觸碰式控制系統及方法
2023-04-28 03:41:41
專利名稱：觸碰式控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種觸碰式控制系統及方法，尤其涉及一種具有隱藏式編碼技術的觸碰式控制系統及方法。
背景技術：
近年來，隨著信息技術、無線通訊及信息家電的快速發展與廣泛應用，許多信息產品的操作接口已由傳統的鍵盤或滑鼠改為使用觸控面板作為輸入裝置。常見的觸控面板可分為電阻式觸控面板、電容式觸控面板、電磁式觸控面板。現有技術的觸控方式是在面板中搭配合適的傳感元件，來感應使用者所點選的位置，例如在面板中加入傳感器。當手指或其他物件(如筆)觸碰到面板的傳感器時，就會輸出一模擬信號；再由面板的控制器將此模擬信號轉為主機可接收的數位訊號；接著，主機利用觸碰驅動程序將所觸碰點選的位置回傳並且顯示在螢屏上。傳統的觸控技術只能用在具有傳感器的觸控面板上，且還普遍存在著點選位置偏移的問題。對於大尺寸的面板，觸控面板還需增加傳感元件的數量，這還會造成傳感靈敏度以及製造成本的問題。基於現有的觸控技術一直存在上述問題，期望能有新一代的技術突破，以提升觸控市場或產品的進化。
發明內容
本發明提供一種觸碰式控制系統，可以改善傳統觸碰式技術的點選位置不準確的問題，以及可以在任何螢屏上實現觸碰式控制。本發明提供一種觸碰式控制方法，可用在上述觸碰式控制系統執行控制方法的各個步驟，提高辨認點選位置的準確性。為解決上述問題，本發明提出一種觸碰式控制系統。此觸碰式控制系統包括一螢屏、一主機以及一電子筆。螢屏用於顯示具有隱藏式編碼的畫面。主機連接螢屏。電子筆連接主機。主機用以驅動螢屏以顯示畫面。當電子筆觸碰螢屏時，電子筆擷取螢屏的部分畫面並傳送至主機。電子筆所擷取的畫面中藏有至少一隱藏信息。主機分析所擷取的畫面的隱藏信息並且解碼，以得出電子筆觸碰點選的一遊標位置，並將遊標位置顯示在螢屏上。本發明提出一種觸碰式控制方法，適用於一觸碰式控制系統辨認使用者所點選的位置。觸碰式控制系統包括一螢屏、一主機以及一電子筆。主機用以驅動螢屏來顯示畫面。 觸碰式控制方法包括將具有隱藏式編碼的畫面顯示在螢屏上；當使用者以電子筆觸碰螢屏時，電子筆擷取螢屏的部分畫面並傳送至主機，其中電子筆所擷取的畫面中藏有至少一隱藏信息；主機分析所擷取的畫面中的隱藏信息並且解碼，以得出電子筆觸碰點選的一遊標位置；以及將遊標位置顯示在螢屏上。在本發明的一實施例中，上述的電子筆以射頻、通用串行總線、藍牙或其他傳輸的其中一種方式傳送隱藏信息。在本發明的一實施例中，上述的主機驅動螢屏前，在欲要顯示畫面中嵌入一編碼圖案或數字浮水印。在本發明的一實施例中，上述的主機驅動螢屏前，將欲要顯示畫面中的每個像素的最低有效位藏入隱藏信息。在本發明的一實施例中，上述的主機驅動螢屏前，以一數學函數對欲要顯示畫面做轉換。在本發明的一實施例中，上述的主機驅動螢屏前，將欲要顯示畫面中的相鄰兩像素藏入對應的坐標信息，而不同的坐標信息分別代表不同的隱藏信息。在本發明的一實施例中，上述的主機驅動螢屏前，將欲要顯示畫面分為多個區塊， 再根據一查找表將所述多個區塊的畫面分別藏入對應的區塊信息，而不同的區塊信息分別代表不同的隱藏信息。在本發明的一實施例中，上述的主機從所擷取的畫面中分析出一編碼圖案，再根據編碼圖案來解碼，以得出遊標位置的坐標。在本發明的一實施例中，上述的主機從所擷取的畫面分析每個像素的最低有效位來得到隱藏信息，並且解碼得出遊標位置的坐標。在本發明的一實施例中，上述的主機分析所擷取的畫面時，以快速逆傅立葉轉換、 離散逆餘弦轉換或離散逆小波轉換的其中一種方式對所擷取的畫面做逆轉換。在本發明的一實施例中，上述的主機從所擷取的畫面中分析相鄰的兩像素並且解碼，以得出遊標位置的坐標。在本發明的一實施例中，主機分析所擷取的畫面時，根據一查找表與隱藏信息做分析與解碼，以得出遊標位置的坐標。基於上述，本發明的觸碰式控制系統與方法，可以在任何螢屏上顯示具有隱藏式編碼的畫面，而面板中也無需配置特殊的傳感元件。本發明運用一支裝有光學傳感器的電子筆，來接收螢屏上的隱藏信息，並利用射頻或通用串行總線或藍牙的方式，回傳到主機之後做分析與解碼，並在螢屏上顯示出來。本發明的觸控技術可以提高辨認點選位置的準確性，改善傳統觸碰式的點選位置不準確的問題，還可以在任何螢屏上實現觸碰式控制，達到互動的功能。為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，並配合附圖， 作詳細說明如下。
