TWI499964B - 非接觸式即時互動方法及其系統、電腦程式產品 - Google Patents

非接觸式即時互動方法及其系統、電腦程式產品 Download PDF

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Description

非接觸式即時互動方法及其系統、電腦程式產品
本發明係有關於一種即時互動技術，特別是關於一種非接觸式的即時互動方法及其系統、電腦程式產品。
由於人們渴望隨時接收資訊、隨時分享、可即時查詢的需求，可攜式行動上網裝置廣泛被使用，尤以能方便攜帶、觸控輸入的智慧型手機及平板電腦最受使用者歡迎，也因該些產品為使用者帶來的方便性，其幾乎成為現代人不可或缺的必備品，使用者花費越來越多的時間在上述智慧型裝置上流覽、閱讀、玩遊戲、拍照、聊天，而上述智慧型裝置與使者用者資訊溝通的介面主要為觸控面板，除智慧型手機可使用聲音辨識的方式觸動手機撥號功能之外，使用者僅能利用觸控螢幕的方式控制智慧型裝置作動。然而上述操作方式仍有它的操作限制，有鑑於此，提出一種創新型態的人機互動方法及系統一直是業界努力的目標或方向。
本發明目的之一係提供一種非接觸式即時互動方法及其系統、電腦程式產品，本發明的設計提出一種新型態使用者與智慧型裝置交流的系統，可讓使用者的實體操控經驗和虛擬技術能夠無縫連接，有效增加及強化使用者與智慧型裝置互動方式的可能性及豐富性。
本發明提供一種非接觸式即時互動方法，應用於一智慧型裝置，非接觸式即時互動方法包含：取得一積木上的一特徵資訊；識別特徵資訊，並依據特徵資訊產生對應積木之一立體圖像於智慧型裝置的一螢幕上，且將積木作為一操作物件；以及持續取得積木之特徵資訊，並依據積木之活動即時重建立體圖像，其中透過依據積木的活動所更新的立體圖像與智慧型裝置內儲存之一應用程式進行非接觸式互動。
本發明目的之一是提供一種非接觸式即時互動系統，其包括具有一特徵資訊的積木，以及一智慧型裝置。而智慧型裝置包括：一擷取模組，用以取得特徵資訊；以及一識別模組，與擷取模組電性連接，其用以識別特徵資訊；一影像生成模組，與擷取模組、識別模組電性連接，其依據特徵資訊產生對應積木之一立體圖像於智慧型裝置之一螢幕上，且將積木作為一操作物件，其中擷取模組持續取得積木之特徵資訊，以供識別模組依據積木之活動即時重建立體圖像，其中透過依據積木的活動所更新的立體圖像與智慧型裝置內儲存之一應用程式進行非接觸式互動。
本發明目的之一是提供一種電腦程式產品，用以供一智慧型裝置載入電腦程式並執行，以完成上述的非接觸式即時互動方法。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
1‧‧‧非接觸式互動系統
10‧‧‧物體
20‧‧‧智慧型裝置
22‧‧‧擷取模組
24‧‧‧識別模組
26‧‧‧影像生成模組
28‧‧‧儲存模組
S10,S12,S14‧‧‧步驟
C1 ,C2 ,C3 ,C4 ‧‧‧顏色
I3D ‧‧‧立體圖像
I,I1 ,I2 ‧‧‧圖形標籤
T1 ,T2 ‧‧‧電子標籤
圖1為本發明一實施例的非接觸式互動方法的流程示意圖。
圖2為本發明一實施例的非接觸式互動系統的方塊示意圖。
圖3A、圖3B為本發明一實施例的非接觸式互動系統的示意圖。
圖4A-1、圖4A-2、圖4B、圖4C-1、圖4C-2、圖4C-3、圖4D-1、圖4D-2、圖4D-3、圖4D-4、圖4D-5、圖4D-6為本發明一實施例的物件的示意圖。
圖5A-1、圖5A-2、圖5B-1、圖5B-2本發明一實施例的非接觸式互動系統的示意圖。
圖6A、圖6B及圖6C本發明一實施例的非接觸式互動系統的示意圖。
圖7A-1、圖7A-2及圖7B本發明一實施例的非接觸式互動系統的示意圖。
本發明主要提供一種非接觸式即時互動方法及其系統，此系統主要包含一具有一特徵資訊的物體以及一智慧型裝置，使用者可透過操控物體以達成與智慧型裝置進行非接觸式互動的目的。以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為准。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而， 本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要的限制。附圖中相同或類似的元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，附圖僅為示意的用，並非代表元件實際的尺寸或數量，不相關的細節未完全繪出，以求附圖的簡潔。
