TWI715395B - 浮空截像式操控裝置、互動顯示系統及浮空操控方法 - Google Patents
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Abstract
一種浮空截像式操控裝置、互動顯示系統及浮空操控方法。浮空截像式操控裝置包括一旋轉組件及一操控組件。旋轉組件包括一固定部、一承載體及一旋轉軸。旋轉軸連接於承載體。旋轉軸相對於固定部自轉,以帶動承載體旋轉。操控組件包括一影像擷取單元、一零點校準單元及一影像分析單元。影像擷取單元設置於承載體上。影像擷取單元隨著承載體轉動,並連續擷取數張影像。零點校準單元用以在承載體轉動至一預定角度時,發出一零點訊號。影像分析單元用以依據此些影像及零點訊號,獲得一操控訊號。
Description
本揭露是有關於一種操控裝置、顯示系統及操控方法,且特別是有關於一種浮空截像式操控裝置、互動顯示系統及浮空操控方法。
隨著顯示技術的發展,無須配戴眼鏡的全像顯示器皆是長久以來人們的夢想,不占空間或佔最少空間的顯示器是大家的目標。空中顯示器(Aerial Display,Air Display)、浮空顯示器(floating Display)即為全像顯示器之相關技術。
空中顯示器包含反射式、折射式、體積式、布幕式。體積式利用高速使視覺殘留,反射與折射皆利用光路徑控制成像,使顯示內容在空間的第二平面產生之。布幕式則是透過擾動的粒子(空氣、水、霧)使投影的內容散射入眼。
這類顯示器的目前可以透過滑鼠鍵盤,也可以使用手杖輔具進行操控。然而,輔具的操控仍然無法提供給使用者直覺的操作體驗。研究人員正在積極研發無輔具的浮空操控技術。
本揭露係有關於一種浮空截像式操控裝置、互動顯示系統及浮空操控方法,透過旋轉組件與操控組件之設計,可以完成浮空操控,並且搭配顯示組件可以組成互動顯示系統,讓使用者進行直覺式的操作。
根據本揭露之第一方面,提出一種浮空截像式操控裝置。浮空截像式操控裝置包括一旋轉組件及一操控組件。旋轉組件包括一固定部、一承載體及一旋轉軸。旋轉軸連接於承載體。旋轉軸相對於固定部自轉,以帶動承載體旋轉。操控組件包括一影像擷取單元、一零點校準單元及一影像分析單元。影像擷取單元設置於承載體上。影像擷取單元隨著承載體轉動,並連續擷取數張影像。零點校準單元用以在承載體轉動至一預定角度時,發出一零點訊號。影像分析單元用以依據此些影像及零點訊號,獲得一操控訊號。
根據本揭露之第二方面,提出一種互動顯示系統。互動顯示系統包括一旋轉組件、一操控組件及一顯示組件。旋轉組件包括一固定部、一承載體及一旋轉軸。旋轉軸連接於承載體。旋轉軸相對於固定部自轉,以帶動承載體旋轉。操控組件包括一
影像擷取單元、一零點校準單元及一影像分析單元。影像擷取單元設置於承載體上。影像擷取單元隨著承載體轉動,並連續擷取數張影像。零點校準單元用以在承載體轉動至一預定角度時,發出一零點訊號。影像分析單元用以依據此些影像及零點訊號,獲得一操控訊號。顯示組件連接於承載體。顯示組件隨著承載體轉動。
根據本揭露之第三方面,提出一種浮空操控方法。浮空操控方法包括以下步驟。轉動一影像擷取單元。以影像擷取單元連續截取數張影像。發出一零點訊號。依據此些影像及零點訊號,獲得一操控訊號。
為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解,下文特舉實施例,並配合所附圖式詳細說明如下:
1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000:互動顯示系統
100:浮空截像式操控裝置
110:旋轉組件
111:固定部
112、212、312、412、512、612、712、812、912:承載體
113:旋轉軸
114:馬達
120:操控組件
121:影像擷取單元
122:零點校準單元
1221:訊號發射器
1222:訊號接收器
123:影像分析單元
130、230、330:顯示組件
131:發光二極體
140:電源組件
2121:平板
2122:側板
e1:感測訊號
IM、IM01、IM11、IM16、IM19、IM22、IM25、IM29:影像
S0:零點訊號
S1:操控訊號
S110、S120、S130、S140:步驟
第1A圖繪示根據一實施例之互動顯示系統之示意圖。
第1B圖繪示第1A圖之互動顯示系統的俯視圖。
第2圖繪示根據一實施例之浮空截像式操控裝置之方塊圖。
第3圖繪示零點訊號與影像之關係。
第4圖繪示根據一實施例之浮空操控方法的流程圖。
第5A圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第5B圖繪示第5A圖之承載體與影像擷取單元之俯視圖。
第6A圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第6B圖繪示第6A圖之承載體與影像擷取單元之俯視圖。
