专利名称：光源辨识装置、光源辨识方法以及光学追踪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源辨识装置、光源辨识方法以及光学追踪装置，特别有关一种可辨识特定类型光源的光源辨识装置和光源辨识方法、以及可根据光源类型辨识结果进行对象追踪的光学追踪装直。
背景技术：
图1绘示了现有技术中噪声光源干扰光学追踪装置追踪对象的示意图。现有技术中，光学追踪装置会撷取欲追踪对象的对象影像的至少一影像来计算出其位置或移动坐标，此欲追踪对象本身便可视为一光源，可发出特定频率的光。以图1为例，光学追踪装置用以追踪对象101，对象101可发射一红外光，然而，在光学追踪装置撷取的影像当中，可能会包含其它的噪声光源如光源103、105等，其可能是环境光、日光灯等其它光源。这些光源通常会包含红外光以及其它成份的光，因此可能会影响到光学追踪装置追踪对象101的准确度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可辨识特定类型光源的光源辨识装置和光源辨识方法，以解决非所需光影响到光学追踪精准度的问题。本发明的另一个目的是提供一种可根据光源类型辨识结果进行对象追踪的光学追踪装置，以解决非所需光影响到光学追踪精准度的问题。本发明的一实施例公开了一种光源辨识装置，可用以辨识一光源是否为一特定类型光源，该光源辨识装置包含:滤光元件，包含第一区以及第二区，其中该第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及一判断单元，用以根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源。本发明的另一实施例揭露了一种光学追踪装置，用以追踪一对象，该对象可提供具有一特定频率的光，该光学追踪装置包含:一机壳；一透镜，位于该机壳上；一影像感测芯片，用以通过包含该透镜撷取包含该对象的对象影像的至少一影像；一滤光元件，包含至少一第一区以及至少一第二区，光线通过该第一区与该第二区分别在该影像感测芯片所取得该影像中产生一第一区影像区域以及一第二区影像区域，其中该第一区仅可让具有该特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及一判断单元，用以根据该第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量，来判断该对象的该对象影像在该影像的成像位置。本发明的又一实施例揭露了一种光源辨识方法，可用以辨识一光源是否为一特定类型光源，该光源辨识方法包含:将一滤光元件区分成至少一第一区以及至少一第二区，其中该第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源。本发明的另一实施例揭露了一种光源辨识装置，可用以辨识一光源是否为一特定类型光源。此光源辨识装置包含:一影像感测芯片，具有一影像感测数组，该影像感测数组包含至少一第一区以及至少一第二区，其中该第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及一判断单元，用以根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源。经由前述的实施例，使用简单的结构便可判断出光源的类型，进而精确的追踪对象。此外，使用影像感测芯片时，通过调整影像扫瞄的频率和扫瞄面积，可让判断光源类型的动作更有效率。
图1绘示了现有技术中噪声光源干扰对象追踪的示意图。图2绘示根据本发明实施例的光学追踪装置的结构示意图。图3和图4分别绘示了可使用在图2所示的光学追踪装置的滤光元件的结构示意图。第5图绘示了根据本发明实施例的光源辨识方法流程图。其中，附图标记说明如下:101 物件103、105 光源200光学追踪装置201 机壳203 透镜205影像感测芯片207、209 滤光元件211判断单元213电路板301-409滤光元件区域
