，控制該光源照明於一感測表面上之一物體以形成一影像；一感測器，擷取該影像中的一現今圖框；以及一儲存裝置，用以儲存已定義干擾影像；其中該處理單元利用該現今圖框中所包含之一影像特徵來判斷該現今圖框中的干擾影像部份，並根據判斷出的該干擾影像部份更新該已定義干擾影像。

前述之實施例可藉由將一韌體寫入處理單元來達成，或者寫成一程式存錄於一電腦可讀取媒體，藉由執行此程式來達成，因此可省略不必要之硬體成本以及開支。此外，根據本發明提供之干擾影像判斷方法，可以簡單的步驟精確的算出干擾影像部份，不須太繁瑣的演算法。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。

請留意下列描述是以第1圖中所述的光學位移估測裝置100來做說明，但並不表示只能使用在第1圖所示的光學位移估測裝置100(此時光學位移估測裝置可視為一干擾影像判斷裝置)。本發明所提供的干擾影像判斷方法亦可使用在其他能達成相同功能的裝置。此外，以下之內容雖以感測表面朝上，偵測手指移動的光學位移估測裝置來說明，但感測表面朝下可放於平面上來移動遊標的光學位移估測裝置(例如光學滑鼠)亦應包含在本發明的範圍之內。

由於一般光學位移估測裝置可工作於兩種不同狀態，一種是不動作狀態，亦即手指與感測表面之距離較遠，使得感測器無法感應到手指的位移。一種是動作狀態，亦即手指與感測表面之距離較近或直接接觸感測表面，使得感測器可以感應到手指的位移。於此兩種狀態下，欲更新已定義干擾影像須有不同的考量，本發明於第2圖所示的實施例中會將此兩種情況一併考慮進去。

第2圖繪示了根據本發明之一實施例的干擾影像判斷方法的流程示意圖，其包含了下列步驟：

步驟201

控制一光源以產生感測表面上之一物體(如手指或任何可用以觸控的物體)的影像。

步驟203

擷取影像中的現今圖框I(x,y)。

步驟205

判斷手指是否能被感測器感測?若可則到步驟207，若否則到步驟213直接更新已定義干擾影像F(x,y)來產生新的已定義干擾影像F’(x,y)。此處能直接更新F(x,y)的原因在於若手指無法被感測且感測表面上存在著會形成干擾影像的干擾物，則步驟203擷取的現今圖框I(x,y)會僅包含干擾影像的部份。因此可以直接將此影像更新至已定義干擾影像F(x,y)。此已定義干擾影像F(x,y)可儲存於第1圖的儲存裝置115。

步驟207

根據現今圖框I(x,y)和已定義干擾影像F(x,y)來產生一補償後圖框I’(x,y)。詳細內容將於底下說明。

步驟209

根據補償後圖框I’(x,y)來對手指進行位移估測。

步驟211

判斷是否有位移估測，若判斷出有位移後，進入步驟213，若沒有則回到步驟201，準備下一輪的判斷。

步驟213

更新已定義干擾影像F(x,y)來產生F’(x,y)。

此實施例中，會先判斷有無位移才判斷是否有干擾影像部份的原因在於，若手指可被感測但無位移時，所擷取到的現今圖框包含了靜止的手指影像和干擾影像部份，因此無從判斷干擾影像部份。但若手指有位移時，則可區分成靜止的影像部份和移動的影像部份，可藉此判斷干擾影像部份。於此實施例中，手指有位移時靜止的影像部份可直接被視為干擾影像部份。

第3圖繪示了根據本發明之實施例的干擾影像判斷方法的動作示意圖，主要用以說明第2圖中步驟207-211，亦可配合第1圖中的裝置圖以更清楚了解本發明之技術內容。第1圖中的處理單元113在接收到感測器107所擷取到的現今圖框I(x,y)後，會使用已定義干擾影像F(x,y)來對現今圖框I(x,y)進行處理而產生補償後圖框I’(x,y)。此處的補償是針對亮度高於一第一預定值的像素或亮度低於一第二預定值的像素(即過亮或過暗的像素)，以其週邊的像素亮度來進行補償，或者亦可針對像素之亮度變化程度較不一致的部份來進行捕償，因為有刮痕或髒污的部份通常會形成較亮或較暗的部份，或亮暗變化與其他部份較不一致的影像。

而在產生補償後圖框I’(x,y)後，會將其跟預先儲存在儲存裝置115之一參考圖框R(x,y)做比對來做出位移估測。此參考圖框R(x,y)可為先前處理過，已確認不包含干擾影像部份的圖框。

