專利名稱：光學(xué)觸控系統(tǒng)、物件位置計(jì)算裝置以及物件位置計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種觸控技術(shù)，且特別是涉及一種可較準(zhǔn)確地進(jìn)行坐標(biāo)定位的光學(xué)觸控系統(tǒng)、物件位置計(jì)算裝置以及物件位置計(jì)算方法。
背景技術(shù)：


圖1為現(xiàn)有的一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的立體圖。請參照圖1，此光學(xué)觸控系統(tǒng)100包括有面板104、物件位置計(jì)算裝置106與108、坐標(biāo)計(jì)算裝置110、反光組件112-116。其中， 物件位置計(jì)算裝置106又包括有影像感測器106A與處理電路106B，而物件位置計(jì)算裝置 108又包括有影像感測器108A與處理電路108B。處理電路106B與108B分別電性耦接影像感測器106A與108A，以分別接收這兩個(gè)影像感測器所感測到的影像，進(jìn)而分別計(jì)算出物件102在感測影像中的成像范圍的重心，以作為物件102在感測影像中的代表位置。而坐標(biāo)計(jì)算裝置110電性耦接處理電路106B與108B，以接收此二者所輸出的兩個(gè)代表位置，進(jìn)而依據(jù)此兩個(gè)代表位置來計(jì)算出物件102在觸控表面118的相對坐標(biāo)位置。而如圖1所示，觸控表面118是一個(gè)四邊形區(qū)域，且其形狀較佳為矩形。至于上述這些反光組件則皆用以將光線反射至觸控表面118，但都不會(huì)形成觸控表面118的鏡像。圖2為光學(xué)觸控系統(tǒng)100進(jìn)行單點(diǎn)觸控的說明圖。在圖2中，標(biāo)號與圖1中的標(biāo)號相同者表示為相同構(gòu)件。如圖2所示，影像感測器106A能沿著感測路線202感測到物件 102，而影像感測器108A則能沿著感測路線204感測到物件102。因此，只要能計(jì)算出感測路線202與204的交點(diǎn)，就能獲得物件102的坐標(biāo)。承上述，處理電路106B會(huì)依據(jù)影像感測器106A所感測到的影像來計(jì)算出物件102 的成像范圍的重心，以將此重心當(dāng)作物件102在感測影像中的代表位置而輸出至坐標(biāo)計(jì)算裝置110，讓坐標(biāo)計(jì)算裝置110可以依據(jù)此代表位置而進(jìn)一步取得感測路線202的直線方程式。同樣地，處理電路108B也會(huì)依據(jù)影像感測器108A所感測到的影像來計(jì)算物件102的成像范圍的重心，以將此重心當(dāng)作物件102在感測影像中的代表位置而輸出至坐標(biāo)計(jì)算裝置110，讓坐標(biāo)計(jì)算裝置110可以依據(jù)此代表位置而進(jìn)一步取得感測路線204的直線方程式。然而，處理電路106B與108B所計(jì)算出的重心卻經(jīng)常有所偏差，導(dǎo)致坐標(biāo)計(jì)算裝置110 所計(jì)算出的物件102的坐標(biāo)發(fā)生了誤差。以下將作進(jìn)一步解釋。以物件位置計(jì)算裝置106的操作為例，在物件102鄰近觸控表面118之前，處理電路106B會(huì)先通過影像感測器106A感測觸控表面118，以便取得不含物件102的影像，并將此影像作為一背景影像。然后，處理電路106B會(huì)取得此背景影像的每行像素中至少一像素的亮度值，以形成一亮度分布圖。舉例來說，處理電路106B可取得此背景影像的每行像素中N個(gè)最亮像素的亮度值，并計(jì)算每行像素中選定的N個(gè)最亮像素的亮度平均值或亮度總值，進(jìn)而形成一亮度分布圖，其中N為自然數(shù)。當(dāng)然，處理電路106B也可以是取得此背景影像的每行像素中高于一預(yù)設(shè)門檻值的多個(gè)像素的亮度值，以便計(jì)算每行像素中高于此預(yù)設(shè)門檻值的這些像素的亮度平均值，進(jìn)而形成一亮度分布圖。此亮度分布圖呈現(xiàn)出一曲線，這是因?yàn)楸尘傲炼韧ǔ２⒎蔷鶆虻年P(guān)系。圖3即是從一背景影像取得的亮度分布圖的示范例，此圖所示曲線中的任一點(diǎn)皆表示為背景影像的行像素的亮度值。接著，當(dāng)物件102鄰近觸控表面118時(shí)，處理電路106B便可通過影像感測器106A 取得含有物件102的影像。圖4即為影像感測器所感測到的影像的示意圖。在圖4中，標(biāo)示400表示為影像感測器106A的影像感測窗(image sensing window)。而標(biāo)示402所指的白色區(qū)域即是通過反光組件114與116所反射的光線，而在影像上形成亮度較高的亮區(qū) (bright zone)，此亮區(qū)402就是主要的感測區(qū)。至于標(biāo)示404就是物件102遮蔽光線所造成的暗紋。在取得含有物件102的影像后，處理電路106B就會(huì)將此影像當(dāng)作一感測影像，并采用與取得前述亮度分布圖相同的方法來取得此感測影像的亮度分布圖。圖5即是從所述感測影像取得的亮度分布圖的示范例，此圖所示曲線中的任一點(diǎn)皆表示為感測影像的行像素的亮度值。在圖5中，標(biāo)示W(wǎng)所指的范圍即是物件102所造成的低亮度范圍。然后，處理電路106B會(huì)比較圖3與圖5這兩個(gè)亮度分布圖的亮度差異，以設(shè)定感測影像的亮度分布圖中多個(gè)行像素亮度值為物件102的成像范圍。舉例來說，處理電路106B在比較完這兩個(gè)亮度分布圖的亮度差異之后，便可將感測影像的亮度分布圖中與背景影像的亮度分布圖各點(diǎn)亮度值差異大于一預(yù)設(shè)亮度差異的多個(gè)行像素亮度值的分布范圍設(shè)定為物件102的成像范圍。