第7A圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第7B圖繪示第7A圖之承載體與影像擷取單元之俯視圖。
第8A圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第8B圖繪示第8A圖之承載體與影像擷取單元之俯視圖。
第9A圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第9B圖繪示第9A圖之承載體與影像擷取單元之俯視圖。
第10圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第11圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第12圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第13圖繪示根據一實施例之承載體與影像擷取單元之示意圖。
第14圖繪示根據數個實施例之互動顯示系統之示意圖。
第15圖繪示根據數個實施例之互動顯示系統之示意圖。
請參照第1A~1B圖,第1A圖繪示根據一實施例之互動顯示系統1000之示意圖,第1B圖繪示第1A圖之互動顯示系統1000的俯視圖。互動顯示系統1000包括一旋轉組件110、一操控組件120及一顯示組件130。旋轉組件110包括一固定部111、一承載體112及一旋轉軸113。固定部111例如是一固定套管。固定部111不會轉動。承載體112例如是一平板結構、一弧狀結構、一環狀結構、一半圓狀結構或一柱狀結構。在第1A圖之示例中,承載體112係為一平板結構。旋轉軸113連接於承載體112,旋轉軸113相對於固定部111自轉,以帶動承載體112旋轉。
操控組件120包括一影像擷取單元121、一零點校準單元122及一影像分析單元123。影像擷取單元121及影像分析單元123例如是一電路、一晶片、一電路板、數組程式碼或儲存程式碼之儲存裝置。影像擷取單元121設置於承載體112上。影像擷取單元121隨著承載體112轉動,並連續擷取數張影像IM。在第1B圖之示例中,影像擷取單元121設置於承載體112之一旋轉中心上,並隨著承載體112的轉動而自轉。
零點校準單元122用以在承載體112轉動至一預定角度時,發出一零點訊號S0。也就是說,零點校準單元122可以在承載體112每轉一圈到預定角度時,就發出零點訊號S0。零點訊號S0可以作為一個戳記,讓影像分析單元123能夠識別出每一張影像IM所對應的角度。使用者在影像擷取單元121的前方揮動
手掌或手指時,影像分析單元123可以從連續擷取的影像IM中分析出手勢。
如此一來,影像分析單元123即可依據這些影像IM及零點訊號S0,獲得對應於此手勢的一操控訊號S1。
顯示組件130例如是由數個發光二極體131所組成。顯示組件130連接於承載體112。顯示組件130之發光二極體131隨著承載體112轉動。當承載體112快速轉動時,藉由視覺暫留,使用者會看到發光二極體131佈滿整個承載體112所轉動的範圍。
透過第1A圖的互動顯示系統1000,使用者可以在互動顯示系統1000的上方對著顯示組件130所顯示的畫面進行直覺式的操作,在操作過程中,使用者無需接觸承載體112也不須接觸顯示組件130,僅須在空中比劃即可。
在另一實施例中,旋轉組件110與操控組件120可以組成一浮空截像式操控裝置。也就是說,在沒有顯示組件130的情況下,亦可透過旋轉組件110與操控組件120完成浮空截像式操控,適合於簡報或電梯面板等操作情境。
請參照第2圖,其繪示根據一實施例之浮空截像式操控裝置100之方塊圖。浮空截像式操控裝置100包括旋轉組件110、操控組件120及電源組件140。電源組件140驅動馬達114,以帶動旋轉軸113轉動。馬達114的轉動頻率與影像擷取單元121的拍攝頻率可能不會相同。舉例來說,馬達114在起步時的轉速較
慢,在運轉一段時間後才會趨於穩定的轉速。影像擷取單元121則可以較穩定的拍攝速率進行拍攝。前述零點校準單元122所提供之零點訊號S0可以讓影像分析單元123能夠識別出每一張影像IM所對應的角度。零點校準單元122包括一訊號發射器1221及一訊號接收器1222。如第1A圖所示,訊號發射器1221例如是設置於固定部111(或承載體112上)上。訊號發射器1221用以發射一感測訊號e1。訊號接收器1222例如是設置於固定部111(或承載體112上)上。承載體112之下方可貼附一反射材料。當承載體112轉動至預定角度時,訊號接收器1222可以接收到從承載體112所反射之感測訊號e1,並據以輸出零點訊號S0。