請參照圖1，圖1為本發明一實施例的非接觸式互動方法的流程示意圖。本發明的非接觸式即時互動方法，可應用於一智慧型裝置，其中智慧型裝置包含但不限於智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、數位個人助理或智慧型電視。此非接觸式即時互動方法包含：取得一物體上的一特徵資訊(步驟S10)。接者，識別特徵資訊，並依據特徵資訊產生對應物體的一立體圖像以作為一操作物件(步驟S12)。再來，持續取得物體的特徵資訊，並依據物體的活動即時重建立體圖像，其中透過依據物體活動所更新的立體圖像與智慧型裝置進行非接觸式互動(步驟S14)。
承上，於步驟S10中，特徵資訊可為物體的至少一特徵組合而成的一配置資訊，其特徵可為物體的顏色、形狀、大小，於其他實施例中，特徵資訊亦可為一電子標籤資訊；或者是一圖形標籤資訊。當特徵資訊為配置資訊或圖形標籤資訊時，取得特徵資訊的方法包含取得含有物體的一影像後，依據物體的至少一特徵取得特徵資訊。於步驟S12時，當取得特徵資訊後，對特徵資訊進行解析與識別，並依據解析/識別的結果產生對應物體的立體圖像以作為一操作物件。其中立體圖像可為依據配置資訊或圖形標籤資訊解譯後所產生的立體影像；亦或者，立體圖像可為對應物體的一立體“鏡像”圖像。其中立體圖像的至少一部分圖式資訊是儲存 於智慧型裝置內，透過識別特徵資訊，以自圖式資訊中取得相對應的立體圖像，於一實施例中，儲存於智慧型裝置內的圖式資訊是可被更新。於又一實施例中，當特徵資訊為電子標籤資訊時，電子標籤可設置於物體內或物體上，則取得特徵資訊的方法可利用無線通訊技術與物體通訊，以取得上述特徵資訊。
接著，於步驟S14當中，依據持續取得物體的特徵資訊，以依據物體的活動即時重建立體圖像，而重建立體影像的方法包含：自持續取得特徵資訊中計算物體的一傾斜角度，及依據傾斜角度重建立體圖像的立體外觀。此外，重建立體影像的方法亦可自持續取得特徵資訊中計算物體的一位移資訊，再依據位移資訊計算出該立體圖像的位置。其中位移資訊可包含物體的位移方向及位移距離。重建立體圖像可用來更新操控物件的活動，並依據操控物件的活動來與智慧型裝置進行非接觸式互動。此處互動所指的是當物體移動時，舉例如平移或旋轉移動，智慧型裝置在擷取相關資訊後會作出相對應的反應。本發明透過不斷取得物體特徵資訊的方法來達到取代用手指或觸控筆直接按壓觸控螢幕，進而讓使用者在不觸碰智慧型裝置螢幕的前提下與智慧型裝置產生“非接觸式互動”。
根據本發明的一態樣，如圖2所示，一種非接觸式即時互動系統1包括一物體10以及一智慧型裝置20。物體10具有一特徵資訊；而智慧型裝置20包括：一擷取模組22、一識別模組24及一影像生成模組26，其中擷取模組22用以取得物體10的特徵資訊；而識別模組24與擷取模組22電性連接，用以識別擷取模組22所取得的特徵資訊。而影像生成模組26與擷取模組22、識別模組24電性連接，其依據特徵資訊產生對應物體 10的一立體圖像於智慧型裝置20的一螢幕上以作為一操作物件，其中擷取模組22持續取得物體10的特徵資訊，以供識別模組24即時重建立體圖像，透過更新的立體圖像與智慧型裝置20進行非接觸式互動。承上，上述物體10的特徵資訊包含物體的顏色、形狀、大小的排列組合的一配置資訊；特徵資訊亦可為一電子標籤資訊；或者是一圖形標籤資訊。而上述智慧型裝置20包含但不限於智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、數位個人助理或智慧型電視。於一實施例中，智慧型裝置20包含一儲存模組28，用以儲存立體圖像的至少一部分圖式資訊。此外，可以理解的是，儲存模組28儲存的內容可被更新，舉例而言圖式資訊可透過智慧型裝置20由外部提供更新資訊，以隨時更改對物體不同特徵的定義。