具體言之，第3圖實施例中的現今圖框I(x,y)包含了手指移動造成的指紋影像FI1以及干擾影像部份II，而處理單元113對現今圖框I(x,y)的干擾影像部份II利用已定義干擾影像F(x,y)進行補償以形成補償後圖框I’(x,y)。如第3圖所示，補償後圖框I’(x,y)會僅剩下指紋影像FI而沒有干擾影像部份II。然後，處理單元113會將補償後圖框I’(x,y)跟參考圖框R(x,y)做比對。由於參考圖框R(x,y)亦具有先前的指紋影像FI2，比對兩影像便可得到手指101的位移估測。

此外，第2圖中的影像處理機制可以下列公式表示：

F’(x,y)=F(x,y)*α+I(x,y)*(1-α)　公式(1)

I’(x,y)=f(I(x,y),F(x,y))　公式(2)

corr(I’(x,y),R(x,y))　公式(3)

公式(1)代表了將原先之已定義干擾影像F(x,y)更新成新的已定義干擾影像F’(x,y)時，會給予原先之已定義干擾影像F(x,y)一權重值α並將現今圖框I(x,y)乘上(1-α)，以避免更新後的已定義干擾影像F’(x,y)產生太大的差異。此權重值可為經不斷測試而產生的一較佳預定值，或由感測到的影像之品質、影像之亮度而決定的值。

公式(2)表示補償後圖框I’(x,y)是以一邏輯運算對現今圖框I(x,y)和已定義干擾影像F(x,y)進行一運算而產生。在第3圖的實施例中，係將現今圖框I(x,y)減去已定義干擾影像F(x,y)來產生補償後圖框I’(x,y)，亦即I’(x,y)=I(x,y)-F(x,y)，但請留意任何可將F(x,y)之成份自I(x,y)移除或減輕的邏輯運算均應包含在本發明之內。此外，此公式亦可視為利用干擾影像部份II週邊的像素亮度來補償現今圖框I(x,y)，因為已定義干擾影像F(x,y)亦包含了干擾影像部份II週邊的像素。

公式(3)表示的是比對補償後圖框I’(x,y)以及參考圖框R(x,y)來估測位移。

根據前述的實施例，可歸納出一干擾影像判斷方法。第4圖繪示了根據本發明之實施例的干擾影像判斷方法之概略流程示意圖。如第4圖所示，其包含了下列步驟：

步驟401

控制一光源以產生感測表面上之一物體(如手指或任何可用以觸控的物體)的影像。

步驟403

擷取影像中的現今圖框I(x,y)。

步驟405

利用現今圖框I(x,y)中所包含之一影像特徵來判斷該圖框中的干擾影像部份。此步驟之含意是，因為是針對過暗或過亮的像素，或是亮度變化較其他影像不同的像素做補償後得到補償後圖框I’(x,y)，進而算出干擾影像部份，因此可視為利用現今圖框I(x,y)中所包含之一影像特徵來判斷出該圖框中的干擾影像部份。

步驟407

根據判斷出的干擾影像部份更新已定義干擾影像F(x,y)而產生新的已定義干擾影像F’(x,y)。

前述之實施例可藉由將一韌體寫入處理單元來達成，或者寫成一程式存錄於一電腦可讀取媒體，藉由執行此程式來達成，因此可省略不必要之硬體成本以及開支。此外，根據本發明提供之干擾影像判斷方法，可以簡單的步驟精確的算出干擾影像部份，不須太繁瑣的演算法。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100．．．光學位移估測裝置

103．．．感測表面

105．．．光源

107．．．感測器

109、111．．．透鏡

113．．．處理單元

115．．．儲存裝置

117．．．光源控制單元

201-213、401-407．．．步驟

第1圖繪示了習知技術之光學位移估測裝置。

第2圖繪示了根據本發明之一實施例的干擾影像判斷方法的詳細流程示意圖。

第3圖繪示了根據本發明之實施例的干擾影像判斷方法的動作示意圖。

第4圖繪示了根據本發明之實施例的干擾影像判斷方法的概略流程示意圖。

401-407．．．步驟

Claims (26)