圖1為本發明實施例的觸碰式控制系統的架構圖。圖2為本發明實施例的電子筆擷取螢屏畫面的示意圖。圖3為本發明實施例在空間域的隱藏式編碼與解碼的示意圖。圖4為本發明實施例在空間域的圖像編碼流程圖。圖5為某一像素的RGB值的二進位示意圖。圖6為鄰近的兩像素編碼示意圖。圖7為本發明實施例在空間域的螢屏畫面編碼示意圖。圖8為本發明實施例在空間域運用查找表做編碼與解碼的示意圖。圖9為本發明實施例的觸碰式控制方法的流程圖。
主要附圖標記說明110:螢屏；130:電子筆；
POS 遊標位置； LSB 最低有效位； R、G、B 子像素；
120 主機；MSB 最高有效位；820 查找表；C、D、E、F:區塊; X、Y:信息;810 畫面；S410 S440、S910 S940 步驟；Pixel 1、Pixel 2、Pixel 3、Pixel 4、Pixel N-UPixel N、Pixel N+l、Pixel N+2、Pixel M :像素。
具體實施例方式在下述諸實施例中，當元件被指為「連接」至另一元件時，其可為直接連接至另一元件，或可能存在介於其間的元件。相對地，當元件被指為「直接連接」至另一元件時，則不存在有介於其間的元件。請參考圖1，圖1為本發明實施例的觸碰式控制系統的架構圖。此觸碰式控制系統包括螢屏110、主機120以及電子筆130。主機120連接螢屏110。電子筆130連接主機 120。主機120用來驅動螢屏110以顯示畫面，其中主機120可以是一般桌上型電腦主機或筆記本電腦主機，但主機不以上述揭示為限。螢屏110可以是一般的顯示器，顯示器上可不用配置傳感元件。螢屏110用於顯示具有隱藏式編碼的畫面，其中人眼無法察覺畫面中的隱藏信息。關於將隱藏式編碼藏於畫面的實施方式，將於後文詳細描述幾種類型。在電子筆 130的前端面對螢屏110的部分可以裝有圖像擷取裝置、或視頻攝像頭、或光學傳感器。當電子筆130觸碰點選螢屏110的一個位置時，電子筆130隨即擷取出所點選的部分畫面，並傳送所點選的部分畫面至主機120。主機120對所擷取的畫面的隱藏信息加以分析並且解碼，以得出電子筆130觸碰點選的遊標位置P0S，並回傳遊標位置POS至螢屏110上。最後， 在螢屏110上顯示遊標位置P0S。值得一提的是，運用上述觸碰式控制系統的系統架構，可以精確算出電子筆130 觸碰螢屏110時的遊標位置P0S，並且可以在任何種類的螢屏實現觸碰式控制。請參考圖2，圖2為本發明實施例的電子筆擷取螢屏畫面的示意圖。隱藏式編碼技術是將一段秘密信息或秘密圖像嵌入至屏蔽圖像，產生一張偽裝圖像。請注意，在螢屏110 顯示具有隱藏式編碼的畫面，人眼無法察覺出畫面中的隱藏信息，需通過電子筆130擷取藏有隱藏信息的畫面。隱藏信息可以是特定的編碼圖案或數字浮水印、或其他的編碼信息。關於電子筆130傳送畫面的方式，可以使用射頻(radio frequency, RF)或通用串行總線(universal serial bus, USB)或藍牙(Bluetooth)或其他傳輸的任何一種方式來傳送所擷取的畫面至主機。現在開始探討幾種隱藏式編碼與解碼類型。關於隱藏信息的施加方式是，在主機在驅動螢屏前進行畫面編碼，也即在欲要顯示畫面中嵌入特定的編碼圖案或數字浮水印或其他的編碼信息。關於解碼是相對於前述編碼方式的逆運算或逆轉換。主機在解讀分析隱藏信息時，需進行解碼，以原編碼方式的逆運算求出遊標位置的坐標。
