TWI666580B - Virtual input system - Google Patents

Abstract

本發明有關一種虛擬輸入系統，提供使用者於輸入介面板進行資訊輸入動作，並由電子裝置顯示資訊；虛擬輸入系統包括輸入介面板、發光單元、影像擷取單元與影像處理單元；藉此，本發明藉由發光單元、影像擷取單元搭配輸入介面板之硬體設計，以攝影機偵測發光單元發射光學圖樣形狀變化方式，有效偵測使用者於輸入介面板上點擊之位置，以將點擊位置所對應之資訊輸入電子裝置內，再藉由電子裝置以文字、聲音或影像等方式呈現，確實達到降低硬體所需之成本、方便攜帶與使用，以及以單一系統提供使用者多種不同輸入方式之需求等主要優勢。

Description

虛擬輸入系統

本發明係有關於一種虛擬輸入系統，尤其是指一種使用影像視覺偵測發光單元發射之光學圖樣的形狀變化以對應於電子裝置顯示使用者於虛擬輸入系統輸入之資訊的虛擬輸入系統。

按，現行行動通訊裝置如智慧型手機或平板電腦等都已是人類生活中不可或缺的電子產品，除了典型的電話通話功能外，行動通訊裝置還兼具有遊戲機、照像機、錄音機、全球定位系統、個人數位助理，以及多媒體播放器等功能，故行動通訊裝置的功能性與實用性已漸漸追上個人電腦領域，使用者在日常生活中操作行動通訊裝置的時間就相對拉長許多；再者，行動通訊裝置為了讓使用者更方便攜帶，多是朝向小而輕巧的方向設計，以至於觸控螢幕的尺寸無法有效與電視或筆記型電腦相比，使用者若長時間使用行動通訊裝置則容易感到眼睛疲憊與不舒服。

中華民國新型專利第M543398號之「供搭配手機使用之虛擬輸入裝置」即用以解決上述之問題，此專利主要係包含一具適當體積之外殼體供使用者方便攜帶且能穩固放置一平面上使用，其中外殼體上設有一手機承置機構供手機能橫向或直向架設其上並使手機螢幕呈現一傾斜視角，讓使用者能以較佳視角及較舒適性來觸控操作或觀看手機螢幕；其中外殼體內部設有一虛擬輸入模組並能與手機無線連結，供可在其前方與使 用者之間的平面上形成一具有虛擬輸入功能且具有比手機螢幕較大面積之虛擬輸入影像如虛擬鍵盤或號碼盤輸入影像、手機遊戲用之虛擬控制器輸入影像或虛擬觸控面輸入影像，讓使用者能藉由虛擬輸入影像來完成手機輸入操作或手機遊戲操作；藉此，本新型能提供手機使用者較優良且較舒適之手機操作型態，用以改善使用者在長期操作或觀看手機螢幕時所造成之不便及不適感；此專利主要係使用三角校正方式進行使用者之手指位置的偵測與判別；然而，此方法對於手指高低位置的偏差相對敏感，若有稍微的偏差即會導致虛擬輸入裝置判斷的誤差；此外，此專利係使用兩個光源進行虛擬輸入影像的投影與使用者手指位置的偵測，此舉不僅造成硬體設置成本的增加，且用以投影虛擬輸入影像的雷射光在日間或具有強光的操作環境下會讓使用者有看不清楚的疑慮，而無法有效輸入所欲輸入之資訊；因此，如何藉由創新的硬體設計，有效且正確偵測使用者於虛擬輸入系統上點擊之位置，並將點擊位置所對應之資訊輸入電子裝置內，仍是虛擬輸入系統等相關產業開發業者與相關研究人員需持續努力克服與解決之課題。