具体实施例方式在说明书及前面的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及前面的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及前面的权利要求当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。图2绘示根据本发明实施例的光学追踪装置200结构示意图，此光学追踪装置200可用以追踪一对象，此对象可提供具有一特定频率的光，如图1中的物件101。须注意的是，后续实施例中均以红外光来代表特定频率的光，但并非限定本发明提出的内容只限定在红外光上。如图2所示，光学追踪装置200可包含:一个机壳201、一个透镜203、一个影像感测芯片205、滤光元件207和209至少其一、一个判断单元211以及一个电路板213。透镜203位于机壳201上。影像感测芯片205用以通过透镜203撷取对象的对象影像的至少一影像。滤光元件207、209包含至少一第一区以及至少一第二区，光线通过第一区与第二区分别在影像感测芯片205所取得影像中产生一第一区影像区域以及一第二区影像区域，其中滤光元件207、209的第一区仅可让红外光通过，而第二区可让红外光以及具有其它频率的光通过。此处所指具有其它频率的光，可指除了红外线光外的所有频率的光，亦可指红外线光外的一部份具有频率的光。第一区和第二区的排列方式可以各种方式呈现，可取决于光学追踪装置的设计，或是相关影像处理步骤的程序。请参考图3和图4，其分别绘示了使用在图2所示的光学追踪装置的滤光元件207和209的结构示意图。图3所示的滤光元件207是呈现条状排列且设置在透镜203上。如图3所示，滤光元件区域301、303、305、307等代表了仅可让红外光通过的第一区，而滤光元件区域302、304以及306等代表了可让红外光以及红外光外的其它光通过的第二区。图4所示的滤光元件209是呈现棋盘状排列且设置在影像感测芯片205上。如图4所示，滤光元件区域401、403等代表了仅可让红外光通过的第一区，而滤光元件区域405、407以及409等代表了可让红外光以及红外光外的其它光通过的第二区。图4中的第一区以及第二区仅有部份以符号标示。请留意前述的各类型的滤光元件的排列以及其设置位置均仅用以举例，并非用以限定本发明。图2中的光学追踪装置200亦不限制一定要同时包含滤光元件207和209。滤光元件209可以各种方式设置于影像感测芯片205上，因此可能具有各种厚度或由不同的材质所形成。也因此，当影像感测芯片205具有滤光的功能时，可视为具有一影像感测数组，此影像感测数组包含至少一第一区以及至少一第二区，其中第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过。判断单元211则如前所述用以根据光源在第一区以及第二区所形成的光量，来判断该光源是否为特定类型光源。判断单元211根据该第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量，来判断该对象的该对象影像在该影像的成像位置。也就是说，判断单元211根据第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量，来判断所接收到的光源才是要追踪的对象后，据以较精确的判断该对象的该对象影像在该影像的成像位置。判断单元211可由硬件或轫体方式来实施。举例来说，其可以为一独立的电路，与影像感测芯片205—起设置于电路板213上，但也可以将一判断程序写入光学追踪装置200的主控制器中(未绘示)，甚至可写入影像感测芯片205与影像感测机制共享同一硬件。底下将详细描述判断单元211如何根据该第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量来判断那一个才是要追踪的对象的示范性例子。若自一待判断光源接收到的光只有红外光成份，则此光因为在第一区和第二区皆可通过，因此形成的光量其差异将会在一临界值以下，故第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量差异也会相对应的在一临界值以下，因此判断单元211可判断其为一红外光光源，可能便是所欲追踪的对象。相反的，若欲追踪所发出的光完全无红外光成份，则在只能让红外光通过的第一区将不会产生光量，而在第二区则会产生光量，因此判断单元211可根据第一区影像区域以及该第二区影像区域是否有产生光量据以判断此光源应不是所欲追踪的对象，或者根据其光量差异大于一临界值判断此光源应不是所欲追踪的对象。也就是说，若判断单元211可于对象影像在第一 /第二影像区域所产生的光量差异小于一临界值时，判断该对象影像为一真实影像，并根据该对象影像于该影像的成像位置计算该对象的一位置信息。