首先，本發明第一實施例的非接觸式即時互動系統，請參考圖3A及圖3B，此非接觸式即時互動系統包括物體10以及智慧型裝置20，於此實施例中物體10擺放於智慧型裝置20的後方，智慧型裝置20可用以擷取物體10的特徵資訊。此處物體10的特徵資訊以“配置資訊”為例，在陳述本實施例前，先以圖4A-1至圖4D-6的例子說明“配置資訊”的含意，使該技術領域具有通常知識的技術人員能充分瞭解其用意。此處物體10以方形積木為例，但不以此為限，依據對物體10本身至少一種特徵的排列組合變化，物體10可被智慧型裝置20解譯為不同的物件，其中物體10的特徵可為顏色、形狀、大小等的單獨使用或其組合。舉例而言，如圖4A-1所示，物體10若以單一積木組成，假設預設定單一積木代表“小球”，則若積木本身的顏色C1 為紅色表示物體10可被智慧型裝置20解譯為“紅色的小球”。而以相同概念假設如圖4A-2所示的物體10’，其與圖4A-1的差 異在於物體10’的大小大於物體10，則定義物體10’代表“大球”，若其顏色C1’為藍色表示物體10’可被智慧型裝置20解譯為“藍色的大球”。此外依據不同設計，紅色的物體10亦可代表“球”；而藍色的物體10’代表房子。而物體不同實施例的排列組合如圖4B、圖4C-1、圖4C-2、圖4C-3、圖4D-1、圖4D-2、圖4D-3、圖4D-4、圖4D-5、圖4D-6所示，依據相同概念，不同的顏色、形狀、大小或其組合可使物體具有不同的意義，此處即不再一一贅述，而實施例中的顏色C1 、C2 、C3 、C4 ，可表示相同或相異的顏色，且可實施本發明技術的物體10亦不以四個方型積木為限。
承上述，如圖3A的實施例所示，物體10以四個積木所組成，物體10上的顏色C1 、C2 、C3 、C4 分別定義為淺灰、深灰、白、深灰，該系統於操作時，智慧型裝置20可透過其內的影像擷取模組取得含有物體10的一影像後，依據物體10的上述特徵組合，取得特徵資訊。識別模組24(如圖2所示)用以識別擷取模組22(如圖2所示)所取得的特徵資訊後，依據預設定的定義解譯該物體10為具有深灰色身體、淺灰色鳥嘴、且腹部為白色的小鳥。則影像生成模組26(如圖2所示)依據解譯結果產生對應物體10的一立體圖像I3D (此處為具有深灰色身體、淺灰色鳥嘴、且腹部為白色的小鳥)於智慧型裝置20(如圖3B所示)的螢幕上以作為一操作物件，操作過程中，擷取模組22持續取得物體10的特徵資訊，以供識別模組24即時重建立體圖像I3D ，且可透過物體10與智慧型裝置20之間的一相對移動來操控螢幕上的立體圖像I3D ，使其與智慧型裝置20中的一應用程式達成互動。舉例而言，使用者可直接操控物體10，當影像擷取模組持續取得含有物體10的配置資訊的影像時，影像識別模組可計算物體10的位移資訊及/或傾 斜角度，則影像識別模組可依據傾斜角度或者依據物體的位移方向及位移距離計算出該立體圖像移動的位置以重建該立體圖像的立體外觀。於一實施例中，此相對移動亦可由移動智慧型裝置20的方式產生。此外，上述立體圖像的外觀，亦可由使用者可依照不同情境利用移動物體來達成操控螢幕上的立體鏡像圖像，以進行操控選項的選擇，來達成變換立體圖像的外觀。舉例而言，本實施例中的物體10代表具有深灰色身體、淺灰色鳥嘴、且腹部為白色的小鳥，而經由選項的變換，該物體10可變更種類為小狗或其他動、植物。本系統透過僅操控物體來達到取代用手指或觸控筆直接按壓觸控螢幕方式，進而使使用者可在不觸碰螢幕的前提下與智慧型裝置產生非接觸式互動。
本發明第二實施例的非接觸式即時互動系統，請參考圖5A-1、圖5A-2及圖5B-1、圖5B-2，與上述實施例差異在於：此處物體10的特徵資訊以“圖形標籤資訊”為例，圖形標籤可包含條碼、圖形、幾何圖示或文字，則圖型標籤資訊即代表該圖標籤所隱含的資訊，其中條碼又可包含一維條碼、二維條碼，如圖5A-1所示的圖形標籤I1 即為其中一種二維條碼的表示；如圖5B-1所示的圖形標籤I2 即為其中一種圖形的表示。如圖所示，本實施例的物體10由四個積木組成，積木可由多個矩形(圖5A-1)或多個幾何圖形(圖5B-1)所構成，該圖形標籤資訊可貼附於至少其中一個積木上，且上述圖形標籤資訊亦可同時合併使用，其中擷取模組持續取得物體10的特徵資訊，以供識別模組即時重建立體圖像，且可透過物體10與智慧型裝置20之間的一相對移動來操控螢幕上的立體圖像I3D ，使其與智慧型裝置20中的一應用程式達成互動，此互動可為以教學為目的的互動或 以遊戲為目的的非接觸式互動。
