專利名稱：互動圖像系統(tǒng)、互動裝置及其運作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種互動圖像系統(tǒng)、互動裝置及其運作方法，特別是涉及一 種通過改變互動裝置中的圖像模塊的取樣頻率以節(jié)省電能的互動圖像系統(tǒng)、 互動裝置及其運作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的游戲遙控裝置，如名為"攝影機的指針定位裝置"的中國臺灣專
利1267754中的裝置可應用于光槍游戲，所述指針定位裝置是在攝影指針裝 置中設(shè)置控制電路，所述控制電路分別連接攝影機、計算單元以及通信界面。 所述通信界面連接到主機，所述攝影機前方設(shè)置有濾鏡，并在屏幕上設(shè)置有 可供攝影機拍攝的多個發(fā)光元件。當使用者使用所述攝影指針裝置進行主機 所執(zhí)行的操作時，所述攝影機會拍攝顯示屏，且因攝影機所具有的濾鏡將發(fā) 光元件所發(fā)出的光譜以外的光源濾除，所以攝影機所拍攝的畫面只會出現(xiàn)發(fā) 光元件的光源，再將此畫面交由計算單元計算出攝影機瞄準點的坐標值并傳 送至主機，使主機可利用此坐標值進行相關(guān)的控制。
然而在實際使用上，為了提升遙控裝置的操控便利性，遙控裝置是利用 無線通信與主機間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，并使用電池模塊供應遙控裝置整體所需 的電能。由于遙控裝置包括多個耗能元件，因此，必須盡量降低各元件的耗 能以延長電池模塊的壽命。通常為了提升計算單元計算瞄準點坐標的精準 度，攝影機優(yōu)選為使用較高的圖像獲取頻率獲取圖像，但是高圖像獲取率相 對會增加計算單元的計算負擔，進而增加遙控裝置整體的電能消耗，并降低 電池模塊的使用壽命。
基于上述原因，確實有必要進一步改良上述遙控裝置的運作方式，以便
節(jié)省遙控裝置整體的電能消耗量，延長電池模塊的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種互動圖像系統(tǒng)、互動裝置及其運作方法，通過 實時地調(diào)制互動裝置中圖像模塊的取樣頻率，以節(jié)省互動裝置整體的電能消耗量。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種互動圖像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括主機、 至少一個參考點及互動裝置。所述主機包括第一無線模塊及用以存取軟件的 儲存裝置。所述參考點產(chǎn)生預設(shè)光譜的光，例如，但不限于，紅外光或紫外 光等特定光譜。所述互動裝置包括第二無線模塊、圖像模塊、調(diào)制模塊及處 理單元，所述第二無線模塊用以與第一無線模塊間進行數(shù)據(jù)傳輸；所述圖像 模塊以取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成第一圖像及第二圖像，計算并輸
出所述參考點圖像在所述第一圖像及所述第二圖像間的移動向量；所述調(diào)制 模塊用以調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率；所述處理單元耦接所述圖像模塊， 控制第二無線模塊將移動向量傳輸至第一無線模塊，并根據(jù)預設(shè)條件控制調(diào) 制模塊實時地調(diào)制圖像模塊的取樣頻率。
根據(jù)本發(fā)明的另一特點，本發(fā)明還提供一種互動裝置所使用的互動圖像 系統(tǒng)，所述互動圖像系統(tǒng)包括所述互動裝置、主機及至少一個產(chǎn)生預設(shè)光譜 的光的參考點，所述互動裝置通過無線通信連接主機。所述互動裝置包括無 線模塊、圖像模塊、調(diào)制模塊及處理單元。無線模塊用以與主機間進行數(shù)據(jù) 傳輸。圖像模塊以一取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成第一圖像及第二圖 像，計算并輸出所述參考點圖像在第一圖像及第二圖像間的移動向量。調(diào)制 模塊用以調(diào)制圖像模塊的取樣頻率。處理單元耦接圖像模塊，控制無線模塊 將移動向量傳輸至主機，并根據(jù)預設(shè)條件控制調(diào)制模塊實時地調(diào)制圖像模塊 的取樣頻率。
本發(fā)明另提供一種互動裝置的運作方法，所述互動裝置用于互動圖像系 統(tǒng)，所述互動圖像系統(tǒng)包括互動裝置、主機及至少一個產(chǎn)生預設(shè)光譜的光的 參考點，互動裝置通過無線通信連接主機。所述運作方法包括下列步驟提 供圖像模塊，所述圖像模塊以一取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成第一圖 像及第二圖像，計算并輸出所述參考點圖像在第一圖像及第二圖像間的移動 向量；提供無線模塊，所述無線模塊與主機間進行數(shù)據(jù)傳輸；提供處理單元， 所述處理單元控制無線模塊將移動向量傳輸至主機，并根據(jù)預設(shè)條件實時地 調(diào)制圖像模塊的取樣頻率。
本發(fā)明的互動圖像系統(tǒng)及互動裝置，還包括用以感測互動裝置的狀態(tài)并 產(chǎn)生電信號的動作感測模塊，所述電信號為例如，但不限于，電位差信號或 電流信號，所述處理單元則根據(jù)所述電信號計算所述互動裝置的加速度，并 控制無線模塊將所述加速度傳輸至主機。
