专利名称：碰触感应操作系统及方法
技术领域：
本发明系有关于影像显示幕的碰触互动操作，特别是关于一种碰触感应操作系统及一种碰触感应操作方法。
背景技术：
以电脑装置及投影装置进行简报时，使用者常面临的问题是，光笔与影像显示幕之间并无互动关系，因此无法通过光笔于投影画面中的移动对电脑装置产生操作命令。
为了解决前述问题常见的方法之一，是于影像显示幕投影于一大型触控板，直接以触控板判断影像显示幕是否被碰触。但大型触控板成本高，且其设置使得投影装置不利于在不同场所之间搬运使用。
在其他的先前技术中，亦有通过第二影像撷取装置取得取样画面后，分析取样画面而判断使用者是否以手或光笔碰触影像显示幕的技术手段。
例如中华民国新型专利M396446系先定义一检测区域，当该检测区域的影像被遮断时，即代表使用者点触该区域，但检测区域被遮断时，使用者并不必然点触该区域。
中国大陆专利CN 03102675. 3系利用多个第二影像撷取装置取得手或光笔位置，并判断手或光笔是否碰触影像显示幕；中国大陆CN200510009897.5、美国专利 US6, 760, 009也是利用多个第二影像撷取装置取得手或光笔位置，但并无法判断手或光笔是否碰触影像显示幕F。前述先前技术都必须先经过校正程序，确认影像显示幕及各影像撷取装置之间的相对位置后，影像撷取装置相对于影像显示幕的视角，才能通过这些相对位置、视角换算出手或光笔相对于影像显示幕的距离，从而判断手或光笔是否碰触影像显示幕。发明内容
鉴于上述问题，本发明提出一种碰触感应操作系统及一种碰触感应操作方法，系以相对简单的技术手段判别影像显示幕是否被碰触。
本发明提出一种碰触感应操作系统，用以判别一影像显示幕是否被碰触，以发出一对应该碰触的执行命令。碰触感应操作系统包含一第一影像撷取装置、一第二影像撷取装置及一数据处理装置。
第一影像撷取装置用以朝向影像显示幕持续撷取一第一取样画面；其中影像显示幕于第一取样画面中形成一第一参考影像。第二影像撷取装置用以朝向影像显示幕持续撷取一第二取样画面；其中影像显示幕于第二取样画面中形成一第二参考影像。
数据处理装置包含一座标系建立模块、一特征点分析模块、一座标取得模块及一比对模块。
座标系建立模块用以于第一参考影像中建立一第一参考座标系，并于第二参考影像中建立一第二参考座标系；其中第一参考座标系及第二参考座标系互相映射。
特征点分析模块用以自第一取样画面中分离一第一前景物体，并自第二取样画面中分离一第二前景物体；且特征点分析模块于第一前景物体中定义一第一特征点，并于第二前景物体中定义一对应于第一特征点的第二特征点。
座标取得模块用以取得第一特征点于第一参考座标系的第一座标，与第二特征点于第二参考座标系中的第二座标。
比对模块设定一距离门槛值，当第一座标及该第二座标之间的相对距离小于距离门槛值，比对模块发出对应碰触的执行命令。
本发明进一步提出一种碰触感应操作方法，用以判别一影像显示幕是否被碰触， 以发出一对应该碰触的执行命令，包含
于一第一位置以一第一视角朝向该影像显不幕持续撷取一第一取样画面；其中该影像显示幕于该第一取样画面中形成一第一参考影像；
于一第二位置以一第二视角朝向该影像显示幕持续撷取一第二取样画面；其中该影像显示幕于该第二取样画面中形成一第二参考影像；
于该第一参考影像中建立一第一参考座标系，并于该第二参考影像中建立一第二参考座标系；其中，该第一参考座标系及该第二参考座标系互相映射，而具有相同的维度及座标刻度范围；
自该第一取样画面中分离一第一前景物体，并自该第二取样画面中分离一第二前景物体；
于该第一前景物体中定义一第一特征点，并于该第二前景物体中定义对应于该第一特征点的一第二特征点；
取得该第一特征点于该第一参考座标系的第一座标，并取得该第二特征点于该第二参考座标系中的第二座标；及
载入一距离门槛值，比对该第一座标及该第二座标之间的相对距离与该距离门槛值，当该第一座标及该第二座标之间的相对距离小于该距离门槛值时，发出对应该碰触的执行命令。