今，發明人即是鑑於傳統的虛擬輸入系統於實際實施時仍存在有諸多缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種虛擬輸入系統，尤其是指一種使用影像視覺偵測發光單元發射之光學圖樣的形狀變化以對應於電子裝置顯示使用者於虛擬輸入系統輸入之資訊的虛擬輸入系統，主要係藉由發光單 元與影像擷取單元搭配輸入介面板之硬體設計，以影像擷取單元之攝影機擷取發光單元發射之光學圖樣形狀變化之方式，有效偵測使用者於虛擬的輸入介面板上點擊之位置，以將點擊位置所對應之資訊輸入至電子裝置內，再藉由電子裝置以文字、聲音或影像等方式呈現，有效解決傳統虛擬輸入系統需要配備兩個發光單元所耗費之高硬體成本，以及因使用者點擊高度不同而產生極大輸入誤差之缺點，確實達到降低硬體設置成本、方便攜帶與使用，以及以單一個輸入介面板即可提供使用者多種輸入方式之需求等主要優勢者。

為了達到上述之實施目的，本發明人提出一種虛擬輸入系統，係電性連接一電子裝置，以提供一使用者於虛擬輸入系統進行至少一資訊之輸入動作，並由電子裝置顯示資訊；本發明之虛擬輸入系統係至少包括有一輸入介面板、一發光單元、一影像擷取單元，以及一影像處理單元；輸入介面板係提供使用者使用一部件進行輸入之動作；發光單元係設置於輸入介面板之一端部，發光單元係發射有一包括有至少一光學圖樣之光束至輸入介面板上，其中光學圖樣係因部件觸碰輸入介面板而產生變化；影像擷取單元係設置於發光單元之一端部，影像擷取單元係包括有一光學鏡頭，以及一與光學鏡頭連接之感光元件，其中光學鏡頭係擷取部件與光學圖樣變化之影像於感光元件上成像；影像處理單元係包括有一電性連接影像擷取單元之辨識模組，一內建有一方位資料庫之比對模組，以及一分別以電性連接比對模組與電子裝置之輸出模組，其中方位資料庫係內建有對應輸入介面板之複數個參考點座標，以及複數個對應參考點座標之資訊，辨識模組係接收影像擷取單元擷取之影像，並擷取造成光學圖樣變 化之部件的輪廓，以計算部件輪廓的中心點座標，比對模組係進行中心點座標與參考點座標之比對動作，當比對結果介於一誤差範圍時，輸出模組係傳遞參考點座標相對應之資訊至電子裝置，電子裝置係以一顯示方式顯示資訊。

如上所述的虛擬輸入系統，其中電子裝置係為智慧型手機、平板電腦、穿戴式計算平台、觸控螢幕系統或個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)等其中之一種裝置。

如上所述的虛擬輸入系統，其中虛擬輸入系統係藉由有線或無線等其中之一種方式電性連接電子裝置。

如上所述的虛擬輸入系統，其中虛擬輸入系統係藉由一無線通訊協定電性連接電子裝置。

如上所述的虛擬輸入系統，其中無線通訊協定係為藍芽(Bluetooth)通訊、紅外線(Infrared，IR)通訊、近場通訊(Near Field Communication，NFC)、無線區域網路(Wireless Local Area Network，WLAN)、無線千兆聯盟(Wireless Gigabit Alliance，WiGig)、紫蜂(ZigBee)、無線通用序列匯流排(Wireless USB)、超寬頻(Ultra Wide Band，UWB)或無線保真(Wi-Fi)等其中之一種協定或兩者以上之組合。

如上所述的虛擬輸入系統，其中輸入介面板係由塑膠、矽膠、海綿、木材或玻璃等其中之一種材質所製備而成。

如上所述的虛擬輸入系統，其中部件係為使用者身體之至少一部位或任何用以點擊之物件等其中之一種態樣或兩者之組合。

如上所述的虛擬輸入系統，其中輸入介面板上係可進一步形 成有至少一圖像。

如上所述的虛擬輸入系統，其中圖像係為鍵盤、琴鍵或按鍵等其中之一種態樣。

如上所述的虛擬輸入系統，其中圖像係由印刷、塗抹或雕塑等其中之一種方式形成於輸入介面板上。

如上所述的虛擬輸入系統，其中發光單元係為雷射二極體(Laser Diode，LD)、發光二極體(Light Emitting Diode，LED)或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置。