換句話說，就是將具有預(yù)設(shè)亮度差異的行像素的分布范圍視為物件102在影像感測器106A的影像感測窗400中的成像范圍。以此例來說，圖5中的標(biāo)示W(wǎng)所指的范圍即是對應(yīng)至上述的成像范圍。接下來，在取得物件102的成像范圍后，處理電路106B就會(huì)開始計(jì)算上述兩個(gè)亮度分布圖在上述成像范圍的曲線段的亮度差，以進(jìn)一步計(jì)算物件102的成像范圍的重心。 圖6即繪示上述兩個(gè)亮度分布圖在上述成像范圍的曲線段。在圖6中，標(biāo)示W(wǎng)所指的范圍即是物件102所造成的低亮度范圍。而點(diǎn)Bci^n所形成的曲線段即為背景影像的亮度分布圖在上述成像范圍的曲線段，至于點(diǎn)所形成的曲線段則為感測影像的亮度分布圖在上述成像范圍的曲線段，其中N為自然數(shù)。假設(shè)點(diǎn)BciIn在影像感測窗400的橫軸坐標(biāo)中的位置依序?yàn)椋c(diǎn)在影像感測窗400的橫軸坐標(biāo)中的位置也依序?yàn)閊Cci-Xn,那么處理電路106B便可依據(jù)下列式(1)來計(jì)算物件102的成像范圍的重心
權(quán)利要求
1.一種物件位置計(jì)算裝置，用于光學(xué)觸控系統(tǒng)，用以在所擷取一個(gè)感測影像中判斷一個(gè)物件的代表位置，其特征在于包括一個(gè)影像感測器；以及一個(gè)處理電路，耦接該影像感測器，該處理電路通過該影像感測器取得包含該物件影像的一個(gè)感測影像，并取得該感測影像的每行像素中至少一個(gè)像素的亮度值，以形成第一亮度分布圖，該處理電路將該第一亮度分布圖與從背景影像取得的第二亮度分布圖進(jìn)行比較，以設(shè)定該第一亮度分布圖中的多個(gè)行像素亮度值為該物件的成像范圍，并從該第二亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中，取得至少一個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值來作為一個(gè)亮度參考值，以計(jì)算該第一亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中的每一點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值與該亮度參考值的亮度差，據(jù)以進(jìn)一步取得該成像范圍的重心并作為該物件在該感測影像中的代表位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件位置計(jì)算裝置，其特征在于該處理電路在比較完該第一亮度分布圖與該第二亮度分布圖之后，將該第一亮度分布圖中與該第二亮度分布圖各點(diǎn)亮度值差異大于一個(gè)預(yù)設(shè)亮度差異的多個(gè)行像素亮度值的分布范圍設(shè)定為該成像范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件位置計(jì)算裝置，其特征在于該處理電路取得該感測影像的每行像素中N個(gè)最亮像素的亮度值，以便計(jì)算每行像素中選定的N個(gè)最亮像素的亮度平均值或亮度總值，進(jìn)而形成該第一亮度分布圖，其中N為自然數(shù)；該背景影像是該處理電路預(yù)先取得的不含該物件影像的影像，而該第二亮度分布圖是該處理電路通過計(jì)算該背景影像的每行像素中選定的N個(gè)最亮像素的亮度平均值或亮度總值而得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件位置計(jì)算裝置，其特征在于該處理電路取得該感測影像的每行像素中高于一個(gè)預(yù)設(shè)門檻值的多個(gè)像素的亮度值，以便計(jì)算每行像素中高于該預(yù)設(shè)門檻值的該些像素的亮度平均值，進(jìn)而形成該第一亮度分布圖，而該背景影像是該處理電路預(yù)先取得的不含該物件影像的影像，而該第二亮度分布圖是該處理電路通過計(jì)算該背景影像的每行像素中高于該預(yù)設(shè)門檻值的該些像素的亮度平均值而得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件位置計(jì)算裝置，其特征在于該處理電路是從該第二亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中，取得所述曲線段的最低點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值來作為該亮度參考值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件位置計(jì)算裝置，其特征在于該影像感測器具有一個(gè)紅外線照明單元及只能讓紅外線通過的一個(gè)紅外線濾光單元，且該影像感測器是通過該紅外線濾光單元來取得該感測影像。