在上述本發(fā)明的互動圖像系統(tǒng)、互動裝置及其運作方法中，所述預設(shè)條 件包括主機傳輸至互動裝置的頻率選擇信號，其可由主機的儲存裝置所存 取的軟件所決定、所述互動裝置的圖像模塊所輸出的參考點圖像在第一圖像 及第二圖像間的移動向量、及/或處理單元根據(jù)所述電信號所求得的互動裝置 的加速度。處理單元可根據(jù)上述預設(shè)條件中的一個或多個的組合控制調(diào)制豐莫 塊實時地調(diào)制圖像模塊的取樣頻率，以便節(jié)省互動裝置的整體耗能量。
根據(jù)本發(fā)明的互動圖像系統(tǒng)、互動裝置及其運作方法，為了使圖像模塊 能夠求出參考點圖像在第一圖像及第二圖像間的移動向量，其取樣頻率優(yōu)選
為高于60幀/秒；基于硬件傳輸速度，取樣頻率最高可達到200幀/秒。
根據(jù)本發(fā)明的互動圖像系統(tǒng)及互動裝置，所述主機可為游戲主機或電腦
系統(tǒng)主機；所述軟件可為游戲軟件或電腦軟件；所述互動裝置可為遙控器或
指針定位裝置。


圖1顯示了本發(fā)明提供的互動圖像系統(tǒng)的一種實施方式的示意圖。 圖2顯示了本發(fā)明提供的互動裝置的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的互動裝置的運作示意圖。
圖4顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的運作方法的流程圖。 圖5顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中利用互動裝置控制圖像顯示器
十.的游標移動的流程圖。
圖6a顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的互動裝置在攝像時順時針 旋轉(zhuǎn)一角度時所感測的數(shù)字圖像。
圖6b顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的互動裝置在攝像時順時針 旋轉(zhuǎn)角度大于180度時所感測的數(shù)字圖像。
圖7顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的互動裝置在不同距離攝像吋 所感測的數(shù)字圖像。
圖8顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的互動裝置的指向位置移動時 所感測的數(shù)字圖像。
圖9顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的互動圖像系統(tǒng)中，圖像感測 模塊的成像距離以及圖像感測模塊與屏幕間距離的比例關(guān)系。
圖10顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式中的互動圖像系統(tǒng)中，游標在 圖像顯示器屏幕上的位置變化與參考點圖像在感測陣列上的位置變化的示 意圖。
圖11顯示了本發(fā)明提供的一種實施方式的互動圖像系統(tǒng)中，圖像模塊 的取樣頻率與游標的移動向量的關(guān)系圖。
主要附圖標記說明
10主機
16第一無線模塊 20互動裝置 210濾光模塊 214圖像處理模塊 23調(diào)制模塊 25第二無線模塊 80圖像顯示器 802游標
l、 /參考點圖像間距離 as移動向量 △sy移動向量的垂直分』 a圖像感測范圍
12、 14參考點 18儲存裝置 21圖像模塊 212圖像感測模塊 22處理單元 24動作感測模塊 26多路開關(guān)選擇器 801屏幕 90光碟片
e旋轉(zhuǎn)角度
asx移動向量的水平分:
sa感測陣列 DI數(shù)字圖像 150 720步驟 Xscale、 Yseale比例參數(shù)
b1 b4步驟
f圖像感測模塊成像距離 F圖像感測模塊與屏幕間距離 D、 d參考點圖像平均坐標與感測陣列中心的距離 ii2、 "4、 i12'、 ii4'參考點圖像
I12、 Il4、 I12'、 Il4'、 I12〃、 I"〃、 I12'〃、 114〃'參考點圖 (X,Y)、 (Xo,Y。)、 (Xi,YO參考點圖像的平均坐標
具體實施例方式
為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征及優(yōu)點能更明顯，下文特舉本發(fā) 明實施方式，并配合所附圖示，作詳細說明如下。此外，在本說明書的說明 中，類似的元件是以相同的附圖標記表示的，在此事先聲明。
參照圖1所示，其顯示了本發(fā)明的互動圖像系統(tǒng)的一種實施方式的示意 圖，所述系統(tǒng)包括主機10、兩參考點12及14、互動裝置20以及圖像顯示器
80。所述主機10的實施方式例如，游戲主機或電腦系統(tǒng)主機，所述主機包括 第一無線模塊16及儲存裝置18，所述儲存裝置18用以存取例如光碟片90、 移動U盤或記憶裝置內(nèi)的軟件，并將軟件的執(zhí)行狀態(tài)顯示于圖像顯示器80 上供使用者操控。圖像顯示器80的屏幕801上可顯示游標802，其實施方式 例如包括，但不限于，光槍的彈著點及軟件的操控游標等。參考點12、 14 的實施方式可為，但不限于，多個紅外光發(fā)光二極管(波長例如可為940納 米)、激光二極管或紫外光等特定波長的光源所排列組成的各種形狀的參考 點，所述光源可電連接至圖像顯示器80或主機10，亦可以用獨立的電源自 行供應發(fā)光時所需的電能。此外，參考點的數(shù)目并不限定于兩個，可包括一 個或多個參考點。所述互動裝置20獲取參考點12、 14的圖像以判定互動裝 置20與參考點的相對位置及/或角度變化，以相對控制游標802在屏幕801 上的動作?；友b置20用以操控主機10所執(zhí)行的軟件，例如游戲軟件或電 腦軟件。當主機IO所執(zhí)行的為游戲軟件時，互動裝置20例如可當作為，但 不限于，光槍、臺球桿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、球棒、羽毛球拍或乒乓球拍 等以便操控游戲的進行；當主機10所執(zhí)行的為電腦軟件時，互動裝置20例 如可當作指針(游標)定位裝置以便操控所述電腦軟件的進行。
