光學觸控系統及其觸控物區分方法

2023-05-22 21:36:36

光學觸控系統及其觸控物區分方法
【專利摘要】本發明公開了一種光學觸控系統及其觸控物區分方法。所述光學觸控系統具有第一鏡頭、第二鏡頭及屏幕。所述方法辨識第一及第二鏡頭所擷取的第一及第二擷取影像中的觸控物影像。當第一擷取影像包括兩個觸控物影像且第二擷取影像包括單一觸控物影像時，計算兩個觸控物影像出現在第一擷取影像中的左右兩端之間的第一距離，兩個觸控物影像的中心點間的第二距離，以及單一觸控物影像出現在第一擷取影像中的左右兩端之間的第三距離。根據第一距離及第二距離的比例，計算與第三距離相對應的第四距離，並依照第四距離將單一觸控物影像區分為兩個觸控物影像。
【專利說明】光學觸控系統及其觸控物區分方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關於一種觸控系統及方法，且特別是有關於一種支援多點觸控的光學觸控系統及其觸控物區分方法。
【背景技術】
[0002]隨著視窗作業系統Windows7的推行，主打多點觸控功能的一體成型電腦(All-1n-one PC,A10 PC)已經漸漸成為市場上的主流趨勢。在以往使用的電阻式、電容式、背投影式的觸控屏幕中，以電容式觸控屏幕的觸控效果最好，但其成本也最為昂貴，且會隨著屏幕尺寸的變大而增加，連帶使得電容式觸控屏幕的使用效益顯得不足。
[0003]為尋求電容式觸控屏幕的替代方案，目前有一種利用光學鏡頭偵測觸碰位置的光學式觸控屏幕，其具有成本低、準確度佳等優點，在競爭的市場中更具有優勢，目前也已成為大尺寸觸控屏幕的另外一種選擇。
[0004]光學式觸控屏幕是利用在屏幕的邊緣設置多個光學鏡頭，用以拍攝使用者手指在屏幕上操作的影像，而分析所拍攝影像中因手指遮斷光線所產生的陰影的位置，可得出手指觸碰點與光學鏡頭之間的相對角度，最後再根據已知光學鏡頭之間的距離，結合三角定位法即可算出觸碰點的精確位置。
[0005]上述通過手指陰影來辨識手指位置的方式在單指觸碰偵測的應用上，已可達到相當高的準確性。然而，在多指觸碰偵測的應用上，則由於手指間的距離相當接近，在某些角度上，不同手指出現在光學鏡頭所擷取的影像中的位置會重疊，甚至會被另一指所遮蔽，結果造成光學式觸控屏幕誤判為單指操作。
[0006]舉例來說，圖1是現有光學式觸控屏幕偵測手指觸碰的示意圖。請參照圖1，現有的光學式觸控屏幕10是在屏幕11同一側的角落(例如左上角及右上角)分別配置光學鏡頭12及13，且光學鏡頭12及13均朝向屏幕11的另一側，以拍攝使用者在屏幕11上操作的手勢。其中，當使用者使用兩根手指14、15觸碰屏幕11時，由於手指14的位置剛好介於光學鏡頭12及手指15的間，從而遮蔽了手指15，使得光學式觸控屏幕10從光學鏡頭12所擷取的影像中只能辨識出手指14的影像，無法辨識出手指15的影像，連帶造成光學式觸控屏幕10所偵測的手指15的位置產生偏移，從而影響光學式觸控屏幕10辨識多點觸控位置的準確度。

【發明內容】

[0007]有鑑於此，本發明提出一種光學觸控系統及其觸控物區分方法，可提高光學式觸控系統辨識多點觸控位置的準確度。
[0008]本發明提出一種光學觸控系統的觸控物區分方法，適用於具有第一鏡頭、第二鏡頭及屏幕的光學觸控系統，其中第一鏡頭及第二鏡頭配置於屏幕的同一側且朝向屏幕的另一側。所述方法系辨識第一鏡頭及第二鏡頭所擷取的第一擷取影像及第二擷取影像中的至少一個觸控物影像。其中，當第一擷取影像包括兩個觸控物影像且第二擷取影像包括單一觸控物影像時，計算兩個觸控物影像出現在第一擷取影像中的最左端及最右端之間的第一距離，兩個觸控物影像的中心點間的第二距離，以及單一觸控物影像出現在第二擷取影像中的最左端及最右端之間的第三距離。然後，根據第一距離及第二距離的比例，計算與第三距離相對應的第四距離，其中該第一距離與該第二距離的該比例等於該第三距離與該第四距離的比例。最後，依照所計算的第四距離將單一觸控物影像區分為兩個觸控物影像，並與第一擷取影像中的兩個觸控物影像結合，以計算所述觸控物碰觸屏幕的兩個觸控點的位置。