如上所述的虛擬輸入系統，其中光學圖樣係為直線、網格、平面、規則排列點或不規則排列點等其中之一種態樣。

如上所述的虛擬輸入系統，其中光學鏡頭係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置。

如上所述的虛擬輸入系統，其中感光元件係為光電耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)等其中之一種裝置。

如上所述的虛擬輸入系統，其中電子裝置係以文字、聲音、光線、影像、震動、軌跡或電訊號等其中之一種顯示方式或兩者以上之組合顯示資訊。

如上所述的虛擬輸入系統，其中發光單元係可進一步為一脈衝式光源，發光單元之脈衝頻率係與影像擷取單元擷取影像之頻率相同。

如上所述的虛擬輸入系統，其中辨識模組係可進一步比對影像擷取單元於前後時間所擷取之影像的差異，以判斷光學圖樣的形狀變化。

藉此，本發明之虛擬輸入系統主要係藉由發光單元與影像擷取單元搭配輸入介面板之硬體設計，以影像擷取單元之攝影機擷取發光單元發射之光學圖樣形狀變化之方式，有效偵測使用者於虛擬的輸入介面板上點擊之位置，以將點擊位置所對應之資訊輸入至電子裝置內，再藉由電子裝置以文字、聲音或影像等方式呈現，有效解決傳統虛擬輸入系統需要配備兩個發光單元所耗費之高硬體成本，以及因使用者點擊高度不同而產生極大輸入誤差之缺點，確實達到降低硬體設置成本、方便攜帶與使用，以及以單一個輸入介面板即可提供使用者多種輸入方式之需求等主要優勢；此外，本發明之虛擬輸入系統主要係藉由模組化之設計以整合輸入介面板、發光單元，以及影像擷取單元等硬體，以提供使用者隨時隨地以最輕鬆的方式以虛擬輸入系統於隨身攜帶的智慧型手機或平板電腦上進行文字、圖形、聲音或控制指令之輸入與編輯動作，有效解決傳統輸入系統之硬體體積過大而不易攜帶之缺點，確實達到易於收納與攜帶，以及製造成本低廉等主要優勢；最後，本發明之虛擬輸入系統主要係於輸入介面板上以印刷等方式形成有鍵盤、琴鍵或按鍵等至少一種圖像，以提供使用者準確按壓相對應之圖像以輸入相關之資料，有效解決傳統之虛擬輸入系統以發光體發射之雷射圖像供使用者點擊而容易因白天或戶外強光而有看不清楚之缺點，確實達到提供使用者準確點擊而不失誤，以及增加輸入與編輯成功率之主要優勢。

(1)‧‧‧虛擬輸入系統

(11)‧‧‧輸入介面板

(111)‧‧‧圖像

(12)‧‧‧發光單元

(121)‧‧‧光束

(1211)‧‧‧光學圖樣

(13)‧‧‧影像擷取單元

(131)‧‧‧光學鏡頭

(132)‧‧‧感光元件

(14)‧‧‧影像處理單元

(141)‧‧‧辨識模組

(142)‧‧‧比對模組

(143)‧‧‧輸出模組

(2)‧‧‧電子裝置

(3)‧‧‧部件

第1圖：本發明虛擬輸入系統其一較佳實施例之整體架構示意圖

第2圖(A)、(B)：本發明虛擬輸入系統其二較佳實施例之鍵盤功能運作示意圖

為利 貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容、優點，以及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