通过上述的系统及方法，第一影像撷取装置及第二影像撷取装置只要能以不同视角撷取包含影像显示幕的取样影像，数据处理装置即可判断影像显示幕是否被碰触。第一影像撷取装置及第二影像撷取装置取得取样影像的视角、第一影像撷取装置或第二影像撷取装置相对于影像显示幕之间的相对距离等参数，于本发明判断影像显示幕是否被碰触时并不需要，因此可以省去本发明碰触感应操作系统使用前的校正程序，也简化了碰触感应操作系统的安装配置程序。
图I为本发明第一实施例的碰触感应操作系统的不意图。
图2为本发明第一实施例的第一影像撷取装置、第二影像撷取装置、影像显示幕及前景物体的相对位置示意图。
图3及图4为本发明第一实施例中，第一取样画面及第二取样画面的示意图。
图5为本发明第一实施例中，数据处理装置的系统方块图。
图6为本发明第一实施例的第一影像撷取装置、第二影像撷取装置、影像显示幕及前景物体的相对位置示意图。
图7及图8为本发明第一实施例中，第一取样画面及第二取样画面的示意图。
图9及图10为本发明第一实施例的碰触感应操作系统的变化例。
图11为本发明第二实施例的碰触感应操作系统的示意图。
图12为本发明第三实施例的碰触感应操作系统的示意图。
图13及图14为本发明的碰触感应操作方法的流程图。
主要元件符号说明
100碰触感应操作系统
110第一影像撷取装置
120第二影像撷取装置
130数据处理装置
131座标系建立模块
132特征点分析模块
133座标取得模块
134比对模块
135显示介面
140投影装置
150显示装置
160框架
F影像显示幕
SI第一取样画面
S2第二取样画面
Rl第一参考影像
R2第二参考影像
G间隔距离
Cl第一参考座标系
C2第二参考座标系
01第一前景物体
02第二前景物体
El第一特征点
E2第二特征点
Pl第一座标
P2第二座标
具体实施例方式
请参阅「图I」所不，为本发明第一实施例所揭露之一种碰触感应操作系统100,用以判别一影像显示幕F是否被碰触，以发出一对应该碰触的执行命令。碰触感应操作系统 100包含一第一影像撷取装置110、一第二影像撷取装置120、一数据处理装置130。
请参阅「图I」所示，影像显示幕F的具体实施例包含液晶投影装置、DLP投影装置所投影的影像画面，或为液晶显示器、电浆显示器等非投影式显示装置的显示面，且以大尺寸者为最佳。
请参阅「图I」、「图2」及「图3」所示，第一影像撷取装置110用以于第一位置，以一第一视角朝向影像显示幕F持续撷取一第一取样画面SI，其中该第一取样画面SI涵盖该影像显示幕F的显示范围，使该影像显示幕F于该第一取样画面SI中形成一第一参考影像 Rl。
如「图I」、「图2」及「图4」所示，该第一影像撷取装置110与第二影像撷取装置 120之间保持一间隔距离G。第二影像撷取装置120系用以于一第二位置，以一第二视角朝向影像显示幕F持续撷取一第二取样画面S2，其中该第二取样画面S2同样可以涵盖该影像显示幕F的显示范围，使该影像显示幕F于该第二取样画面S2中形成一第二参考影像R2。
于本发明一具体实施态样中，第一影像撷取装置110及第二影像撷取装置120分别为互补型金氧半导体(CMOS)或感光耦合元件(CCD)。
请参阅「图I」所示，第一影像撷取装置110及第二影像撷取装置120电性连接于数据处理装置130，使该数据处理装置130接收该第一取样画面SI及该第二取样画面S2。
如「图5」所示，数据处理装置130至少包含一座标系建立模块131、一特征点分析模块132、一座标取得模块133及一比对模块134。座标系建立模块131、特征点分析模块 132、座标取得模块133及比对模块134的具体实施例，可为各自独立的硬体模块；或，座标系建立模块131、特征点分析模块132、座标取得模块133及比对模块134可分别为软体模块，分别由一控制模块载入不同的程式码并执行后产生。
如「图3」、「图4」及「图5」所示，座标系建立模块131用以于第一参考影像Rl中建立一第一参考座标系Cl,于第二参考影像S2中建立一第二参考座标系C2。其中,第一参考座标系Cl及第二参考座标系C2互相映射，而具有相同的维度及座标刻度范围。