參照圖l、 2及3所示，圖2顯示了本發(fā)明提供的互動裝置20的一種實 施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，所述互動裝置20包括圖像模塊21、處理單元22、調(diào) 制模塊23、動作感測模塊24及第二無線模塊25。圖像模塊21包括濾光模 塊210、圖像感測模塊212及圖像處理模塊214，所述濾光模塊210用以濾 除特定光譜(例如紅外光光譜及紫外光光譜等特定波長的光譜)以外的光，使 所述圖像感測模塊212僅接收來自參考點12、 14的光，并排除其他光源所 造成的干擾；所述圖像感測模塊212具有感測陣列(未繪出)，根據(jù)其視角范
圍以及參考點12、 14的發(fā)光角度可界定圖像感測范圍"A"(圖1)，并以一取
樣頻率(例如60 200幀/秒)感測參考點12、 14所產(chǎn)生的光，以形成數(shù)字圖像。 可以理解的是，圖1僅示例性地繪出圖像感測范圍"A"，實際上所述圖像感 測范圍"A"可能更廣。當圖像感測模塊212指向圖像感測范圍"A"內(nèi)時， 由于所述圖像模塊21具有濾光模塊210，因而，使所述數(shù)字圖像上僅具有參 考點12、 14的圖像，圖像感測模塊212的實施方式包括電荷耦合器(CCD) 圖像傳感器及互補型金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器。圖像處理模塊 214根據(jù)多個來自圖像感測模塊212的數(shù)字圖像，計算參考點12、 14圖像在 所述數(shù)字圖像間的移動向量，并輸出至處理單元22?？梢岳斫獾氖?，圖像感 測模塊212所輸出的數(shù)字圖像亦可由處理單元22處理，以計算出參考點12、 14圖像在數(shù)字圖像間的移動向量。
所述動作感測模塊24的實施方式包括，但不限于，加速度傳感器 (accelerometer)及陀螺儀傳感器(gyro sensor)，用以感測互動裝置20的二維及 /或三維的加速度變化，并輸出電位差信號或電流信號。例如，當互動裝置 20設(shè)定為游戲中的球棒時，動作感測模塊24則可感測使用者沐繪出)的揮 棒的狀態(tài)，并產(chǎn)生電信號(電位差信號或電流信號)。處理單元22根據(jù)所述電 信號以計算互動裝置20的加速度，并控制第二無線模塊25將所述加速度傳 送至主機10的第一無線模塊16，以相對控制軟件的運行。
所述調(diào)制模塊23用以根據(jù)預設(shè)條件調(diào)制圖像模塊21的取樣頻率，例如 在一種實施方式中，所述調(diào)制模塊23通過多路開關(guān)選擇器26調(diào)制所述取樣 頻率，如圖3所示，且為了使圖像模塊21可計算出參考點12、 14圖像在多 個數(shù)字圖像間的移動向量，采用模塊21的取樣頻率優(yōu)選為高于60幀/秒，且 基于硬件傳輸速度，所述取樣頻率最高可達到200幀/秒?？梢岳斫獾氖?，調(diào) 制模塊23并不限定設(shè)置于處理單元22內(nèi)部，圖2所示僅為一種實施方式。 本發(fā)明用以調(diào)制所述圖像模塊21取樣頻率的預設(shè)條件，所述預設(shè)條件包括:主機10傳輸至互動裝置20的頻率選擇信號，所述信號可自動由主機10的 儲存裝置18所存取的軟件所決定，例如，動態(tài)游戲的取樣頻率較快，靜態(tài) 游戲的取樣頻率較慢，或可由使用者自行設(shè)定；互動裝置20的圖像模塊21
所求得的參考點12、 14圖像在數(shù)字圖像間的移動向量；以及處理單元22所 求得的所述互動裝置20的加速度等。處理單元22可根據(jù)上述預設(shè)條件中的 一個或多個的組合(圖3)控制調(diào)制模塊23實時地調(diào)制圖像模塊21的取樣頻 率。由此，當主機10所執(zhí)行的軟件不需要圖像模塊21高速獲取圖像時，可 通過降低取樣頻率來節(jié)省互動裝置20的整體能耗。
參照圖1及4，圖4顯示了本發(fā)明一種實施方式的互動裝置的運作方法 的流程圖，所述運作方法包括下列步驟提供圖像模塊，所述圖像模塊以一 取樣頻率獲取參考點圖像以形成第一圖像及第二圖像，計算并輸出參考點圖 像在第一圖像及第二圖像間的移動向量(步驟B1);提供無線模塊，所述無線
模塊與所述主機間進行數(shù)據(jù)傳輸(步驟B2);提供動作感測模塊，所述動作感 測模塊用以感測所述互動裝置的狀態(tài)并產(chǎn)生電信號(步驟B3);提供處理單
元，所述處理單元根據(jù)所述電信號計算所述互動裝置的加速度，控制所述無 線模塊將所述移動向量及加速度傳送至主機，并根據(jù)預設(shè)條件實時地調(diào)制所
述圖像模塊的取樣頻率(步驟B4)。首先，圖像模塊21的圖像感測模塊212 通過濾光模塊210獲取參考點12、 14的光譜信號，以形成多個數(shù)字圖像， 圖像處理模塊214根據(jù)所述數(shù)字圖像計算并輸出參考點12、 14圖像在數(shù)字 圖像間的移動向量，其計算方式將于后述段落中舉例說明(步驟B1);同時， 所述動作感測模塊24感測使用者操控互動裝置20的狀態(tài)，并產(chǎn)生電位差信 號或電流信號(步驟B3);接著處理單元22根據(jù)所述電信號計算互動裝置20 的加速度，并控制所述第二無線模塊將所述加速度以及所述移動向量的信號 傳輸至主機IO，以便進行相對的控制，并根據(jù)上述預設(shè)條件中的一個或多個 的組合控制調(diào)制單元23調(diào)制圖像模塊21的取樣頻率(步驟B4)。