[0009]在本發明的一實施例中，上述依照第四距離將單一觸控物影像區分為兩個觸控物影像的步驟包括計算第二擷取影像中單一觸控物影像的中心點位置，以及計算此中心點位置向左及向右移動二分之一所述第四距離後的位置，以做為所區分的兩個觸控物影像的中心點位置。
[0010]在本發明的一實施例中，上述依照第四距離將單一觸控物影像區分為兩個觸控物影像的步驟還包括計算第二擷取影像中兩個觸控物影像的中心點位置與單一觸控物影像出現在第二擷取影像中的最左端及最右端之間的第五距離，而以此第五距離的兩倍距離做為兩個觸控物影像的寬度。
[0011]本發明提出一種光學觸控系統，其包括屏幕、第一鏡頭、第二鏡頭及控制單元。其中，第一鏡頭及第二鏡頭系配置於屏幕的同一側且朝向屏幕的另一側，而用以拍攝屏幕上方的至少一個觸控物的影像。控制單元耦接第一鏡頭及第二鏡頭，其包括影像辨識模塊、運算模塊、觸控物區分模塊及觸控點位置計算模塊。其中，影像辨識模塊用以辨識第一鏡頭及第二鏡頭所擷取的第一擷取影像及第二擷取影像中的至少一個觸控物影像。運算模塊用以在影像辨識模塊辨識出第一擷取影像包括兩個觸控物影像且第二擷取影像包括單一觸控物影像時，計算兩個觸控物影像出現在第一擷取影像中的最左端及最右端之間的第一距離，兩個觸控物影像的中心點間的第二距離，以及單一觸控物影像出現在第二擷取影像中的最左端及最右端之間的第三距離，並根據第一距離及第二距離的比例，計算與第三距離相對應的第四距離，其中該第一距離與該第二距離的該比例等於該第三距離與該第四距離的比例。觸控物區分模塊依照所計算的第四距離將第二擷取影像中的單一觸控物影像區分為兩個觸控物影像。觸控點位置計算模塊結合第一擷取影像中的兩個觸控物影像以及第二擷取影像中所區分的兩個觸控物影像，計算所述觸控物碰觸屏幕的兩個觸控點的位置。
[0012]在本發明的一實施例中，上述的觸控物區分模塊包括計算第二擷取影像中單一觸控物影像的中心點位置，並計算此中心點位置向左及向右移動二分之一所述第四距離後的位置，以做為所區分的兩個觸控物影像的中心點位置。
[0013]在本發明的一實施例中，上述的觸控物區分模塊還計算第二擷取影像中兩個觸控物影像的中心點位置與單一觸控物影像出現在第二擷取影像中的最左端及最右端之間的第五距離，而以第五距離的兩倍距離做為兩個觸控物影像的寬度。
[0014]在本發明的一實施例中，上述的光學觸控系統為光學觸控屏幕(Optical TouchMonitor, OTM)。
[0015]基於上述，本發明的光學觸控系統及其觸控物區分方法系偵測光學觸控系統的兩個鏡頭所擷取影像中的觸控物，而當兩張影像分別有單一個及兩個觸控物出現時，利用這兩個觸控物出現在影像中的比例關係，將單一個觸控物的影像區分為兩個觸控物，並用以計算兩個觸控點的位置，從而提高光學式觸控系統辨識多點觸控位置的準確度。
[0016]為讓本發明的上述特徵和優點能還明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是現有光學式觸控屏幕偵測手指觸碰的示意圖。
[0018]圖2是依照本發明一實施例所繪示的光學觸控系統的方塊圖。
[0019]圖3是依照本發明一實施例所繪示的控制單元的方塊圖。
[0020]圖4是依照本發明一實施例所繪示的光學觸控系統的觸控物區分方法流程圖。
[0021]圖5(a)及圖5(b)是依照本發明一實施例所繪示的光學觸控系統的觸控物區分方法的範例。
[0022]圖6 (a)及圖6 (b)是依照本發明一實施例所繪示的觸控物區分方法的範例。
[0023]其中，附圖標記說明如下:
[0024]10:光學式觸控屏幕
[0025]11,21:屏幕
[0026]12、13:光學鏡頭
[0027]14、15:手指
[0028]20:光學觸控系統
[0029]22:第一鏡頭
[0030]23:第二鏡頭
[0031]24:控制單元
[0032]242:影像辨識模塊
[0033]244:運算模塊
[0034]246:觸控物區分模塊
[0035]248:觸控點位置計算模塊
[0036]52、54、56、562、564:波形
[0037]W、X、Y、Z、a:距離
[0038]C、zl、z2:中心點
[0039]S402?S410:本發明一實施例的光學觸控系統的觸控物區分方法的步驟【具體實施方式】