1. 一種電腦可讀取媒體，具有至少一程式碼紀錄於其上，當該些程式碼被讀取並執行時，可進行一干擾影像判斷方法，其包含下列步驟：(a)控制一光源照明於一感測表面上之一物體以形成一影像；(b)控制一感測器擷取該影像中的一現今圖框；(c)利用該現今圖框中所包含之一影像特徵來判斷該現今圖框中的干擾影像部份，其中該干擾影像部份是由該感測表面上至少一非所須物件所產生的靜止影像部份，該非所須物件會產生固定的干擾效果；以及(d)根據判斷出的該干擾影像部份更新已定義干擾影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀取媒體，其中該物體為一手指或一可執行觸控功能的物體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀取媒體，其中該物體為一平面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀取媒體，其中該影像特徵為像素之亮度值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀取媒體，其中該影像特徵為像素之亮度變化程度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀取媒體，其中該(c)步驟和該(d)步驟於該物體與該感測表面之距離使該感測器可感測該物體時才執行。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電腦可讀取媒體，該(c)步驟包含：(c1)以該已定義干擾影像補償該現今圖框以產生一補償後圖框；以及(c2)根據該補償後圖框進行該物體於該感測表面上之位移估測；其中該(d)步驟於該(c2)步驟判斷出該物體具有位移後，才更新該已定義干擾影像。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電腦可讀取媒體，其中該(c1)步驟以具有該影像特徵的像素週邊之亮度值，來對具有該影像特徵的該像素進行補償。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電腦可讀取媒體，其中該(c)步驟將該(c2)步驟判斷該物體於該感測表面上有一位移時，仍靜止不動的影像部份判斷成該干擾影像部份。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電腦可讀取媒體，其中該(c1)步驟以一邏輯運算對該現今圖框以及該已定義干擾影像進行運算來產生該補償後圖框。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電腦可讀取媒體，其中該(c1)步驟將該現今圖框減去該已定義干擾影像來產生該補償後圖框。
12. 如申請專利範圍第1項所述之電腦可讀取媒體，其中該(d)步驟將該已定義干擾影像乘上一權重值並將該現今圖框乘上(1-該權重值)來更新該已定義干擾影像，其中該權重值介於0和1之間。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電腦可讀取媒體，其中該權重值為一預定值，或由該影像之品質、該影像之亮度來決定。
14. 一種干擾影像判斷裝置，包含：一感測表面；一光源；一處理單元，控制該光源照明於一感測表面上之一物體以形成一影像；以及一感測器，擷取該影像中的一現今圖框；一儲存裝置，用以儲存已定義干擾影像；其中該處理單元利用該現今圖框中所包含之一影像特徵來判斷該現今圖框中的干擾影像部份，並根據判斷出的該干擾影像部份更新該已定義干擾影像，其中該干擾影像部份是由該感測表面上至少一非所須物件所產生的靜止影像部份，該非所須物件會產生固定的干擾效果。
15. 如申請專利範圍第14項所述之干擾影像判斷裝置，其中該物體為一手指或一可執行觸控功能的物體。
16. 如申請專利範圍第14項所述之干擾影像判斷裝置，其中該物體為一平面。
17. 如申請專利範圍第14項所述之干擾影像判斷裝置，其中該影像特徵為像素之亮度值。
18. 如申請專利範圍第14項所述之干擾影像判斷裝置，其中該影像特徵為像素之亮度變化程度。
19. 如申請專利範圍第14項所述之干擾影像判斷裝置，其中該處理單元於該物體與該感測表面之距離使該感測器可感測該物體時才執行判斷該現今圖框中的干擾影像部份以及更新該已定義干擾影像的步驟。
20. 如申請專利範圍第19項所述之干擾影像判斷裝置，該處理單元執行下列步驟來執行判斷該現今圖框中的干擾影像部份之該步驟：(c1)以該已定義干擾影像補償該現今圖框以產生一補償後圖框；以及 (c2)根據該補償後圖框進行該物體於該感測表面上之位移估測；其中該處理單元於該(c2)步驟判斷出該物體具有位移後，才更新該已定義干擾影像。
21. 如申請專利範圍第20項所述之干擾影像判斷裝置，其中該(c1)步驟以具有該影像特徵的像素週邊之亮度值，來對具有該影像特徵的該像素進行補償。
22. 如申請專利範圍第20項所述之干擾影像判斷裝置，其中該處理單元將該(c2)步驟判斷該物體於該感測表面上有一位移時，仍靜止不動的影像部份判斷成該干擾影像部份。
23. 如申請專利範圍第20項所述之干擾影像判斷裝置，其中該(c1)步驟以一邏輯運算對該現今圖框以及該已定義干擾影像進行運算來產生該補償後圖框。
24. 如申請專利範圍第23項所述之干擾影像判斷裝置，其中該(c1)步驟將該現今圖框減去該已定義干擾影像來產生該補償後圖框。
25. 如申請專利範圍第14項所述之干擾影像判斷裝置，其中該處理單元將該已定義干擾影像乘上一權重值並將該現今圖框乘上(1-該權重值)來更新該已定義干擾影像，其中該權重值介於0和1之間。
26. 如申請專利範圍第25項所述之干擾影像判斷裝置，其中該權重值為一預定值，或由該影像之品質、該影像之亮度來決定。