首先，請參閱第1圖所示，為本發明虛擬輸入系統其一較佳實施例之整體架構示意圖，本發明之虛擬輸入系統(1)係電性連接一電子裝置(2，以提供一使用者於虛擬輸入系統(1)進行至少一資訊之輸入動作，並由電子裝置(2)顯示資訊，其中電子裝置(2)係為智慧型手機、平板電腦、穿戴式計算平台、觸控螢幕系統或個人數位助理等其中之一種裝置，而虛擬輸入系統(1)係藉由有線或無線等其中之一種方式電性連接電子裝置(2)；在本發明其一較佳實施例中，虛擬輸入系統(1)係藉由一無線通訊協定電性連接電子裝置(2)，其中無線通訊協定係為藍芽通訊、紅外線通訊、近場通訊(NFC)、無線區域網路(WLAN)、無線千兆聯盟(WiGig)、紫蜂(ZigBee)、無線通用序列匯流排(Wireless USB)、超寬頻(UWB)或無線保真(Wi-Fi)等其中之一種協定或兩者以上之組合；在本發明其一較佳實施例中，具滑鼠功能之虛擬輸入系統(1)係以藍芽之無線通訊協定電性連接以智慧型手機態樣呈現的電子裝置(2)，以提供使用者於虛擬輸入系統(1)進行智慧型手機之滑鼠鼠標滑移與點擊之動作，使用者即可於智慧型手機之螢幕中觀看滑鼠鼠標 之移動狀態；本發明之虛擬輸入系統(1)係至少包括有：一輸入介面板(11)，係提供使用者使用一部件(3)進行輸入之動作；此外，輸入介面板(11)係由塑膠、矽膠、海綿、木材或玻璃等其中之一種材質所製備而成；再者，部件(3)係為使用者身體之至少一部位或任何用以點擊之物件等其中之一種態樣或兩者之組合；在本發明其一較佳實施例中，部件(3)係為使用者自身之手指的指尖部位，而以矽膠材質所製備而成的輸入介面板(11)係為一種具有平面態樣之空白軟板，主要係提供使用以指尖在其上進行類似滑鼠之滑移或點擊之動作；一發光單元(12)，係設置於輸入介面板(11)之一端部，發光單元(12)係發射有一包括有至少一光學圖樣(1211)之光束(121)至輸入介面板(11)上，其中光學圖樣(1211)係因部件(3)觸碰輸入介面板(11)而產生變化；此外，發光單元(12)係為雷射二極體(LD)、發光二極體(LED)或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置；再者，光學圖樣(1211)係為直線、網格、平面、規則排列點或不規則排列點等其中之一種態樣；在本發明其一較佳實施例中，發光單元(12)係設置於輸入介面板(11)前端部，並朝向輸入介面板(11)發射一包括有平面態樣之光學圖樣(1211)，當使用者手指之指尖於輸入介面板(11)上滑移時，係會造成輸入介面板(11)上之光學圖樣(1211)局部的形狀變化；然而必須注意的是，上述發光單元(12)設置於輸入介面板(11)之前端部，是為了說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟知此技藝者當知道發光單元(12)與輸入介面板(11)之相對位置係不限定，只要可以讓發光單元(12)發射之光學圖樣(1211)覆蓋輸入介面板(11)上由使用者所定義之區域，皆可視為本發明之技術特徵的延伸，並不會影像本發明的實際 實施；一影像擷取單元(13)，係設置於發光單元(12)之一端部，影像擷取單元(13)係包括有一光學鏡頭(131)，以及一與光學鏡頭(131)連接之感光元件(132)，其中光學鏡頭(131)係擷取部件(3)與光學圖樣(1211)變化之影像於感光元件(132)上成像；此外，光學鏡頭(131)係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置；再者，感光元件(132)係為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)等其中之一種裝置；在本發明其一較佳實施例中，影像擷取單元(13)係設置於發光單元(12)之上端部，而內建於影像擷取單元(13)且以魚眼鏡頭態樣呈現之光學鏡頭(131)係擷取輸入介面板(11)、使用者之指尖，以及因指尖而產生形狀變化之光學圖樣(1211)的影像於感光元件(132)上成像，其中指尖於輸入介面板(11)上造成光學圖樣(1211)的形狀變化即如第1圖之凸起的光學圖樣(1211)所示，在影像擷取單元(13)上係會呈現一個亮點；以及一影像處理單元(14)，係包括有一電性連接影像擷取單元(13)之辨識模組(141)，一內建有一方位資料庫(圖式未標示)之比對模組(142)，以及一分別以電性連接比對模組(142)與電子裝置(2)之輸出模組(143)，其中方位資料庫係內建有對應輸入介面板(11)之複數個參考點座標(圖式未標示)，以及複數個對應參考點座標之資訊(圖式未標示)，辨識模組(141)係接收影像擷取單元(13)擷取之影像，並擷取造成光學圖樣(1211)變化之部件(3)的輪廓，以計算部件輪廓的中心點座標(圖式未標示)，比對模組(142)係進行中心點座標與參考點座標之比對動作，當比對結果介於一誤差範圍時，輸出模組(143)係傳遞參考點座標相對應之資訊至電子裝置(2)，電 子裝置(2)係以一顯示方式顯示資訊；此外，電子裝置(2)係以文字、聲音、光線、影像、震動、軌跡或電訊號等其中之一種顯示方式或兩者以上之組合顯示資訊；在本發明其一較佳實施例中，影像處理單元(14)係由辨識模組(141)、比對模組(142)，以及輸出模組(143)所組合而成，其中辨識模組(141)係電性連接影像擷取單元(13)以接收影像擷取單元(13)擷取之影像，並擷取造成光學圖樣(1211)形狀變化之指尖的輪廓，以計算指尖輪廓的中心點座標再傳遞至比對模組(142)，而比對模組(142)係內建有方位資料庫，方位資料庫係儲存有複數個參考點座標與複數個對應參考點座標之資訊，當比對模組(142)將接收之中心點座標與參考點座標進行比對動作後，若比對結果介於一誤差範圍時，輸出模組(143)則以藍芽之無線通訊協定傳遞參考點座標相對應之資訊至智慧型手機之電子裝置(2)，亦即當使用者之指尖如滑鼠態樣在輸入介面板(11)上滑移時，影像擷取單元(13)即連續擷取指尖與光學圖樣(1211)形狀變化之影像傳遞至辨識模組(141)，辨識模組(141)偵測指尖之輪廓的中心點座標後傳遞至比對模組(142)與方位資料庫內建之參考點座標比對，當比對結果介於一誤差範圍時即將參考點座標對應之資訊由輸出模組(143)傳遞至電子裝置(2)顯示，其中資訊即代表滑鼠之滑移軌跡，而智慧型手機之電子裝置(2)即以滑鼠軌跡之顯示方式顯示資訊，其中誤差範圍係為畫素值的差異在95%以上。