此外，若所欲追踪的对象除了红外光外亦会包含微量的其它光，则通过临界值的设定，亦可判断出是否为欲追踪的对象，举例来说，可通过实验归纳出一临界值，当第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量差异在此临界值下时，即使待判断的光源有包含红外光外的其它成份的光，亦可将所测光源判断成欲追踪的对象。因此本发明的运用范围不限制只能判断纯红外光以及无红外光的光源。此外，在一实施例中，影像感测芯片205扫描影像的方案与滤光元件207中第一区以及第二区的方向垂直，亦即图2中的X方向，这样能同时扫瞄到对应第一区和第二区的影像以计算光源在不同区域产生的光量。此外，影像感测芯片205每次扫瞄时均会以一扫瞄区域A来扫瞄，但若某一区域的噪声光源分布较密，则单次扫瞄区域A过大可能会造成计算上的繁琐或判断上的错误。相反地，若某一区域的噪声光源较稀疏，则单次扫瞄区域A过小可能便需要扫瞄多次才能判断出欲追踪的对象，造成计算的负荷以及功率的损耗。因此，于一实施例中影像感测芯片205可感测一影像中的光源数量，并根据数量调整扫瞄的频率或单次扫瞄的区域大小，藉此发挥更好的效能。请留意图2中的光学追踪装置200亦可仅作为一光源辨识装置，亦即只辨识出所测试的光源是否为特定类型光源(红外光或噪声光)，而不进行后续的对象追踪动作。当作为光源辩识装置使用时，甚至可不需要影像感测芯片205，亦即根据本发明的光源辩识装置可仅包含一滤光元件以及一判断单元。滤光元件包含至少一第一区以及至少一第二区。第一区仅可让红外光通过，而第二区可让红外光以及具有其它频率的光通过。判断单元用以根据光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源。利用影像感测芯片提供影像为让判断单元判断待测光源在第一区以及第二区所形成光量的一种方式，但只要能达到此功能的机制，均应在本发明所包含的范围内。根据前述的实施例，可归纳出一光源辨识方法。图5绘示了根据本发明实施例的光源辨识方法流程图，其包含了以下步骤:步骤501将一滤光元件区分成至少一第一区以及至少一第二区，其中该第一区仅可让具有该特定频率的光(即先前所述的红外光)通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过。步骤503根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源(例如，可判断其为具有可发出特定频率的光源或是其它类型的光源)。其它详细的步骤依据前述实施例均可推得，故在此不再赘述。经由前述实施例，使用简单的结构便可判断出光源的类型，进而精确的追踪对象。此外，使用影像感测芯片时，通过调整影像扫瞄的频率和扫瞄面积，可让判断光源类型的动作更有效率。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种光源辨识装置，可用以辨识一光源是否为一特定类型光源，该光源辨识装置包含: 滤光元件，包含一第一区以及一第二区，其中该第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及 判断单元，用以根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源。
2.如权利要求1所述的光源辨识装置，其中该判断单元根据该光源的光在该第一区以及该第二区所形成的光量的差异与一临界值的关系来判断该光源是否是该特定类型光源。
3.如权利要求1所述的光源辨识装置，其中该判断单元根据该光源的光在该第一区或该第二区是否有形成光量来判断该光源是否是该特定类型光源。
4.如权利要求1所述的光源辨识装置，其中该光源仅发出具有该特定频率的光。
5.如权利要求4所述的光源辨识装置，其中具有该特定频率的光是红外光。
6.如权利要求 1所述的光源辨识装置，其中该第一区以及该第二区在该滤光元件上呈现棋盘状排列。
7.如权利要求1所述的光源辨识装置，其中该第一区以及该第二区在该滤光元件上呈现条状排列。
8.如权利要求1所述的光源辨识装置，更包含: 影像感测芯片，用以扫瞄影像以让该判断单元计算该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量。
9.如权利要求8所述的光源辨识装置，其中该影像感测芯片扫瞄的方向与该第一区以及该第二区垂直。
10.如权利要求8所述的光源辨识装置，其中该影像感测芯片更用来感测一影像中的光源数量，并根据该数量调整扫瞄的频率或单次扫瞄的区域大小。