請參照第3圖,其繪示零點訊號S0與影像IM之關係。訊號接收器1222分別在時間點T1~T7、...接收到感測訊號e1。在馬達114剛起步時轉速較慢,訊號接收器1222在時間點T1接收到感測訊號e1之後,直到時間點T2才又接收到感測訊號e1。每次接收到感測訊號e1表示承載體112旋轉了一圈。在馬達114轉速趨於穩定時,訊號接收器1222在時間點T4~T7、...接收到感測訊號e1的時間間隔縮短。每次接收到感測訊號e1表示承載體112旋轉了一圈。從第3圖的對應關係可以發現,影像IM01、IM11、IM16、IM19、IM22、IM25、IM28、...分別對應於時間點T1~T7、...。藉由對應關係,可以換算出每張影像IM所對應的角度。
即使使用者不小心觸碰到承載體112,而改變了承載體112的轉動速度,零點訊號S0仍然是在預定角度才發出,故
每一張影像IM仍然可以正確對應到角度。如此一來,使用者浮空操控的手勢能夠相當精準的辨識出來。以下更搭配流程圖詳細說明上述各項元件的運作。
請參照第4圖,其繪示根據一實施例之浮空操控方法的流程圖。在步驟S110中,旋轉組件110之旋轉軸113進行轉動,以帶動承載體112及影像擷取單元121轉動。影像擷取單元121的轉動可以式自轉或繞著一中心軸公轉。
接著,在步驟S120中,以影像擷取單元121連續截取數張影像IM。影像擷取單元121可以固定的解析度、尺寸、亮度進行拍攝,故拍攝每一張影像IM所需要的時間實質上相同。
然後,在步驟S130中,零點校準單元122發出零點訊號S0。
接著,在步驟S140中,影像分析單元123依據這些影像IM及零點訊號S0,獲得操控訊號S1。在此步驟中,影像分析單元123透過零點訊號S0換算出每一張影像IM的角度。影像分析單元123依據角度進行適當的處理,例如是旋轉、裁減、重疊、縫合、挑選等程序,以利於手勢的判斷。影像分析單元123分析出手勢後,可再透過一查找表,分析出手勢所對應之操控訊號S1(例如是翻頁、滑動頁面、轉動物件等)。
除了上述實施態樣以外,承載體112與影像擷取單元121亦可採取其他實施態樣。請參照第5A~5B圖,第5A圖繪示根據一實施例之承載體212與影像擷取單元121之示意圖,第5B
圖繪示第5A圖之承載體212與影像擷取單元121之俯視圖。承載體212包括一平板2121及一側板2122。平板2121連接於旋轉軸113。側板2122連接於平板2121。側板2122實質上垂直於平板2121。影像擷取單元121設置於側板2122上。在第5A~5B圖之實施例中,側板2122位於平板2121之一轉動中心。
請參照第6A~6B圖,第6A圖繪示根據一實施例之承載體312與影像擷取單元121之示意圖,第6B圖繪示第6A圖之承載體312與影像擷取單元121之俯視圖。在第6A~6B圖之實施例中,側板2122偏離於平板2121之轉動中心。
請參照第7A~7B圖,第7A圖繪示根據一實施例之承載體412與影像擷取單元121之示意圖,第7B圖繪示第7A圖之承載體412與影像擷取單元121之俯視圖。在第7A~7B圖之實施例中,側板2122位於平板2121之一側邊且影像擷取單元121朝向外側。
請參照第8A~8B圖,第8A圖繪示根據一實施例之承載體512與影像擷取單元121之示意圖,第8B圖繪示第8A圖之承載體512與影像擷取單元121之俯視圖。在第8A~8B圖之實施例中,側板2122位於平板2121之一側邊且影像擷取單元121朝向內側。
請參照第9A~9B圖,第9A圖繪示根據一實施例之承載體612與影像擷取單元121之示意圖,第9B圖繪示第9A圖之承載體612與影像擷取單元121之俯視圖。在第9A~9B圖之實施
例中,承載體612係為一柱狀結構,承載體612的延伸方向與旋轉軸113之延伸方向一致。
請參照第10圖,其繪示根據一實施例之承載體712與影像擷取單元121之示意圖。在第10圖之實施例中,承載體712係為一弧狀結構,影像擷取單元121設置於承載體712之內部。
請參照第11圖,其繪示根據一實施例之承載體812與影像擷取單元121之示意圖。在第11圖之實施例中,承載體812係為一球狀結構,影像擷取單元121設置於承載體812之內部。在第11圖之實施例中,影像擷取單元121所拍攝之影像IM會有中間陰影,但由於影像擷取單元121係快速地轉動,故仍可將所有的影像IM縫合出完整的圖像。
請參照第12圖,其繪示根據一實施例之承載體712與影像擷取單元121之示意圖。在第12圖之實施例中,承載體712係為弧狀結構,影像擷取單元121設置於承載體712之外部。
請參照第13圖,其繪示根據一實施例之承載體712與影像擷取單元121之示意圖。在第13圖之實施例中,承載體712係為弧狀結構,三個影像擷取單元121設置於承載體712之外部。