此外，輸入介面板(11)上係可進一步形成有至少一圖像(111)，其中圖像(111)係為鍵盤、琴鍵或按鍵等其中之一種態樣，而圖像(111)係由印刷、塗抹或雕塑等其中之一種方式形成於輸入介面板(11)上；請參閱第2圖(A)、(B)所示，為本發明虛擬輸入系統其二較佳實施例之鍵盤功能運 作示意圖，其中鍵盤態樣之圖像(111)係以印刷方式形成於輸入介面板(11)之上端面，以提供使用者以指尖點擊所欲輸入之文字或圖形資料；也就是說，本發明其二較佳實施例的輸入介面板(11)係為上端面印刷有電腦之鍵盤圖像(111)的平面軟板，以提供使用者在鍵盤之圖像(111)上進行與使用實體鍵盤相同的按壓動作，以輸入相對應之資訊，並可於電子裝置(2)上以文字或圖形方式顯示，亦即當使用者按壓圖像(111)上顯示之「A」字樣時，影像擷取單元(13)即擷取指尖與光學圖樣(1211)形狀變化之影像傳遞至辨識模組(141)，辨識模組(141)偵測指尖之輪廓的中心點座標後傳遞至比對模組(142)與方位資料庫內建之參考點座標比對，當比對結果介於一誤差範圍時即將參考點座標對應之資訊由輸出模組(143)傳遞至電子裝置(2)顯示，其中資訊即以「A」之文字態樣顯示於電子裝置(2)上；此外，在輸入介面板(11)之下端面亦可進一步使用印刷方式形成一琴鍵態樣之圖像(111)，以提供使用者使用手指或其他部件(3)點擊之，並由電子裝置(2)以聲音之形式輸出；再者，雖然輸入介面板(11)印刷有鍵盤或琴鍵等圖像(111)，然而經過系統預設之切換動作，使用者亦可使用指尖在印刷有鍵盤或琴鍵等圖像(111)上進行如上文所述之滑鼠之鼠標的滑移或點擊之動作，故本發明之虛擬輸入系統(1)係可使用單一個輸入介面板(11)即可提供使用者多種輸入方式之需求。