7.—種物件位置計(jì)算方法，用于一光學(xué)觸控系統(tǒng)，用以在所擷取一個(gè)感測影像中判斷一個(gè)物件的代表位置，其特征在于，該方法包括下列步驟在包含一個(gè)物件影像的一個(gè)感測影像中取得該感測影像的每行像素中至少一個(gè)像素的亮度值，以形成第一亮度分布圖；將該第一亮度分布圖與從背景影像取得的一個(gè)第二亮度分布圖進(jìn)行比較，以設(shè)定該第一亮度分布圖中的多個(gè)行像素亮度值為該物件的成像范圍；從該第二亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中，取得至少一個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值來作為一亮度參考值；以及計(jì)算該第一亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中，每一點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值與該亮度參考值的亮度差，據(jù)以進(jìn)一步取得該成像范圍的重心并作為該物件在該感測影像中的代表位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在比較完該第一亮度分布圖與該第二亮度分布圖之后，將該第一亮度分布圖中與該第二亮度分布圖各點(diǎn)亮度值差異大于一個(gè)預(yù)設(shè)亮度差異的多個(gè)行像素亮度值的分布范圍設(shè)定為該成像范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于取得該感測影像的每行像素中N個(gè)最亮像素的亮度值，以便計(jì)算每行像素中選定的N個(gè)最亮像素的亮度平均值或亮度總值，進(jìn)而形成該第一亮度分布圖，其中N為自然數(shù)，而該背景影像是預(yù)先取得的不含該物件影像的影像，而該第二亮度分布圖是通過計(jì)算該背景影像的每行像素中選定的N個(gè)最亮像素的亮度平均值或亮度總值而得。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于取得該感測影像的每行像素中高于一個(gè)預(yù)設(shè)門檻值的多個(gè)像素的亮度值，以便計(jì)算每行像素中高于該預(yù)設(shè)門檻值的該些像素的亮度平均值，進(jìn)而形成該第一亮度分布圖，而該背景影像是預(yù)先取得的不含該物件影像的影像，而該第二亮度分布圖是通過計(jì)算該背景影像的每行像素中高于該預(yù)設(shè)門檻值的該些像素的亮度平均值而得。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于該亮度參考值是該第二亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中，最低點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值。
12.一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)觸控表面，用以提供一個(gè)物件與該光學(xué)觸控系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)；至少兩個(gè)如權(quán)利要求1所述的物件位置計(jì)算裝置，用以計(jì)算該物件在該至少兩個(gè)物件位置計(jì)算裝置的代表位置，其中該至少兩個(gè)物件位置計(jì)算裝置分別設(shè)置于該觸控表面不同位置，且該至少兩個(gè)物件位置計(jì)算裝置與該觸控表面的相對位置已知；以及一個(gè)坐標(biāo)計(jì)算裝置，根據(jù)該至少兩個(gè)物件位置計(jì)算裝置與該觸控表面的相對位置以及所計(jì)算該物件在該至少兩個(gè)物件位置計(jì)算裝置的代表位置，計(jì)算該物件在該觸控表面的相對坐標(biāo)位置。
13.一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)觸控表面，用以提供一個(gè)物件與該光學(xué)觸控系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)；一個(gè)鏡面組件，用以形成一個(gè)鏡像；一個(gè)如權(quán)利要求1所述的物件位置計(jì)算裝置，用以計(jì)算該物件該物件位置計(jì)算裝置的代表位置，以及該物件在該鏡像中所形成的虛擬物件在該物件位置計(jì)算裝置的代表位置， 其中該物件位置計(jì)算裝置與該觸控表面的相對位置已知，且該物件位置計(jì)算裝置與該鏡面組件設(shè)置在該觸控表面中相對的兩個(gè)側(cè)邊；以及一個(gè)坐標(biāo)計(jì)算裝置，根據(jù)該物件位置計(jì)算裝置與該觸控表面的相對位置以及所計(jì)算該物件以及該虛擬物件在該物件位置計(jì)算裝置的代表位置，計(jì)算該物件在該觸控表面的相對坐標(biāo)位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)觸控系統(tǒng)、物件位置計(jì)算裝置以及物件位置計(jì)算方法。所述物件位置計(jì)算裝置包括影像傳感器及處理電路。當(dāng)物件鄰近觸控表面，處理電路便比較感測影像與背景影像的亮度差異，以確定成像范圍。接著，處理電路還從由背景影像所取得的亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中，取得至少一點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值來作為亮度參考值，以計(jì)算由感測影像所取得的亮度分布圖對應(yīng)于上述成像范圍的曲線段中，每一點(diǎn)所對應(yīng)的行像素亮度值與亮度參考值的亮度差，據(jù)以進(jìn)一步取得成像范圍的重心并作為物件在感測影像中的代表位置。
文檔編號G06F3/042GK102314258SQ201010214958
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者林志新, 蘇宗敏, 蘇政男 申請人:原相科技股份有限公司