[0040]在光學觸控系統的兩個鏡頭所擷取的影像中，若分別有單一個及兩個觸控物出現，代表實際上有兩個觸控物碰觸屏幕，但由於兩個觸控物在某一個鏡頭視野中的位置重疊，造成該鏡頭所擷取影像中僅有一個觸控物出現。據此，本發明系利用有兩個觸控物出現的影像中兩個觸控物影像之間的比例關係，推算僅有單一個觸控物出現的影像中該兩個觸控物之間的距離，進而將此單一個觸控物的影像區分為兩個觸控物。由此，可提高光學式觸控系統辨識兩點觸控位置的準確度。
[0041]圖2是依照本發明一實施例所繪示的光學觸控系統的方塊圖。請參照圖2，本實施例的光學觸控系統20例如是光學觸控屏幕(Optical Touch Monitor，0ΤΜ)，其包括屏幕21、第一鏡頭22、第二鏡頭23及控制單元24。上述元件的功能如下:
[0042]屏幕21例如是液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)、發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)顯不器、場發射顯不器(Field Emission Display, FED)或其他種類的顯示器，其可顯示操作畫面，以供使用者利用手指對其進行操作。
[0043]第一鏡頭22及第二鏡頭23例如是米用電荷稱合裝置(charge coupled device,CCD)、互補金屬氧化半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)等感光兀件來擷取影像的光學鏡頭，其配置於屏幕21的同一側(例如上側的左右兩個角落)，且朝向屏幕21的另一側(例如下側的兩個對角)，而用以拍攝在屏幕21上方操作的至少一個觸控物的影像。
[0044]控制單元24例如是中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)、微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、特殊應用集成電路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)或其他類似裝置。控制單兀 24分別耦接第一鏡頭22及第二鏡頭23，而可接收並分析第一鏡頭22及第二鏡頭23所拍攝的影像，而據以計算觸控物碰觸屏幕21的觸控點的位置。
[0045]詳言之，圖3是依照本發明一實施例所繪示的控制單元的方塊圖。圖4是依照本發明一實施例所繪示的光學觸控系統的觸控物區分方法流程圖。請同時參照圖2、圖3及圖4，本實施例進一步將圖2中的控制單元24依功能區分為影像辨識模塊242、運算模塊244、觸控物區分模塊246及觸控點位置計算模塊248，以下即搭配上述圖式中的各項元件說明本實施例的觸控物區分方法的詳細步驟:
[0046]首先，由影像辨識模塊242辨識第一鏡頭22及第二鏡頭23所擷取的第一擷取影像及第二擷取影像中的至少一個觸控物影像(步驟S402)。其中，影像辨識模塊242例如可對第一擷取影像及第二擷取影像進行旋轉、平移、剪力變形等影像處理，以辨識出觸控物，而根據觸控物出現在第一擷取影像及第二擷取影像的橫軸方向(即X軸方向)上的位置，可推算出觸控物實際碰觸到屏幕21的觸控點位置。
[0047]當影像辨識模塊242辨識出第一擷取影像包括兩個觸控物影像且第二擷取影像包括單一觸控物影像時，運算模塊244會進一步計算兩個觸控物影像出現在第一擷取影像中的最左端及最右端之間的第一距離，兩個觸控物影像的中心點間的第二距離，以及單一觸控物影像出現在第二擷取影像中的最左端及最右端之間的第三距離(步驟S404)，從而根據第一距離及第二距離的比例，計算與第三距離相對應的第四距離(步驟S406)。其中，上述的第一距離與第二距離之間的比例等於第三距離與第四距離之間的比例。
[0048]舉例來說，圖5(a)及圖5(b)是依照本發明一實施例所繪示的光學觸控系統的觸控物區分方法的範例。請同時參照圖5(a)及圖5(b)，本實施例將上述影像辨識模塊242所辨識的兩個觸控物影像及單一觸控物影像以數位訊號的方式繪示為如圖5(a)及圖5(b)所示的波形。其中，圖5(a)中兩個拉低的波形52、54即代表出現在第一擷取影像中的兩個觸控物，圖5(b)中拉低的波形56則代表出現在第二擷取影像中的單一個觸控物。對此，運算模塊244會先計算圖5 (a)中兩個波形52、54的最左端及最右端之間的距離X，兩個波形52、54中心點間的距離Y，以及圖5(b)中波形56的最左端及最右端之間的距離Z，然後再依據下列公式，計算與距離Z相對應的距離W:[0049]
