TWI515666B - 互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法 - Google Patents

Description

互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法

本案係關於一種追蹤系統，尤指一種隨背景環境之色彩改變色光以進行色彩辨識追蹤之互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法。

隨著科技及資訊技術的演進，消費性電子產品日新月異，為了符合使用者的需求，各式各樣的可攜式通訊裝置便應運而生，例如：智慧型手機（Smart Phone）、掌上型遊戲機（Handheld Game Console）、平板電腦（Tablet PC）、筆記型電腦（Notebook PC）、個人數位助理（PDA, Personal Digital Assistant）、以及掌上型電腦（Pocket PC）等。藉由可攜式通訊裝置以及安裝於其內部之應用程式，不僅能夠提昇工作效率，也為生活增添不少樂趣。

其中，又以擴增實境（Augmented Reality, AR）技術為近年來較為熱門之應用，除了用於娛樂之用途外，更可應用於商業或教育等用途。舉例而言，現行之擴增實境技術多係透過可攜式通訊裝置之影像擷取裝置，拍攝實體世界中的物件，藉由物件辨識與座標定位等運算後，再將虛擬物件套疊進現實世界之畫面中。

有鑑於此，如何追蹤並進行物件辨識遂成為重要課題。於現行技術下，若欲辨識無感測位置資訊元件且可移動、旋轉之物體，係有一定難度，故常見之方式係以輔助影像辨識之標示物(Marker)附加於物件之表面，並以專用之標示物辨識器進行追蹤與辨識。然而，附加標示物時常因物體表面之凹凸或曲面造成特徵變形，進而影響辨識的準確度，且若物件移動、旋轉或標示物辨識器之位置改變都會造成辨識錯誤或增加辨識的難度，且附加標示物必然增加物件之製造成本及產品尺寸，同時亦會影響外觀，進而降低消費者使用之意願。

雖然目前已開發出利用視覺辨識的方式來識別及追蹤物件之定位與移動，但受限於視覺辨識之限制因素，例如物體表面特徵、物體型態、追蹤裝置之運算能力、所處環境背景及光源亮度變化等，皆會影響視覺辨識之準確度，甚至導致誤判及辨識失真等情況。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，並直接用於無附加標示物之互動式物件以進行追蹤及辨識，且操作容易、運算快速，同時更可降低製造成本及產品尺寸，並維持良好外觀以增進消費者使用意願之互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法，實為目前尚待解決之問題。

本案之主要目的為提供一種互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法，俾解決習用追蹤系統須附加標示物，使得辨識及追蹤準確度不佳，並導致製造成本及產品尺寸增加，且外觀維持不易降低消費者使用及購買意願，以及受限於諸多因子而常導致誤判及辨識失真等缺點。

本案之另一目的為提供一種互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法，藉由設置第一顯示模組於互動式物件，以發出易於辨識之特定色光，可於無需附加任何標示物之情況下，提升辨識及追蹤準確度，並降低製造成本、縮減產品尺寸，同時達到外觀良好而增進消費者使用及購買意願等功效。

本案之另一目的為提供一種互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法，透過可攜式通訊裝置持續偵測並分析互動式物件之背景環境之色彩資訊，並控制互動式物件顯示易於辨識之特定色光，可減少追蹤及辨識時之限制因素，進而達到於持續偵測與追蹤時避免誤判及辨識失真等功效。

為達上述目的，本案之一較廣實施態樣為提供一種互動式物件追蹤系統，至少包括：一互動式物件，包括：一控制單元，架構於控制該互動式物件之運作；一第一通訊模組，與該控制單元相連接；以及一第一顯示模組，與該控制單元相連接，用以顯示至少一特定色光；以及一可攜式通訊裝置，包括：一控制模組，架構於控制該可攜式通訊裝置之運作；一第二通訊模組，與該控制模組相連接，用以與該第一通訊模組進行資訊交換；以及一影像擷取模組，與該控制模組相連接，用以擷取該互動式物件之影像；其中，該控制模組係分析該互動式物件之背景環境之一色彩資訊，以根據該色彩資訊產生一控制訊號，並透過該第二通訊模組傳遞該控制訊號至該第一通訊模組，俾使該第一顯示模組根據該控制訊號顯示易於辨識之該特定色光。