再者，發光單元(12)係可進一步為一脈衝式光源，發光單元(12)之脈衝頻率係與影像擷取單元(13)擷取影像之頻率相同，其中影像處理單元(14)係可進一步比對影像擷取單元(13)於前後時間所擷取之影像的差異，以判斷光學圖樣(1211)的形狀變化；在本發明另一較佳實施例中，發光單元(12)係為一種呈現一亮一滅態樣之脈衝式光源，而脈衝之頻率係與影像 擷取單元(13)之光學鏡頭(131)擷取影像之頻率相同，也就是說，當發光單元(12)發射具有光學圖樣(1211)之光束(121)而亮起時，則影像擷取單元(13)之光學鏡頭(131)係擷取輸入介面板(11)、使用者之指尖，以及因指尖而產生形狀變化之光學圖樣(1211)的影像並傳送至影像處理單元(14)，而當下一時間的發光單元(12)熄滅後，影像擷取單元(13)之光學鏡頭(131)再擷取一次輸入介面板(11)與指尖之影像並傳送至影像處理單元(14)，影像處理單元(14)則將兩個前後時間擷取的影像相減以進行比對之動作，由於前後兩個影像之差別僅在於有無光學圖樣(1211)之存在，故前後兩個影像相減後即可單獨留下光學圖樣(1211)之影像，光學圖樣(1211)即可為第2圖(B)中亮起之部分，如此一來，影像處理單元(14)可更容易地判斷光學圖樣(1211)因指尖在輸入介面板(11)上移動所造成之形狀變化的態樣，辨識模組(141)可依光學圖樣(1211)判斷中心點座標，比對模組(142)再將中心點座標與預先設定之參考點座標進行比對，以識別參考點座標對應之資料，並傳送至電子裝置(2)顯示。