請參照第14圖,其繪示根據數個實施例之互動顯示系統2000、3000、4000之示意圖。顯示組件230例如是一可撓性透明顯示面板(如斜線部分所示)。顯示組件230連接於承載體612、承載體712,而組成互動顯示系統2000、互動顯示系統
3000。顯示組件230整合於承載體912,而組成互動顯示系統4000。
請參照第15圖,其繪示根據數個實施例之互動顯示系統5000、6000、7000、8000之示意圖。顯示組件330例如是一硬式透明顯示面板(如斜線部分所示)。顯示組件330位於平板2121之側邊,而組成互動顯示系統5000、6000、7000。顯示組件330整合於側板2122,而組成互動顯示系統8000。
透過上述實施例,使用者可以在互動顯示系統進行直覺式的操作。在操作過程中,使用者無需接觸承載體也不須接觸發光二極體與顯示面板,僅須在空中比劃即可。此外,在沒有顯示組件的情況下,亦可透過旋轉組件與操控組件完成浮空截像式操控。
綜上所述,雖然本揭露已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本揭露之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1000:互動顯示系統
110:旋轉組件
111:固定部
112:承載體
113:旋轉軸
120:操控組件
121:影像擷取單元
122:零點校準單元
1221:訊號發射器
1222:訊號接收器
123:影像分析單元
130:顯示組件
131:發光二極體
e1:感測訊號
IM:影像
S0:零點訊號
S1:操控訊號
Claims (9)
- 一種浮空截像式操控裝置,包括:一旋轉組件,包括:一固定部;一承載體;及一旋轉軸,連接於該承載體,該旋轉軸相對於該固定部自轉,以帶動該承載體旋轉;以及一操控組件,包括:一影像擷取單元,設置於該承載體上,該影像擷取單元隨著該承載體轉動,並連續擷取複數張影像;一零點校準單元,用以在該承載體轉動至一預定角度時,發出一零點訊號;及一影像分析單元,用以依據該些影像及該零點訊號,獲得一操控訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之浮空截像式操控裝置,其中該零點校準單元包括:一訊號發射器,設置於該固定部上,用以發射一感測訊號;以及一訊號接收器,設置於該固定部上,當該承載體轉動至該預定角度時,該訊號接收器接收來自該承載體反射之該感測訊號,並據以輸出一零點訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之浮空截像式操控裝置,其中該零點校準單元包括:一訊號發射器,設置於該承載體上,用以發射一感測訊號;以及一訊號接收器,設置於該固定部上,當該承載體轉動至該預定角度時,該訊號接收器接收該感測訊號,並據以輸出一零點訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之浮空截像式操控裝置,其中該影像擷取單元設置於該承載體之一旋轉中心上,並隨著該承載體的轉動而自轉。
- 如申請專利範圍第1項所述之浮空截像式操控裝置,其中該承載體包括:一平板,連接於該旋轉軸;以及一側板,連接於該平板,該側板實質上垂直於該平板,該影像擷取單元設置於該側板上。
- 如申請專利範圍第5項所述之浮空截像式操控裝置,其中該側板位於該平板之一轉動中心或一側邊。
- 如申請專利範圍第1項所述之浮空截像式操控裝置,其中承載體係為一弧狀結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之浮空截像式操控裝置,其中該承載體係為一柱狀結構,該承載體的延伸方向與該旋轉軸之延伸方向一致。
- 一種互動顯示系統,包括:一旋轉組件,包括:一固定部;一承載體;及一旋轉軸,連接於該承載體,該旋轉軸相對於該固定部自轉,以帶動該承載體旋轉;一操控組件,包括:一影像擷取單元,設置於該承載體上,該影像擷取單元隨著該承載體轉動,並連續擷取複數張影像;一零點校準單元,用以在該承載體轉動至一預定角度時,發出一零點訊號;及一影像分析單元,用以依據該些影像及該零點訊號,獲得一操控訊號;一顯示組件,連接於該承載體,該些顯示組件隨著該承載體轉動。
Priority Applications (2)
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US17/077,665 US11539938B2 (en) | 2019-12-31 | 2020-10-22 | Floating image-type control device, interactive display system, and floating control method |
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