第一種編碼類型-特定的編碼圖案或數字浮水印的演算法。對於欲要顯示的畫面可以經特定的編碼圖案或數字浮水印的演算法做轉換編碼， 也即主機可以在畫面中嵌入特定的編碼圖案或數字浮水印，例如圖2所示的「accr」圖案。 另外，也可以先將欲要顯示的畫面規劃成多個區塊，將區塊畫面逐一進行特定的編碼圖案或數字浮水印的演算法。如此一來，經編碼的畫面在螢屏顯示時，人眼便無法察覺畫面中的特定的編碼圖案或數字浮水印。第二種編碼類型-空間域的隱藏式編碼。請參考圖3，圖3為本發明實施例在空間域的隱藏式編碼與解碼的示意圖。一般而言，畫面中具有很多的像素，每一像素包含三個子像素，通常以R、G、B表示，每一子像素有8 位。在圖3中，一子像素從最高有效位(most significant bit,MSB)至最低有效位(least significant bit, LSB)為8位。人眼對於最低有效位LSB較不敏感。編碼時可以將8位中原有的最低有效位LSB移去，改為所要加入的隱藏信息。例如一實施方式是在子像素中藏入一位的信息。在解碼時，可以分析這一個特殊位，以辨識出這位的數值所代表的位置。舉例來說，子像素R、G、B的數值是介於0至255之間的十進位範圍，若以二進位來表示則是介於00000000至11111111之間。假設我們把最低有效位LSB由1修改成0，例如子像素的數值由89 (對應二進位為01011001)變成88 (對應二進位為01011000)。對於人眼來說，這微小數值的改變並不會讓人眼察覺出圖像被修改。值得一提的是，也可以在每一個像素中藏入多位的信息。由於編碼時所藏入的位數增加，差異就會增大。因此建議方式是，單一子像素的數值處理不要超過後面4位(或者少於4位)，以達到人眼不可察覺性。第三種編碼類型-頻率域的隱藏式編碼。對於人類的視覺系統來說，由於低頻帶是敏感度較高的部分，因為低頻帶的像素與像素之間的變化小，圖像較平滑、細緻且清楚，所以只要低頻部分的值稍有改變，人們大都可輕易的發覺其變化。而高頻帶的部分，由於人眼不易察覺像素之間的變化，圖像較為粗糙、模糊，人們的敏感度較低。在頻率域的編碼類型是，先將原始圖像經特定的數學演算法轉換至頻率域，根據調整經轉換後所得的係數來嵌入特定的圖樣(pattern)，再將它還原為原先的空間域的圖像。主要的編碼轉換技術有快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT)、離散餘弦轉換(Discrete Cosine Transform, DCT)或離散小波轉換 (Discrete Wavelet Transform, DffT) 上述數學演算法僅是一種選擇實施例，本領域技術者也可依其需求改變數學演算法的種類。至於解碼轉換技術則根據所使用的數學演算法做逆轉換。因此，當欲要顯示的畫面經由特定的數學演算法做轉換編碼時，主機可以在整個畫面中嵌入多個隱藏信息；接著經編碼的畫面在螢屏顯示時，人眼便無法察覺畫面中的隱藏 fn息ο在一實施例中，例如以離散餘弦轉換(DCT)來進行說明，編碼時將數字灰階圖像完整地劃分成為8X8像素的空間區塊，且每一個區塊並不重迭。接著將每一個空間域區塊中所有像素值減去1 後，再以下列公式1做轉換，
權利要求
1.一種觸碰式控制系統，包括一螢屏，顯示具有隱藏式編碼的畫面；一主機，連接該螢屏，該主機用以驅動該螢屏以顯示畫面；以及一電子筆，當該電子筆觸碰該螢屏時，該電子筆擷取該螢屏的部分畫面並傳送至該主機，其中該電子筆所擷取的畫面中藏有至少一隱藏信息，該主機分析所擷取的畫面的隱藏信息並且解碼，以得出該電子筆觸碰點選的一遊標位置，並將該遊標位置顯示在該螢屏上。
2.根據權利要求1所述的觸碰式控制系統，其中該電子筆以射頻、通用串行總線或藍牙的其中一種方式傳送該隱藏信息。
3.根據權利要求1所述的觸碰式控制系統，其中該主機驅動該螢屏前，在要顯示畫面中嵌入一編碼圖案或一數字浮水印；以及該主機從所擷取的畫面中分析出該編碼圖案或該數字浮水印，再根據該編碼圖案或該數字浮水印來解碼，以得出該遊標位置的坐標。