接著，為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之目的、特徵，以及所欲達成之功效，以下茲舉本發明虛擬輸入系統(1)的具體實際實施例，進一步證明本發明之虛擬輸入系統(1)可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍；當一使用者攜帶智慧型手機之電子裝置(2)而欲輕鬆地使用滑鼠進行內容之點擊時，即可使用本發明之虛擬輸入系統(1)與智慧型手機進行藍芽之無線連接，主要係以影像擷取單元(13)之攝影機偵測發光單元(12)發射之光學圖樣(1211)形狀變化之方式，有效偵測使用者於虛擬的輸入介面板(11)上點擊之位置，以將點擊之位置所對應之資訊輸入智慧型手機內，再藉由智慧型手機呈現；首先，準備一輸入介面板(11)，其中 輸入介面板(11)係提供使用者使用一部件(3)進行輸入之動作；接著，準備一發光單元(12)，其中發光單元(12)係設置於輸入介面板(11)之一端部，發光單元(12)係發射有一包括有至少一光學圖樣(1211)之光束(121)至輸入介面板(11)上，其中光學圖樣(1211)係因部件(3)觸碰輸入介面板(11)而產生變化；接續，準備一影像擷取單元(13)，其中影像擷取單元(13)係設置於發光單元(12)之一端部，影像擷取單元(13)係包括有一光學鏡頭(131)，以及一與光學鏡頭(131)連接之感光元件(132)，其中光學鏡頭(131)係擷取部件(3)與光學圖樣(1211)變化之影像於感光元件(132)上成像；最後，準備一影像處理單元(14)，其中影像處理單元(14)係包括有一電性連接影像擷取單元(13)之辨識模組(141)，一內建有一方位資料庫之比對模組(142)，以及一分別以電性連接比對模組(142)與電子裝置(2)之輸出模組(143)，其中方位資料庫係內建有對應輸入介面板(11)之複數個參考點座標，以及複數個對應參考點座標之資訊，辨識模組(141)係接收影像擷取單元(13)擷取之影像，並擷取造成光學圖樣(1211)變化之部件(3)的輪廓，以計算部件輪廓的中心點座標，比對模組(142)係進行中心點座標與參考點座標之比對動作，當比對結果介於一誤差範圍時，輸出模組(143)係傳遞參考點座標相對應之資訊至電子裝置(2)，電子裝置(2)係以一顯示方式顯示資訊；當使用者以手指於輸入介面板(11)上進行類似滑鼠之滑移動作時，照射在輸入介面板(11)上的光學圖樣(1211)係因使用者之指尖移動而產生形狀變化，內建於影像擷取單元(13)且以魚眼鏡頭態樣呈現的光學鏡頭(131)係擷取輸入介面板(11)、指尖，以及因指尖而產生形狀變化之光學圖樣(1211)的影像於感光元件(132)上成像，再傳遞至辨識模組(141)，辨識模組(141)係擷取指尖的輪廓以計算指尖輪廓的中心點座標再 傳遞至比對模組(142)，而比對模組(142)係內建有方位資料庫，方位資料庫係儲存有複數個參考點座標與複數個對應參考點座標之資訊，當比對模組(142)將接收之中心點座標與參考點座標進行比對動作後，若比對結果介於一誤差範圍時，輸出模組(143)則以藍芽之無線通訊協定傳遞參考點座標相對應之資訊至智慧型手機之電子裝置(2)，其中資訊即代表滑鼠之滑移軌跡，而智慧型手機即以滑鼠軌跡之顯示方式顯示使用者於輸入介面板(11)輸入之資訊。

由上述之實施說明可知，本發明之虛擬輸入系統與現有技術相較之下，本發明係具有以下優點：

1.本發明之虛擬輸入系統主要係藉由發光單元與影像擷取單元搭配輸入介面板之硬體設計，以影像擷取單元之攝影機擷取發光單元發射之光學圖樣形狀變化之方式，有效偵測使用者於虛擬的輸入介面板上點擊之位置，以將點擊位置所對應之資訊輸入至電子裝置內，再藉由電子裝置以文字、聲音或影像等方式呈現，有效解決傳統虛擬輸入系統需要配備兩個發光單元所耗費之高硬體成本，以及因使用者點擊高度不同而產生極大輸入誤差之缺點，確實達到降低硬體設置成本、方便攜帶與使用，以及以單一個輸入介面板即可提供使用者多種輸入方式之需求等主要優勢。

2.本發明之虛擬輸入系統主要係藉由模組化之設計以整合輸入介面板、發光單元，以及影像擷取單元等硬體，以提供使用者隨時隨地以最輕鬆的方式以虛擬輸入系統於隨身攜帶的智慧型手機或平板電腦上進行文字、圖形、聲音或控制指令之輸入與編輯動作，有效解決傳統輸入系統之硬體體積過大而不易攜帶之缺點，確實達到易於收納與攜帶，以及 製造成本低廉等主要優勢。