16
為了進一步說明本發(fā)明，下面舉例說明互動裝置20計算圖像顯示器80
上的游標802的移動向量的一種實施方式，但其并非用以限制本發(fā)明。
參照圖5至圖8所示，在此實施方式中，互動裝置20用以控制圖像顯示 器80的屏幕801上的游標802的移動，所述游標802例如可表示光槍的彈 著點或用以進行軟件控制的游標(cursor)。參考點12、 14以兩個不同面積但 形狀相同的參考點表示，例如參考點12以大星號表示，而呈現(xiàn)在數(shù)字圖像 DI上的則為I&參考點14以小星號表示，而呈現(xiàn)在數(shù)字圖像DI上的則為I,4。 游標802的控制方法包括下列步驟提供二個參考點以產(chǎn)生預設(shè)光譜，并界 定預設(shè)范圍(步驟150);提供圖像模塊以指向所述預設(shè)范圍內(nèi)(步驟250);利 用所述圖像模塊接收預設(shè)光譜并形成數(shù)字圖像(步驟300);判定所述數(shù)字圖
像上的參考點的成像位置及形狀，并產(chǎn)生第一參數(shù)(步驟400);針對所述第 一參數(shù)進行距離及角度補償(步驟500);在所述預設(shè)范圍內(nèi)移動圖像模塊的 指向位置，并產(chǎn)生第二參數(shù)(步驟600);及根據(jù)補償后的所述第一參數(shù)及第
二參數(shù)計算所述數(shù)字圖像間的參考點成像位置的移動距離以相對控制游標
的移動(步驟700)。其中，在步驟700中，同時針對第二參數(shù)進行距離及角 度補償(步驟710)以及可選擇輸入比例參數(shù)(步驟720)以控制游標802移動的 靈敏度，其中，步驟720亦可選擇不予實施。
再參照圖1、 5及6a所示，互動裝置20在出廠前優(yōu)選為預先在所述圖 像處理模塊214中設(shè)定有預設(shè)成像位置參數(shù)及預設(shè)成像距離參數(shù)，所述參數(shù) 可為互動裝置20距離參考點12、 14為預設(shè)距離(例如3公尺)時，根據(jù)圖像 感測模塊212所獲取的參考點12、 14的預設(shè)參考點圖像112及114所求得的預 設(shè)參數(shù)，如圖6a所示，以此作為距離及角度補償時的基準。根據(jù)圖像感測 模塊212的感測陣列所形成的平面空間坐標，例如，以感測陣列的中心"+〃 為原點所形成的平面坐標，可定義預設(shè)成像位置參數(shù)及預設(shè)成像距離參數(shù)。 例如所述預設(shè)成像位置參數(shù)可包括平面空間坐標中，參考點12及14所形
成預設(shè)圖像112及114的坐標、其平均坐標(Xo,Y。)及所述二個預設(shè)圖像I12及Il4
連線的傾斜角度；所述預設(shè)成像距離參數(shù)可包括參考點12及14所形成預設(shè) 圖像1)2及114間的距離L及其平均坐標(X。，Yo)與感測陣列中心點〃+"的距離 D。
首先，使參考點12、 14產(chǎn)生預設(shè)光譜的光，例如，在本實施方式中為 紅外光光譜，如此依據(jù)圖像感測模塊212的視角范圍及參考點12、 14的發(fā) 光角度，則可在參考點12、 14周圍決定圖像感測范圍〃A〃(步驟150);接著， 以互動裝置20的圖像感測模塊212指向所述圖像感測范圍"A"內(nèi)的任何一處 (步驟250)，由于本發(fā)明所使用的圖像感測模塊212僅能感測到預設(shè)光譜， 因此所形成的數(shù)字圖像DI僅具有參考點12、 14的圖像(步驟300)，如圖6a 所示包括112'及114'的第一圖像。由于互動裝置20獲取所述數(shù)字圖像時，所 述互動裝置20沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了角度^，因而參考點的圖像112'及114' 與圖像感測模塊212在前述預設(shè)距離所攝得的參考點圖像112及114間相對產(chǎn) 生了旋轉(zhuǎn)角度0的偏差，因此，造成參考點圖像Iu'及I"'的平均坐標(X，Y)不 同于預設(shè)參考點圖像112及Iu的平均坐標(X。,Y。)，雖然此時所述圖像感測模 塊212指向相同位置。
參照圖1、 5、 6a及6b所示，所述圖像處理模塊214判定參考點圖像112' 及114'的位置及形狀，并產(chǎn)生第一參數(shù)，所述第一參數(shù)包括第一成像位置 參數(shù)、第一成像距離參數(shù)及成像形狀參數(shù)(步驟400)。圖像處理模塊214則 根據(jù)所述第一成像位置參數(shù)(例如參考點圖像112'及114'的平均坐標及其連線 的傾斜角度)與所述預設(shè)成像位置參數(shù)(例如預設(shè)參考點圖像112及I"及其連 線的傾斜角度)間的角度偏差鄉(xiāng)行角度補償(步驟500)，其補償?shù)姆绞揭缘?l)
式來表示<formula>formula see original document page 18</formula>
其中，據(jù)示第一成像位置參數(shù)與預設(shè)成像位置參數(shù)間的旋轉(zhuǎn)角度偏差；
X, Y表示角度補償前第一成像位置參數(shù)的平均坐標；Z'、 F(未繪出)則表示 補償后參考點成像位置參數(shù)的平均坐標。因此，經(jīng)補償后的參考點12、 14
圖像則為在同一基準下所求得的圖像，據(jù)此當使用者在距離所述圖像顯示器