【權利要求】
1.一種光學觸控系統 的觸控物區分方法，適用於具有一第一鏡頭、一第二鏡頭及一屏幕的一光學觸控系統，其中該第一鏡頭及該第二鏡頭配置於該屏幕的同一側且朝向該屏幕的另一側，該方法包括下列步驟: 辨識該第一鏡頭及該第二鏡頭所擷取的一第一擷取影像及一第二擷取影像中的至少一觸控物影像； 當該第一擷取影像包括兩個觸控物影像且該第二擷取影像包括單一觸控物影像時，計算該兩個觸控物影像出現在該第一擷取影像中的最左端及最右端之間的一第一距離，該兩個觸控物影像的中心點間的一第二距離，以及該單一觸控物影像出現在該第二擷取影像中的最左端及最右端之間的一第三距離； 根據該第一距離及該第二距離的一比例，計算與該第三距離相對應的一第四距離，其中該第一距離與該第二距離的該比例等於該第三距離與該第四距離的比例；以及 依照該第四距離區分該單一觸控物影像為兩個觸控物影像，並與該第一擷取影像中的該兩個觸控物影像結合，以計算該至少一觸控物碰觸該屏幕的兩個觸控點的位置。
2.如權利要求1所述的光學觸控系統的觸控物區分方法，其中依照該第四距離區分該單一觸控物影像為該兩個觸控物影像的步驟包括: 計算該第二擷取影像中該單一觸控物影像的一中心點位置；以及計算該中心點位置向左及向右移動二分之一該第四距離後的位置，以做為所區分的該兩個觸控物影像的中心點位置。
3.如權利要求2所述的光學觸控系統的觸控物區分方法，其中依照該第四距離區分該單一觸控物影像為該兩個觸控物影像的步驟還包括: 計算該第二擷取影像中該兩個觸控物影像的中心點位置與該單一觸控物影像出現在該第二擷取影像中的最左端及最右端之間的一第五距離，而以該第五距離的兩倍距離做為該兩個觸控物影像的寬度。
4.如權利要求1所述的光學觸控系統的觸控物區分方法，其中該光學觸控系統為光學觸控屏幕。
5.一種光學觸控系統，包括: 一屏眷; 一第一鏡頭及一第二鏡頭，配置於該屏幕的同一側且朝向該屏幕的另一側，拍攝該屏幕上方的至少一觸控物的影像；以及 一控制單元，耦接該第一鏡頭及該第二鏡頭，包括: 一影像辨識模塊，辨識該第一鏡頭及該第二鏡頭所擷取的一第一擷取影像及一第二擷取影像中的至少一觸控物影像； 一運算模塊，在該影像辨識模塊辨識出該第一擷取影像包括兩個觸控物影像且該第二擷取影像包括單一觸控物影像時，計算該兩個觸控物影像出現在該第一擷取影像中的最左端及最右端之間的一第一距離，該兩個觸控物影像的中心點間的一第二距離，以及該單一觸控物影像出現在該第一擷取影像中的最左端及最右端之間的一第三距離，並根據該第一距離及該第二距離的一比例，計算與該第三距離相對應的一第四距離，其中該第一距離與該第二距離的該比例等於該第三距離與該第四距離的比例； 一觸控物區分模塊，依照該第四距離區分該第二擷取影像中的該單一觸控物影像為兩個觸控物影像； 一觸控點位置計算模塊，結合該第一擷取影像中的該兩個觸控物影像以及該第二擷取影像中所區分的該兩個觸控物影像，計算該至少一觸控物碰觸該屏幕的兩個觸控點的位置。
6.如權利要求5所述的光學觸控系統，其中該觸控物區分模塊包括計算該第二擷取影像中該單一觸控物影像的一中心點位置，並計算該中心點位置向左及向右移動二分之一該第四距離後的位置，以做為所區分的該兩個觸控物影像的中心點位置。
7.如權利要求6所述的光學觸控系統，其中該觸控物區分模塊還計算該第二擷取影像中該兩個觸控物影像的中心點位置與該單一觸控物影像出現在該第二擷取影像中的最左端及最右端之間的一第五距離，而以該第五距離的兩倍距離做為該兩個觸控物影像的寬度。
8.如權利要求5所述的 光學觸控系統，其中該光學觸控系統為光學觸控屏幕。
【文檔編號】G06F3/042GK103543884SQ201210273357
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年8月2日 優先權日:2012年7月16日
【發明者】陳士文, 蘇上欽 申請人:緯創資通股份有限公司