3.本發明之虛擬輸入系統主要係於輸入介面板上以印刷等方式形成有鍵盤、琴鍵或按鍵等至少一種圖像，以提供使用者準確按壓相對應之圖像以輸入相關之資料，有效解決傳統之虛擬輸入系統以發光體發射之雷射圖像供使用者點擊而容易因白天或戶外強光而有看不清楚之缺點，確實達到提供使用者準確點擊而不失誤，以及增加輸入與編輯成功率之主要優勢。

綜上所述，本發明之虛擬輸入系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭示之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

Claims (17)

1. 一種虛擬輸入系統，係電性連接一電子裝置，以提供一使用者於該虛擬輸入系統進行至少一資訊之輸入動作，並由該電子裝置顯示該輸入動作之資訊，該虛擬輸入系統係至少包括有：一輸入介面板，係提供該使用者使用一部件進行輸入之動作；一發光單元，係設置於該輸入介面板之一端部，該發光單元係發射有一包括有至少一光學圖樣之光束至該輸入介面板上，其中該光學圖樣係因該部件觸碰該輸入介面板而產生變化；一影像擷取單元，係設置於該發光單元之一端部，該影像擷取單元係包括有一光學鏡頭，以及一與該光學鏡頭連接之感光元件，其中該光學鏡頭係擷取該部件與該光學圖樣變化之影像於該感光元件上成像；以及一影像處理單元，係包括有一電性連接該影像擷取單元之辨識模組，一內建有一方位資料庫之比對模組，以及一分別以電性連接該比對模組與該電子裝置之輸出模組，其中該方位資料庫係內建有對應該輸入介面板之複數個參考點座標，以及複數個對應該等參考點座標之資訊，該辨識模組係接收該影像擷取單元擷取之影像，並擷取造成該光學圖樣變化之部件的輪廓，以計算該部件的輪廓的中心點座標，該比對模組係進行該中心點座標與該參考點座標之比對動作，當比對結果介於一誤差範圍時，該輸出模組係傳遞該參考點座標相對應之資訊至該電子裝置，該電子裝置係以一顯示方式顯示該輸出模組顯示之資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該電子裝置係為智慧型手機、平板電腦、穿戴式計算平台、觸控螢幕系統或個人數位助理(PDA)其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該虛擬輸入系統係藉由有線或無線其中之一方式電性連接該電子裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之虛擬輸入系統，其中該虛擬輸入系統係藉由一無線通訊協定電性連接該電子裝置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之虛擬輸入系統，其中該無線通訊協定係為藍芽通訊、紅外線通訊、近場通訊、無線區域網路、無線千兆聯盟、紫蜂、無線通用序列匯流排、超寬頻或無線保真其中之一協定或兩者以上之組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該輸入介面板係由塑膠、矽膠、海綿、木材或玻璃其中之一材質所製備而成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該部件係為該使用者身體之至少一部位或任何用以點擊之物件其中之一或兩者之組合。
8. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該輸入介面板上係進一步形成有至少一圖像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之虛擬輸入系統，其中該圖像係為鍵盤、琴鍵或按鍵其中之一。
10. 如申請專利範圍第8或9項所述之虛擬輸入系統，其中該圖像係由印刷、塗抹或雕塑其中之一方式形成於該輸入介面板上。
11. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該發光單元係為雷射二極體、發光二極體或用以輸出一光束之發光體其中之一。
12. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該光學圖樣係為直線、網格、平面、規則排列點或不規則排列點其中之一。
13. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該光學鏡頭係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭其中之一。
14. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該感光元件係為光電耦合元件或互補金屬氧化物半導體其中之一。
15. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該電子裝置係以文字、聲音、光線、影像、震動、軌跡或電訊號其中之一顯示方式或兩者以上之組合顯示該資訊。
16. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入系統，其中該發光單元係進一步為一脈衝式光源，該發光單元之脈衝頻率係與該影像擷取單元擷取影像之頻率相同。
17. 如申請專利範圍第16項所述之虛擬輸入系統，其中該辨識模組係進一步比對該影像擷取單元於前後時間所擷取之影像的差異，以判斷該光學圖樣的形狀變化。