80同一距離攝像時，圖像感測模塊212于任何旋轉(zhuǎn)角度操作時皆能得到相同 的結(jié)果。
當所述偏差角度砍于180度而形成參考點圖像112〃及114〃時，如圖6b 所示，如果參考點圖像112、 114間不具有差異性(具有相同大小及形狀)，將無 法判定參考點圖像112〃及114"是由參考點圖像112'及114'(圖63)旋轉(zhuǎn)形成還是平 移所形成。因此本實施方式中，通過使用不同面積的二個參考點12、 14，并 根據(jù)圖像處理模塊214所求得的成像形狀參數(shù)(例如，參考點圖像的面積大 小)先辨識參考點12、 14所成圖像的各自的位置，然后再進行角度補償。由 此，即使圖像感測模塊212的旋轉(zhuǎn)角度超過180度仍可正確進行角度補償。
參照圖7所示，其顯示了本實施方式中距離補償?shù)姆绞??；友b置20 的圖像感測模塊212在預設(shè)距離攝像時，可獲取參考點12及14的預設(shè)參考 點圖像為112及114，當所述互動裝置20與參考點12、 14間的距離逐漸加大 時，其所取得的圖像則會逐漸變小，且其平均坐標會逐漸靠近圖像感測陣列 的中心"+ "，如圖中所示的1|2〃'及114'〃，但此種偏移并非代表使用者改變了 互動裝置20的指向位置，若不對所述偏移進行校正，則可能發(fā)生因攝像距 離的改變而誤判為水平移動的情形。在本發(fā)明中，假設(shè)所述預設(shè)成像距離參 數(shù)中的圖像112及114間的距離為L，其平均坐標(Xo，Y(0與感測陣列的中心"+" 間的距離為D;第一成像距離參數(shù)中的圖像112'〃與114〃'間的距離為/，其平 均坐標與感測陣列的中心"+ "間的距離為d，如此可利用第(2)式的比例關(guān) 系，補償因攝像距離不同所造成的偏差(步驟500):
I一了 (2) 參照圖8所示，參考點的成像位置在補償完之后形成i,2及i,4，其已*卜 償為在同一個預設(shè)的距離及角度基準下所求得的圖像，且其平均坐標顯示為
(Xi,Yi)。接著在所述圖像感測范圍"A"內(nèi)移動所述互動裝置20的指向位置 以得到第二圖像(步驟600)，所述第二圖像包括參考點圖像i,2'及iw'，此時所 述圖像感測模塊212則將其所感測到的第二圖像傳送至所述圖像處理模i央 214，所述圖像處理模塊214則根據(jù)所述第二圖像產(chǎn)生第二參數(shù)，所述第二參 數(shù)包括移動所述圖像感測模塊212的指向位置后參考點12、 14在第二圖l象 上的第二成像位置參數(shù)及第二成像距離參數(shù)。所述第二成像位置參數(shù)在圖像 感測模塊212的感測陣列所形成的平面空間上，例如，以感應陣列中心為原 點所形成的平面空間，參考點12、 14所形成圖像的平均坐標；所述第二成 像距離參數(shù)是在圖像感測模塊212的感測陣列所形成的平面空間上的所述參 考點所形成圖像間的距離。所述圖像處理模塊214則根據(jù)所述補償后的第一
成像位置參數(shù)及第二成像位置參數(shù)，計算參考點圖像i,2及i,4移動至i,2'及i,4'
的移動向量AS，在計算的同時必須利用前述的補償方式針對所述第二參數(shù)進 行角度及距離偏差的補償(步驟710)，以求得正確的游標控制，由于第二參 數(shù)的補償方式與第一參數(shù)相同，在此不再贅述。接著，處理單元22控制第 二無線模塊25利用無線的方式，將所述移動向量AS傳送至圖像顯示單元80。 圖像顯示單元80優(yōu)選為內(nèi)建有應用軟件，所述軟件用以控制用戶界面及游 標802，在接受來自第二無線模塊25的移動向量信號后，則可相對控制游標 802(步驟700)在屏幕801上移動。此外，在進行參考點圖像i。及i,4的移動 向量AS的計算時，可選擇輸入一組比例參數(shù)《#、 4必(步驟720)用以調(diào)整 游標802的移動靈敏度，例如，此時移動向量AS則可以用第(3)式表示
其中，A&表示在水平方向的移動向量分量；表示在垂直方向的移 動向量分量。由此可知，當(3)式中的I，&及4*增大時，可使游標802的
移動靈敏度降低，亦即互動裝置20的指向位移必須增大才能使得游標802 移動相同的距離；反之，當(3)式中的^￡。/￡及4。&減小時，可使游標802的 移動靈敏度升高，亦即互動裝置20的指向位移相對較小即能使得游標802 移動相同的距離，如此可提升本發(fā)明的互動裝置20的實用性。
參照圖9至11所示，以下舉例說明處理單元22根據(jù)互動裝置20的圖 像處理模塊214所求得的參考點在多個圖像間的移動向量，控制調(diào)制模塊23 調(diào)制圖像模塊21的取樣頻率的一種實施方式。圖9顯示了圖像感測模塊212 的成像距離f以及圖像感測模塊212與屏幕801間的距離F的比例關(guān)系，在 一種實施方式中，成像距離—32毫米，圖像感測模塊212與屏幕801間的 距離F4.6米，亦即F/f二50。配合圖10可知，游標802在圖像顯示器80的 屏幕801上移動的距離與參考點圖像112在圖像感測模塊212的感測陣列SA 的移動距離的比例為50倍，亦即當圖像處理模塊214求得1微米的移動向 量時，表示游標802在圖像顯示器80的屏幕801上移動了 50微米。