為達上述目的，本案之另一較廣實施態樣為提供一種互動式物件，適用於以一可攜式通訊裝置進行追蹤，至少包括：一本體；一控制單元，容設於該本體；一第一通訊模組，容設於該本體並與該控制單元相連接，用以接收該可攜式通訊裝置根據該本體之背景環境之一色彩資訊產生之一控制訊號；以及一第一顯示模組，設置於該本體並與該控制單元相連接，用以根據該控制訊號顯示易於辨識之一特定色光。

為達上述目的，本案之另一較廣實施態樣為提供一種追蹤方法，至少包括：提供一互動式物件及一可攜式通訊裝置；擷取該互動式物件之影像；分析該互動式物件之背景環境之一色彩資訊；根據該色彩資訊產生一控制訊號；傳遞該控制訊號至該互動式物件；以及該互動式物件根據該控制訊號顯示易於辨識之一特定色光。

1．．．互動式物件追蹤系統

2．．．互動式物件

20．．．本體

21．．．控制單元

22．．．第一通訊模組

23．．．第一顯示模組

3．．．可攜式通訊裝置

31．．．控制模組

32．．．第二通訊模組

33．．．影像擷取模組

34．．．第二顯示模組

330．．．感光元件

S100~S600．．．步驟

第1圖係為本案較佳實施例之互動式物件之架構方塊圖。
第2圖係為本案較佳實施例之可攜式通訊裝置之架構方塊圖。
第3圖係為本案較佳實施例之互動式物件追蹤系統之示意圖。
第4圖係為可攜式通訊裝置之影像擷取模組擷取之互動式物件影像之示意圖。
第5圖係為本案較佳實施例之追蹤方法流程圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第1圖、第2圖及第3圖，其中第1圖係為本案較佳實施例之互動式物件之架構方塊圖，第2圖係為本案較佳實施例之可攜式通訊裝置之架構方塊圖，以及第3圖係為本案較佳實施例之互動式物件追蹤系統之示意圖。如第1圖、第2圖及第3圖所示，本案之互動式物件追蹤系統1至少包括互動式物件2及可攜式通訊裝置3。其中，互動式物件2係為實體世界之物件，例如但不限於機器人、遙控車、遙控直升機、電話機等，且可攜式通訊裝置3係為智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、掌上型遊戲機、個人數位助理或掌上型電腦，但不以此為限。互動式物件2包括控制單元21、第一通訊模組22及第一顯示模組23。控制單元21係架構於控制互動式物件2之運作，第一通訊模組22係與控制單元21相連接，且第一顯示模組23係與控制單元21相連接，用以顯示至少一特定色光，例如但不限於三原色光之一或三原色光以任意比例調配之色光。

可攜式通訊裝置3包括控制模組31、第二通訊模組32及影像擷取模組33。控制模組31係架構於控制可攜式通訊裝置3之運作，且第二通訊模組32係與控制模組31相連接，用以與互動式物件2之第一通訊模組22進行資訊交換。影像擷取模組33係與控制模組31相連接，用以擷取互動式物件2之影像。其中，控制模組31係根據影像擷取模組33擷取之互動式物件2之影像，分析互動式物件2所處之背景環境之色彩資訊，以根據該色彩資訊產生控制訊號，並透過第二通訊模組32傳遞該控制訊號至互動式物件2之第一通訊模組22，俾使第一顯示模組23根據控制訊號顯示易於辨識之特定色光(相對於背景環境顏色)。藉由設置第一顯示模組23於互動式物件2，以發出易於辨識之特定色光，可於無需附加任何標示物之情況下，提升辨識及追蹤準確度，並降低製造成本、縮減產品尺寸，同時達到外觀良好而增進消費者使用及購買意願等功效。

根據本案之構想，互動式物件2之第一通訊模組22及可攜式通訊裝置3之第二通訊模組32係包括藍芽通訊晶片、無線通訊晶片或射頻通訊晶片等，且第一通訊模組22與第二通訊模組32係為相互匹配之有線或無線通訊模組，然皆不以此為限。舉例而言，若第一通訊模組22包括藍芽通訊晶片，則第二通訊模組32亦包括藍芽通訊晶片，以透過藍芽通訊技術進行資訊交換。

於一些實施例中，本案互動式物件追蹤系統1之可攜式通訊裝置3之影像擷取模組33係可包括感光元件330，以進行影像拍攝或連續錄影等動作。當然，於另一些實施例中，影像擷取模組33亦可包括網路攝影機(Webcam)或數位攝影機等，並搭配類似透鏡或濾鏡等元件，以提升影像擷取品質。