本發明第三實施例的非接觸式即時互動系統，請參考圖6A、圖6B及圖6C，與上述實施例差異在於：此處物體10的特徵資訊以“電子標籤資訊”為例。如圖所示，本實施例的物體10由四個積木組成，積木可由多個矩形(圖6A)或多個幾何圖形(圖6B)所構成，該電子標籤可設置於物體10內(如圖6A的電子標籤T1 )或貼附於至少其中一個積木上(如圖6B的電子標籤T2 )，其中擷取模組22’為無線通訊接收模組用以與物體無線通訊、識別模組24’為無線通訊識別模組用以識別特徵資訊，則無線通訊接收模組持續取得物體10的特徵資訊，以供無線通訊識別模組即時重建立體圖像，其餘作動與上述實施例相同，此處及不再贅述，於一實施例中，依據不同設計，無線通訊接收模組與無線通訊識別模組也可以整合於同一模組中，其亦不影響本系統之作動。
於上述實施例中，物體的擺放位置皆於智慧型裝置的後方，故智慧型裝置使用後攝影機(rear camera)擷取物體影像，而本發明第四實施例的非接觸式即時互動系統，請參考圖7A-1、圖7A-2及圖7B，與上述實施例不同的處在於，物體10是擺放於智慧型裝置20的前方，從而智慧型裝置20可使用前攝影機(front camera)擷取物體10的影像。如圖所示，本實施例的特徵資訊以“圖形標籤資訊”為例，圖形標籤I可貼附於物體的反面(如圖7A-2所示)，圖形標籤I如同前述可為條碼或圖示或其他形式存在，且圖形標籤I是朝向於智慧型裝置20的前攝影機(front camera)。當操作此系統時，智慧型裝置20的影像擷取模組用以取得含有物體10的一影像，取得物體10上的圖形標籤資訊後，影像識別模組用以識別影像中的特徵資取得物體10上的圖形標籤資訊後，影像識別模組用以識別影像中的特徵資訊以識別物體的圖形標籤資訊，從而產生對應於物體的一立體鏡像圖像(3D mirror image)於智慧型裝置的螢幕上，使用者可透過移動物體10以與智慧型裝置20上的一應用程式進行非接觸式互動。於一實施例中，該應用程式為一遊戲及/或教學軟體，使用者可依照不同情境利用移動物體來達成操控螢幕上的立體鏡像圖像，以完成各項目標及/或進行操控選項的選擇。
本發明亦揭露一種電腦程式產品，用以供一智慧型裝置載入電腦程式並執行，以完成上述所有實施例之非接觸式即時互動方法。舉例而言，電腦程式產品為可供智慧型裝置載入後執行的應用程式(Apps)，執行後其可實施之非接觸式即時互動方法的詳細步驟已如前所述，在此不再贅述。
根據上述，本發明的特徵的一係智慧型裝置持續取得物體特徵資訊變化以操控其所產生的對應的立體圖像，此立體圖像可視為對應物體所產生的虛擬操作物件，其中物體的特徵資訊可包含物體的顏色、形狀、大小及其組合的一配置資訊；特徵資訊亦可為一電子標籤資訊；或者是一圖形標籤資訊。此外，物體亦可由多個子構件組合而成，由多個相同或相異顏色、形狀、大小的子構件的排列組合可定義為多種相對的操作物件，設計上相當彈性。再者，利用移動物體使物體與智慧型裝置產生相對移動，並透過上述方式取得操作物件的活動，此方法有別於習知用手指或是觸控筆直接接觸智慧型裝置螢幕取得互動，更能提供使用者操控智慧型裝置時的樂趣。
綜合上述，本發明一實施例的一種非接觸式即時互動方法及 流的系統，可讓使用者在不直接觸即智慧型裝置的前提下與智慧型裝置進行非接觸式互動，可使使用者的實體操控經驗和虛擬技術能夠無縫連接，有效增加及強化使用者與智慧型裝置互動方式的可能性及豐富性。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
S10,S12,S14‧‧‧步驟

Claims (21)

  1. 一種非接觸式即時互動方法，應用於一智慧型裝置，該非接觸式即時互動方法包含：取得一積木上的一特徵資訊；識別該特徵資訊，並依據該特徵資訊產生對應該積木的一立體圖像於該智慧型裝置的一螢幕上，且將該積木作為一操作對象；以及持續取得該積木的該特徵資訊，並依據該積木的活動即時重建該立體圖像，其中透過依據該積木的活動所更新的該立體圖像與該智慧型裝置內儲存之一應用程式進行非接觸式互動。
  2. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中取得該特徵資訊的方法包含取得含有該積木的一影像後，依據該積木的至少一特徵取得該特徵資訊。