接著說明設(shè)定所述圖像模塊21的取樣頻率界限值的一種實施方式，當 圖像感測模塊212的感測陣列SA的每一個像素的尺寸為15微米xl5微米時， 則在取樣頻率為200圖/秒以及每兩個圖間的參考點12的移動向量為2個像 素時，可求得游標802在圖像顯示器80的屏幕801上的每秒位置變化為 (15xlO—3/25.4)x2x50x200=11.81英寸/秒，同理可分別求出在取樣頻率為100 幀/秒及50幀/秒時的每秒位置變化分別為5.91英寸/秒以及2.95英寸/秒。請 參照圖11，其顯示了圖像模塊21的取樣頻率與游標802在圖像顯示器80 的屏幕801上的位置變化的關(guān)系圖，本實施方式中將2.95英寸/秒以及5.91 英寸/秒設(shè)定為改變圖像模塊21取樣頻率的界限值，亦即當游標802于屏幕 801上的位置變化低于2.95英寸/秒時，調(diào)制模塊23調(diào)制所述圖像模塊21
以50幀/秒的取樣頻率獲取圖像；當所述位置變化低于5.91英寸/秒且高于
2.95英寸/秒時，所述圖像模塊21以100幀/秒的取樣頻率獲取圖像；當所述 位置變化高于5.91英寸/秒時，所述圖像模塊21以200幀/秒的取樣頻率獲 取圖像。
可以理解的是，圖9至11所顯示的比例值、界限值、界限值個數(shù)以及 取樣速率數(shù)值僅為一種實施方式，并非用以限定本發(fā)明，所述比例值、界限 值、界限個數(shù)以及取樣頻率皆可依實際產(chǎn)品而自行設(shè)定。此外，所述處理單 元22根據(jù)互動裝置20的動作感測模塊24所求得的加速度，控制調(diào)制模塊 23調(diào)制圖像模塊21的取樣頻率的方式，是將所述動作感測模塊24輸出的電 信號與一個或多個界限值相比較，所述處理單元22根據(jù)比較結(jié)果控制調(diào)制 模塊23調(diào)制圖像模塊21的取樣頻率。由此，當游標802的位置變化及/或互 動裝置20的加速度較低時，調(diào)制模塊23調(diào)制所述圖像模塊21以較低的取樣 頻率獲取圖像，以便有效節(jié)省互動裝置20整體的電能消耗。
此外，若所述互動圖像系統(tǒng)附近存在有其他光源，其部份或全部光譜與 參考點12、 14所發(fā)出的光譜重疊時，例如，鹵素燈或太陽光光源，可利用 周期或非周期的信號調(diào)制參考點12、 14所發(fā)出的光。在一種實施方式中， 調(diào)制單元(未繪出)可設(shè)在給參考點12、 14提供電能的裝置內(nèi)，例如，在主機 10或圖像顯示器80內(nèi)，圖像模塊21的取樣頻率優(yōu)選為與調(diào)制單元的調(diào)制頻 率成倍數(shù)關(guān)系，以使所述圖像的取樣與參考點12、 14的取樣形成同步，例 如，在一種實施方式中，圖像模塊21的取樣頻率為200赫茲(每5毫秒取樣 一次)，參考點12、 14的調(diào)制頻率為20赫茲(每50毫秒取樣一次)，當圖像 模塊21每取樣第10次時，參考點12、 14皆點亮，以使圖像模塊21能夠獲 取參考點2、 14所產(chǎn)生的預設(shè)光譜信號；同時在互動裝置20中另設(shè)置解調(diào) 制裝置用以辨識經(jīng)調(diào)制的光信號，由此，可排除其他光源對圖像辨識的干擾。
綜上所述，由于現(xiàn)有的遙控裝置中，圖像傳感器的取樣頻率是固定的，
具有整體耗能較高而且需要時常更換電池模塊的問題。根據(jù)本發(fā)明的游戲系 統(tǒng)、游戲用裝置及其運作方法，通過實時地調(diào)制圖像模塊的取樣頻率，可有 效降低互動裝置的整體能耗，以增加其實用性。
雖然本發(fā)明已用前述優(yōu)選實施方式加以描述，但所述內(nèi)容并不用以限定 本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精 神和范圍內(nèi)，可作出各種更動與修改。因此本發(fā)明的保護范圍當由所附的權(quán) 利要求所限定。
權(quán)利要求
1、一種互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)包括主機，所述主機包括第一無線模塊及儲存裝置，所述儲存裝置用以存取軟件；至少一個參考點，所述參考點產(chǎn)生預設(shè)光譜的光；及互動裝置，所述互動裝置包括第二無線模塊，用以與所述第一無線模塊間進行數(shù)據(jù)傳輸；圖像模塊，以取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成第一圖像及第二圖像，計算并輸出所述參考點圖像在所述第一圖像及所述第二圖像間的移動向量；調(diào)制模塊，用以調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率；及處理單元，控制所述第二無線模塊將所述移動向量傳輸至所述第一無線模塊，并根據(jù)預設(shè)條件控制所述調(diào)制模塊實時地調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述預設(shè)條件為 所述主機傳輸至所述互動裝置的頻率選擇信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述頻率選擇信 號由所述主機的儲存裝置所存取的軟件所決定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述預設(shè)條件為 所述互動裝置的圖像模塊所輸出的所述移動向量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述互動裝置還 包括動作感測模塊，所述動作感測模塊用以感測所述互動裝置的狀態(tài)并產(chǎn)生電信號，其中所述處理單元根據(jù)所述電信號計算所述互動裝置的加速度，并 控制所述第二無線模塊將所述加速度傳輸至所述第一無線模塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述預設(shè)條件為 所述互動裝置的處理單元所求得的所述加速度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述動作感測模塊選自加速度傳感器及陀螺儀傳感器中的一者。