4.根據權利要求1所述的觸碰式控制系統，其中該主機驅動該螢屏前，將要顯示畫面中的每個像素的最低有效位藏入該隱藏信息；以及該主機從所擷取的畫面分析每個像素的最低有效位來得到該隱藏信息，並且解碼得出該遊標位置的坐標。
5.根據權利要求1所述的觸碰式控制系統，其中該主機驅動該螢屏前，以快速傅立葉轉換、離散餘弦轉換或離散小波轉換的其中一種數學演算法對要顯示畫面做轉換；以及該主機分析所擷取的畫面時，以所對應使用的數學演算法的逆轉換方式對所擷取的畫面做逆轉換。
6.根據權利要求1所述的觸碰式控制系統，其中該主機驅動該螢屏前，將要顯示畫面中的相鄰兩像素藏入對應的坐標信息，而不同的坐標信息分別代表不同的隱藏信息；以及該主機從所擷取的畫面中分析相鄰的兩像素並且解碼，以得出該遊標位置的坐標。
7.根據權利要求1所述的觸碰式控制系統，其中該主機驅動該螢屏前，將要顯示畫面分為多個區塊，再根據一查找表將所述多個區塊的畫面分別藏入對應的區塊信息，而不同的區塊信息分別代表不同的隱藏信息；以及該主機分析所擷取的畫面時，根據該查找表與該隱藏信息做分析與解碼，以得出該遊標位置的坐標。
8.一種觸碰式控制方法，適用於一觸碰式控制系統辨認使用者所點選的位置，該觸碰式控制系統包括一螢屏、一主機以及一電子筆，該主機用以驅動該螢屏來顯示畫面，該觸碰式控制方法包括將具有隱藏式編碼的畫面顯示在該螢屏上；當使用者以該電子筆觸碰該螢屏時，該電子筆擷取該螢屏的部分畫面並傳送至該主機，其中該電子筆所擷取的畫面中藏有至少一隱藏信息；該主機分析所擷取的畫面中的隱藏信息並且解碼，以得出該電子筆觸碰點選的一遊標位置；以及將該遊標位置顯示在該螢屏上。
9.根據權利要求8所述的方法，其中該電子筆以射頻、通用串行總線或藍牙傳輸的其中一種方式傳送該隱藏信息。
10.根據權利要求8所述的方法，其中該主機驅動該螢屏前，在要顯示畫面中嵌入一編碼圖案或一數字浮水印；以及該主機分析所擷取的畫面的隱藏信息並且解碼的步驟還包括該主機從所擷取的畫面中分析出該編碼圖案或該數字浮水印，再根據該編碼圖案或該數字浮水印來解碼，以得出該遊標位置的坐標。
11.根據權利要求8所述的方法，其中該主機驅動該螢屏前，將要顯示畫面中的每個像素的最低有效位藏入該隱藏信息；以及該主機分析所擷取的畫面的隱藏信息並且解碼的步驟還包括該主機從所擷取的畫面分析每個像素的最低有效位來得到該隱藏信息，並且解碼得出該遊標位置的坐標。
12.根據權利要求8所述的方法，其中該主機驅動該螢屏前，以快速傅立葉轉換、離散餘弦轉換或離散小波轉換的其中一種數學演算法對要顯示畫面做轉換；以及該主機分析所擷取的畫面的隱藏信息並且解碼的步驟還包括該主機分析所擷取的畫面時，以所對應使用的數學演算法的逆轉換方式對所擷取的畫面做逆轉換。
13.根據權利要求8所述的方法，其中該主機驅動該螢屏前，將要顯示畫面中的相鄰兩像素藏入對應的坐標信息，而不同的坐標信息分別代表不同的隱藏信息；以及該主機分析所擷取的畫面的隱藏信息並且解碼的步驟還包括該主機從所擷取的畫面中分析相鄰的兩像素並且解碼，以得出該遊標位置的坐標。
14.根據權利要求8所述的方法，其中該主機驅動該螢屏前，將要顯示畫面分為多個區塊，再根據一查找表將所述多個區塊的畫面分別藏入對應的區塊信息，而不同的區塊信息分別代表不同的隱藏信息；以及該主機分析所擷取的畫面的隱藏信息並且解碼的步驟還包括該主機分析所擷取的畫面時，根據該查找表與該隱藏信息做分析與解碼，以得出該遊標位置的坐標。
全文摘要
本發明提供一種觸碰式控制系統與方法。此觸碰式控制系統包括一螢屏、一主機以及一電子筆。螢屏用於顯示具有隱藏式編碼的畫面。主機用以驅動螢屏以顯示畫面。當電子筆觸碰螢屏時，電子筆擷取螢屏的部分畫面並傳送至主機。至少一隱藏信息藏在所擷取的畫面內。主機對隱藏信息分析並且解碼，以得出電子筆觸碰點選的一遊標位置，並將遊標位置顯示在螢屏上。
文檔編號G06F3/041GK102402321SQ20101028054
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者盧俊良, 陳信宇 申請人:宏碁股份有限公司