根據本案之構思，互動式物件2之第一顯示模組23係可依安裝於可攜式通訊裝置3內部儲存模組（未圖示）之應用程式之設計，而受控於控制單元21，或透過第一通訊模組22及第二通訊模組32間之有線或無線連線，直接受控於可攜式通訊裝置3之控制模組31，但不以此為限。當然，透過其他行動通訊技術以進行遠端遙控及辨識之方法及類似裝置，亦屬本案之教示範圍。

請再參閱第3圖，本案互動式物件追蹤系統1之互動式物件2係包括本體20，且控制單元21及第一通訊模組22皆係容設於本體20，並得以受到本體20之保護，進而降低元件或模組故障、損壞之情況發生。至於第一顯示模組23，係設置於本體20，且較佳為至少部分地暴露於本體20之外，以使顯示之特定色光可有效發射，而不會受本體20所遮蔽。

請參閱第4圖並配合第3圖，其中第4圖係為可攜式通訊裝置之影像擷取模組擷取之互動式物件影像之示意圖。如第3圖、第4圖所示，當本案互動式物件追蹤系統1之可攜式通訊裝置3之影像擷取模組33擷取互動式物件2之影像時，由於互動式物件2本身係處於一背景環境中，若第一顯示模組23並未發出易於辨識之色光，可攜式通訊裝置3之控制模組31係分析互動式物件2所處之背景環境之色彩資訊，以根據色彩資訊產生控制訊號，並透過第二通訊模組32傳遞該控制訊號至第一通訊模組22，俾使互動式物件2之第一顯示模組23根據該控制訊號顯示易於辨識之特定色光。換言之，於可攜式通訊裝置3之影像擷取模組33擷取互動式物件2之影像後，控制模組31係分析色彩資訊並判斷於此背景環境中較易被辨識之特定色光，進而根據分析及判斷結果產生控制訊號，致使第一顯示模組23最終發出該易被辨識之特定色光，以進行後段辨識及追蹤動作。

於一些實施例中，當互動式物件2之第一顯示模組23發出易於辨識之特定色光後，可攜式通訊裝置3之影像擷取模組33係持續擷取互動式物件2之影像，且可依互動式物件2因移動而處於其他背景環境之情況，持續透過控制模組31相對於其互動式物件2所處之背景環境顏色分析、判斷並控制互動式物件2之第一顯示模組23轉為發出其他易於辨識之特定色光，但不以此為限。

根據本案之構想，可攜式通訊裝置更包含一第二顯示模組34(於此實施例中可為一顯示器)，當可攜式通訊裝置3之影像擷取模組33擷取互動式物件2之影像，且偵測到第一顯示模組23發出之易於辨識之特定色光時，可攜式通訊裝置3之控制模組31係一併將影像擷取模組33擷取之互動式物件的影像在第二顯示模組34上顯示，以進一步作為擴增實境的應用。

根據本案之構想，互動式物件追蹤系統1之可攜式通訊裝置3係於互動式物件2之第一顯示模組23顯示易於辨識之特定色光後，重複以影像擷取模組33擷取互動式物件2之影像，並分析擷取之影像中，互動式物件2之背景環境之色彩資訊，以根據色彩資訊產生控制訊號，再透過可攜式通訊裝置3之第二通訊模組32傳遞控制訊號至互動式物件2之第一通訊模組22，俾使第一顯示模組23根據控制訊號顯示易於辨識之特定色光。藉此，本案之互動式物件追蹤系統1之可攜式通訊裝置3可持續追蹤並辨識互動式物件2，且因互動式物件2之第一顯示模組23顯示之特定色光係可隨時依背景環境之色彩改變而轉變，亦即可持續發出於每一瞬間最易辨識之特定色光，故可減少追蹤及辨識時之限制因素，進而達到於持續偵測與追蹤時避免誤判及辨識失真等功效。

請參閱第5圖，其係為本案較佳實施例之追蹤方法流程圖。如第5圖所示，本案之追蹤方法係至少包括步驟：首先，如步驟S100所示，提供互動式物件2及可攜式通訊裝置3；其次，如步驟S200所示，可攜式通訊裝置3之影像擷取模組33擷取互動式物件2之影像；然後，如步驟S300所示，可攜式通訊裝置3之控制模組31分析互動式物件2之背景環境之色彩資訊；接著，如步驟S400所示，可攜式通訊裝置3之控制模組31根據該色彩資訊產生控制訊號；再來，如步驟S500所示，可攜式通訊裝置3之控制模組31控制第二通訊模組32傳遞控制訊號至互動式物件2之第一通訊模組22；最後，如步驟S600所示，互動式物件2根據該控制訊號顯示易於辨識之特定色光。於此實施例中，各裝置及元件之作動原理係與前述之實施例相同，故此不再贅述。