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述電信號選自 電位差信號及電流信號中的一者。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述參考點為紅 外光發(fā)光二極管，所述預設(shè)光譜為紅外光光譜。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述圖像模塊還包括紅外光濾光鏡，用以濾除所述預設(shè)光譜以外的光；圖像感測模塊，所述圖像感測模塊以取樣頻率獲取所述參考點圖像以形 成所述第一圖像及所述第二圖像；及圖像處理模塊，所述圖像處理模塊計算并輸出所述參考點圖像在所述第 一圖像及所述第二圖像間的移動向量。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述圖像感測 模塊選自CCD圖像傳感器及CMOS圖像傳感器中的一者。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述圖像模塊的取樣頻率范圍介于60幀/秒至200幀/秒之間。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述參考點電連接至所述主機。
14、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)還包括用以顯示所述主機所執(zhí)行的軟件的圖像顯示器。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述參考點電連接至所述圖像顯示器。
16、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述調(diào)制模塊還包括用以調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率的多路開關(guān)選擇器。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述主機選自游戲主機及電腦系統(tǒng)主機中的一者。
18、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述互動裝置選自遙控器及指針定位裝置中的一者。
19、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述參考點選自發(fā)光二極管及激光二極管中的一者。
20、 一種互動裝置，其特征是，所述裝置用于互動圖像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括所述互動裝置、主機及至少一個用以產(chǎn)生預設(shè)光譜的光的參考點，所述 互動裝置通過無線通信連接所述主機，所述互動裝置包括無線模塊，所述無線模塊用以與所述主機間進行數(shù)據(jù)傳輸； 圖像模塊，所述圖像模塊以取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成第一圖 像及第二圖像，計算并輸出所述參考點圖像在所述第一圖像及第二圖像間的移動向量；調(diào)制模塊，所述調(diào)制模塊用以調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率；及 處理單元，所述處理單元控制所述無線模塊將所述移動向量傳輸至所述 主機，并根據(jù)預設(shè)條件控制所述調(diào)制模塊實時地調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻！率。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的互動裝置，其特征是，所述預設(shè)條件為所 述主機傳輸至所述互動裝置的頻率選擇信號。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的互動裝置，其特征是，所述預設(shè)條件為所 述互動裝置的圖像模塊所輸出的移動向量。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的互動裝置，其特征是，所述互動裝置還包 括用以感測所述互動裝置的狀態(tài)并產(chǎn)生電信號的動作感測模塊，其中所述處 理單元根據(jù)所述電信號計算所述互動裝置的加速度，并控制所述無線模塊將 所述加速度傳輸至所述主機。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的互動裝置，其特征是，所述預設(shè)條件為所 述互動裝置的處理單元所求得的加速度。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的互動裝置，其特征是，所述動作感測模塊 選自加速度傳感器及陀螺儀傳感器中的一者。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的互動裝置，其特征是，所述電信號選自電位差信號及電流信號中的一者。