11.一种光学追踪装置，用以追踪一对象，该对象可提供具有一特定频率的光，该光学追踪装置包含: 机壳; 透镜，位于该机壳上； 影像感测芯片，用以通过该透镜撷取包含该对象的对象影像的至少一影像； 滤光元件，包含至少一第一区以及至少一第二区，光线通过该第一区与该第二区分别在该影像感测芯片所取得该影像中产生一第一区影像区域以及一第二区影像区域，其中该第一区仅可让具有该特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及 判断单元，用以根据该第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量，来判断该对象的该对象影像在该影像的成像位置。
12.如权利要求11所述的光学追踪装置，其中该判断单元于该对象影像在该第一/第二影像区域所产生的光量差异小于一临界值时，判断该对象影像为一真实影像，并根据该对象影像在该影像的成像位置计算该对象的一位置信息。
13.如权利要求11所述的光学追踪装置，该判断单元根据根据该第一区影像区域以及该第二区影像区域的光量的差异与一临界值的关系来判断该对象的该对象影像在该影像的成像位置。
14.如权利要求11所述的光学追踪装置，该判断单元根据该第一区影像区域以及该第二区影像区域是否有形成光量来判断该对象的该对象影像在该影像的成像位置。
15.如权利要求11所述的光学追踪装置，其中该光源仅发出具有该特定频率的光。
16.如权利要求15所述的光学追踪装置，其中具有该特定频率的光是为红外光。
17.如权利要求11所述的光学追踪装置，其中该第一区以及该第二区在该滤光元件上呈现棋盘状排列。
18.如权利要求17所述的光学追踪装置，其中该滤光元件上设置在该影像感测芯片上。
19.如权利要求11所述的光学追踪装置，其中该第一区以及该第二区在该滤光元件上呈现条状排列。
20.如权利要求19所述的光学追踪装置，其中该滤光元件上设置在该透镜或该影像感测芯片上。
21.如权利要求19所述的光学追踪装置，其中该影像感测芯片扫瞄影像的方向与该第一区以及该第二区垂直。
22.如权利要求19所述的光学追踪装置，该影像感测芯片更感测一影像中的光源的数量，并根据该数量调整扫瞄的频率 或单次扫瞄的区域大小。
23.一种光源辨识方法，可用以辨识一光源是否为一特定类型光源，该光源辨识方法包含: 将一滤光元件区分成至少一第一区以及至少一第二区，其中该第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源。
24.如权利要求23所述的光源辨识方法，更包含:根据该光源的光在该第一区以及该第二区所形成的光量的差异与一临界值的关系来判断该光源是否为该特定类型光源。
25.如权利要求23所述的光源辨识方法，更包含:根据该光源的光在该第一区或该第二区所是否有形成光量来判断该光源是否为该特定类型光源。
26.如权利要求23所述的光源辨识方法，其中该光源仅发出具有该特定频率的光。
27.如权利要求26所述的光源辨识方法，其中具有该特定频率的光是为红外光。
28.如权利要求23所述的光源辨识方法，其中该第一区以及该第二区在该滤光元件上呈现条状排列，该光源辨识方法更包含: 扫瞄至少一影像以计算该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，其中扫瞄的方向与该第一区以及该第二区垂直。
29.如权利要求28所述的光源辨识方法，更包含: 感测一影像中的光源的数量，并根据该数量调整扫瞄的频率或单次扫瞄的区域大小。
30.一种光源辨识装置，可用以辨识一光源是否为一特定类型光源，该光源辨识装置包含: 影像感测芯片，具有一影像感测数组，该影像感测数组包含至少一第一区以及至少一第二区，其中该第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及 判断单元，用以根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光 源。
全文摘要
本发明公开了一种光源辨识装置，可用以辨识一光源是否为一特定类型光源，该光源辨识装置包含一滤光元件，包含一第一区以及一第二区，其中该第一区仅可让具有一特定频率的光通过，而该第二区可让具有该特定频率的光以及具有其它频率的光通过；以及一判断单元，用以根据该光源在该第一区以及该第二区所形成的光量，来判断该光源是否为该特定类型光源。
文档编号G01J1/00GK103196551SQ20121000562
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者梁家钧, 黄昭荐, 黄启扬, 程瀚平 申请人:原相科技股份有限公司