綜上所述，本案提供一種互動式物件追蹤系統及其互動式物件與追蹤方法，藉由設置第一顯示模組於互動式物件，以發出易於辨識之特定色光，可於無需附加任何標示物之情況下，提升辨識及追蹤準確度，並降低製造成本、縮減產品尺寸，同時達到外觀良好而增進消費者使用及購買意願等功效。此外，透過可攜式通訊裝置持續偵測並分析互動式物件之背景環境之色彩資訊，並控制互動式物件顯示易於辨識之特定色光，可減少追蹤及辨識時之限制因素，進而達到於持續偵測與追蹤時避免誤判及辨識失真等功效。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1．．．互動式物件追蹤系統

2．．．互動式物件

20．．．本體

21．．．控制單元

22．．．第一通訊模組

23．．．第一顯示模組

3．．．可攜式通訊裝置

31．．．控制模組

32．．．第二通訊模組

33．．．影像擷取模組

330．．．感光元件

Claims (10)

1. 一種互動式物件追蹤系統，至少包括：
   　　一互動式物件，包括：
   　　　　一控制單元，架構於控制該互動式物件之運作；
   　　　　一第一通訊模組，與該控制單元相連接；以及
   　　　　一第一顯示模組，與該控制單元相連接，用以顯示至少一特定色光；以及
   　　一可攜式通訊裝置，包括：
   　　　　一控制模組，架構於控制該可攜式通訊裝置之運作；
   　　　　一第二通訊模組，與該控制模組相連接，用以與該第一通訊模組進行資訊交換；以及
   　　　　一影像擷取模組，與該控制模組相連接，用以擷取該互動式物件之影像；
   　　其中，該控制模組係分析該互動式物件之背景環境之一色彩資訊，以根據該色彩資訊產生一控制訊號，並透過該第二通訊模組傳遞該控制訊號至該第一通訊模組，俾使該第一顯示模組根據該控制訊號顯示易於辨識之該特定色光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之互動式物件追蹤系統，其中該第一通訊模組係與該第二通訊模組相匹配。
3. 如申請專利範圍第1項所述之互動式物件追蹤系統，其中該互動式物件係包括一本體，該控制單元及該第一通訊模組係容設於該本體，且該第一顯示模組係設置於該本體。
4. 如申請專利範圍第3項所述之互動式物件追蹤系統，其中該互動式物件之該第一顯示模組係至少部分地暴露於該本體之外。
5. 如申請專利範圍第1項所述之互動式物件追蹤系統，其中該特定色光係為三原色光之一或三原色光以任意比例調配之色光。
6. 如申請專利範圍第1項所述之互動式物件追蹤系統，其中該可攜式通訊裝置之該影像擷取模組係包括一感光元件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之互動式物件追蹤系統，其中該互動式物件之該第一顯示模組係受控於該控制單元。
8. 如申請專利範圍第1項所述之互動式物件追蹤系統，其中該互動式物件之該第一顯示模組，係透過該第一通訊模組及該第二通訊模組以受控於該可攜式通訊裝置之該控制模組。
9. 一種互動式物件，適用於以一可攜式通訊裝置進行追蹤，至少包括：
   　　一本體；
   　　一控制單元，容設於該本體；
   　　一第一通訊模組，容設於該本體並與該控制單元相連接，用以接收該可攜式通訊裝置根據該本體之背景環境之一色彩資訊產生之一控制訊號；以及
   　　一第一顯示模組，設置於該本體並與該控制單元相連接，用以根據該控制訊號顯示易於辨識之一特定色光。
10. 一種互動式物件追蹤方法，至少包括：
    　　提供一互動式物件及一可攜式通訊裝置；
    　　擷取該互動式物件之影像；
    　　分析該互動式物件之背景環境之一色彩資訊；
    　　根據該色彩資訊產生一控制訊號；
    　　傳遞該控制訊號至該互動式物件；以及
    　　該互動式物件根據該控制訊號顯示易於辨識之一特定色光。