27、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的互動裝置，其特征是，所述預設(shè)光譜為紅 外光光譜，所述圖像模塊還包括紅外光濾光鏡，所述紅外光濾光鏡用以濾除所述預設(shè)光譜以外的光； 圖像感測模塊，所述圖像感測模塊以取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成所述第一圖像及所述第二圖像；及圖像處理模塊，所述圖像處理模塊計算并輸出所述參考點圖像在所述第一圖像及所述第二圖像間的移動向量。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的互動裝置，其特征是，所述圖像感測模塊 選自CCD圖像傳感器及CMOS圖像傳感器中的一者。
29、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的互動裝置，其特征是，所述圖像模塊的取 樣頻率范圍介于60幀/秒至200幀/秒之間。
30、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的互動裝置，其特征是，所述調(diào)制模塊還包 括用以調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率的多路開關(guān)選擇器。
31、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的互動裝置，其特征是，所述裝置選自遙控器及指針定位裝置中的一者。
32、 一種互動裝置的運作方法，其特征是，所述互動裝置用于互動圖像 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括所述互動裝置、主機及至少一個用于產(chǎn)生預設(shè)光譜的光 的參考點，且所述互動裝置通過無線通信連接所述主機，所述運作方法包括 下列步驟提供圖像模塊以取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成第一圖像及第二 圖像，計算并輸出所述參考點圖像在所述第一圖像及所述第二圖像間的移動提供無線模塊，所述無線模塊與所述主機間進行數(shù)據(jù)傳輸；及 提供處理單元，所述處理單元控制所述無線模塊將所述移動向量傳輸至 所述主機，并根據(jù)預設(shè)條件實吋地調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率。
33、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的運作方法，其特征是，所述方法還包括下列步驟通過所述無線模塊接收所述主機所發(fā)出的頻率選擇信號，其中所述 預設(shè)條件為所述頻率選擇信號。
34、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的運作方法，其特征是，所述預設(shè)條件為所 述互動裝置的圖像模塊所輸出的所述移動向量。
35、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的運作方法，其特征是，所述方法還包括下列步驟提供動作感測模塊用以感測所述互動裝置的狀態(tài)并產(chǎn)生電信號； 根據(jù)所述電信號計算所述互動裝置的加速度；及 通過所述無線模塊將所述加速度傳輸至所述主機。
36、 根據(jù)權(quán)利要求35所述的運作方法，其特征是，所述預設(shè)條件為根 據(jù)所述電信號求得的所述互動裝置的所述加速度。
37、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的運作方法，其特征是，所述圖像模塊的取 樣頻率范圍介于60幀/秒至200幀/秒之間。
38、 一種互動圖像系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)包括主機，所述主機包括第一無線模塊及儲存裝置，所述儲存裝置用以存取軟件；至少一個參考點，所述參考點產(chǎn)生預設(shè)光譜的光；及 互動裝置，所述互動裝置包括第二無線模塊，所述第二無線模塊用以與所述第一無線模塊間進行數(shù)據(jù)傳輸；圖像模塊，所述圖像模塊以取樣頻率獲取并輸出所述參考點圖像以形成第一圖像及第二圖像；調(diào)制模塊，所述調(diào)制模塊用以調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率；及 處理單元，所述處理單元計算所述參考點圖像在所述第一圖像及所述第二圖像間的移動向量，控制所述第二無線模塊將所述移動向量傳輸至所述第一無線模塊，并根據(jù)預設(shè)條件控制所述調(diào)制模塊實時地調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率。
全文摘要
一種互動圖像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有第一無線模塊及用以存取軟件的儲存裝置的主機、至少一個用以產(chǎn)生預設(shè)光譜的光的參考點以及互動裝置。所述互動裝置包括第二無線模塊、圖像模塊、調(diào)制模塊及處理單元。所述圖像模塊以一取樣頻率獲取所述參考點圖像以形成第一圖像及第二圖像，計算并輸出所述參考點于所述第一圖像及所述第二圖像間的移動向量；所述處理器控制所述第二無線模塊將移動向量傳送至所述第一無線模塊，并根據(jù)預設(shè)條件控制所述調(diào)制模塊實時地調(diào)制所述圖像模塊的取樣頻率。本發(fā)明還提供一種互動裝置及其運作方法。
文檔編號G08C17/00GK101388138SQ20071015382
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者林卓毅 申請人:原相科技股份有限公司