  3. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中該特徵資訊包含該積木顏色、形狀、大小的排列組合的一配置資訊、一電子標籤資訊、一圖形標籤資訊或上述之組合。
  4. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中該特徵資訊包含該電子標籤資訊，則取得該特徵資訊的方法包含利用無線通訊技術與該積木通訊，以取得該特徵資訊。
  5. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中該立體圖像為依據該配置資訊解譯後所產生的立體影像。
  6. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中該立體圖像為對應該積木的一立體鏡像圖像。
  7. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中該立體圖像的至少一部分圖式資訊儲存於該智慧型裝置內，透過識別該特徵資訊，以自圖式資訊中取得相對應的該立體圖像，且該圖式資訊可被更新。
  8. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中重建該立體影像的方法包含：自持續取得該特徵資訊中計算該積木的一傾斜角度；及依據該傾斜角度重建該立體圖像的立體外觀。
  9. 如請求項1所述的非接觸式即時互動方法，其中重建該立體影像的方法包含：自持續取得該特徵資訊中計算該積木的一位移資訊；及依據該位移資訊計算出該立體圖像的位置。
  10. 如請求項9所述的非接觸式即時互動方法，其中該位移資訊包含該積木的位移方向及位移距離。
  11. 一種非接觸式即時互動系統，包含：一積木，包含一特徵資訊；以及一智慧型裝置，包含：一擷取模組，用以取得該特徵資訊；一識別模組，與該擷取模組電性連接，其用以識別該特徵資訊；以及一影像生成模組，與該擷取模組、該識別模組電性連接，其依據該特徵資訊產生對應該積木的一立體圖像於該智慧型裝置的一螢幕上，且將該積木作為一操作對象，其中該擷取模組持續取得該積木的該特徵資訊，以供該識別模組依據該積木的活動即時重建該立體圖 像，其中透過依據該積木的活動所更新的該立體圖像與該智慧型裝置內儲存之一應用程式進行非接觸式互動。
  12. 如請求項11所述的非接觸式即時互動系統，其中該特徵資訊包含該積木的顏色、形狀、大小的排列組合的一配置資訊、一電子標籤資訊、一圖形標籤資訊或上述之組合。
  13. 如請求項11所述的非接觸式即時互動系統，其中該特徵資訊包含該電子標籤資訊，該擷取模組包含無線通訊接收模組用以與該積木無線通訊；及該識別模組包含無線通訊識別模組用以識別該特徵資訊。
  14. 如請求項11所述的非接觸式即時互動系統，其中該擷取模組為影像擷取模組用以取得含有該積木的一影像；及該識別模組為影像識別模組用以識別該影像中依據該積木的至少一特徵取得該特徵資訊。
  15. 如請求項11所述的非接觸式即時互動系統，其中該智慧型裝置包含智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、數位個人助理或智慧型電視。
  16. 如請求項11所述的非接觸式即時互動系統，其中該智慧型裝置包含一儲存模組，用以儲存該立體圖像的至少一部分圖式資訊。
  17. 如請求項16所述的非接觸式即時互動系統，其中該儲存模組儲存的內容可透過該智慧型裝置被更新。
  18. 如請求項11所述的非接觸式即時互動系統，其中該識別模組用以依據自持續取得的該特徵資訊中計算該積木的一傾斜角度；及依據該傾斜角度重建該立體圖像的立體外觀。
  19. 如請求項11所述的非接觸式即時互動系統，其中，該識別模組用以自持續取得的該特徵資訊中計算該積木的一位移資訊；及依據該位移資訊計算出該立體圖像移動的位置。
  20. 如請求項19所述的非接觸式即時互動系統，其中該位移資訊包含該積木的位移方向及位移距離。
  21. 一種電腦程式產品，用以供一智慧型裝置載入該電腦程式並執行，以完成如請求項1至10其中一項所述的非接觸式即時互動方法。
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