如「图3」、「图4」及「图5」所示，特征点分析模块132自该第一取样画面SI中分离一第一前景物体01，并且，特征点分析模块132自该第二取样画面S2中分离一第二前景物体02。第一前景物体01及第二前景物体02系为互相对应，实际上，第一前景物体01及第二前景物体02都是由位于影像显示幕F前的同一前景物体0(例如「图I」的演讲者)所形成。
接着，特征点分析模块132于第一前景物体01中定义一第一特征点E1，并于第二前景物体02中定义一对应于该第一特征点El的第二特征点E2。
如「图3」、「图4」及「图5」所示，第一特征点El及第二特征点E2可为可为使用者的手部或是光笔的前端发光部分(如「图I」中，前景物体O的特征点E)。找出第一特征点 El及第二特征点E2的方式，系于特征点分析模块132载入至少一特征模型，用以比对于第一前景物体01及第二前景物体02，即可找出第一前景物体01及第二前景物体02中符合特征模型的像素群，以分别作为第一特征点El及第二特征点E2。前述找出第一特征点El及第二特征点E2的方式仅是一范例，于影像处理领域中，具有通常知识者当可依据第一特征点El及第二特征点E2的解释，完成定义第一特征点El及第二特征点E2的技术手段。前述的第一特征点El及第二特征点E2并不必然为使用者的手部，亦可为笔、杆体、光笔的发光部分等。
如「图2」、「图3」、「图4」及「图5」所示，座标取得模块133用以分析第一前景影像01、第二前景影像02、第一特征点El及第二特征点E2，用以取得第一特征点El于第一参考座标系Cl的第一座标Pl，与第二特征点E2于第二参考座标系C2中的第二座标P2。
建立第一参考座标系Cl及第二参考座标系C2的具体实施方式
为，影像显示幕F 于显示影像时，以极短的时间插入一参考影像，该参考影像具有复数个网纹格，用以于影像显示幕F中提供座标格点，以供座标系建立模块131用以于第一参考影像Rl中建立第一参考座标系Cl，于第二参考影像S2中建立第二参考座标系C2。依据第一特征点El于第一参考影像Rl中的相对位置，座标取得模块133可取得第一特征点El于第一参考座标系Cl的第一座标Pl ;同样地，依据第二特征点E2于第二参考影像S2中的相对位置，座标取得模块 133可取得第二特征点E2于第二参考座标系C2的第二座标P2。
如「图2」、「图3」及「图4」所示，当前景物体O的特征点E于第一影像撷取装置 110及第二影像撷取装置120之前不断移动时，由于视角的差异，因此第一特征点El于第一参考座标系Cl的第一座标Pl，与第二特征点E2于第二参考座标系C2中的第二座标P2也会不同。
如「图6」、「图7」及「图8」所示，当前景物体O的特征点E逐渐接近影像显示幕 F时，第一座标Pl及第二座标P则会不断的接近。因此比对模块134系持续地接收第一座标Pl及第二座标P2之间的相对距离；比对模块134中更设定一距离门槛值，当第一座标Pl 及第二座标P2之间的相对距离小于该距离门槛值，则比对模块134将第一座标Pl及第二座标P2之间的相对距离视为重迭。
如「图6」所示，当第一座标Pl及第二座标P2之间的相对距离小于该距离门槛值， 甚至等于零而重迭时，代表产生前景物体0的特征点E(例如使用者以的手掌)接触该影像显示幕F，此时，比对模块134便决定该前景物体O的特征点E于三维空间中已碰触影像显示幕F，而发出对应该碰触的执行命令。
例如，于使用投影片进行简报时，使用者可以采用以手碰触影像显示幕F —下，作为「换下一页」的操作，使得比对模块134发出执行「换下一页」，而改变影像显示幕F显示的投影片；或使用者可以采用连续碰触一下，作为「回上一页」的操作，使得数据处理装置 130执行「回上一页」。
通过上述的系统，第一影像撷取装置110及第二影像撷取装置120只要能以不同视角撷取包含影像显示幕F的取样影像，数据处理装置130即可判断影像显示幕F是否被碰触。
如「图9」所示，数据处理装置130的具体实施例可为一电脑主机，载入并执行一作业系统，并根据使用者的操作，而载入并执行一应用程式。数据处理装置130通过一显示介面输出一显示信号，用以使该影像显示幕显示影像。如前所述，影像显示幕F的具体实施例为一投影装置140所投影的影像画面。投影装置140接收该数据处理装置130的显示信号，从而进行投影而产生该影像显示幕F上的影像画面。
如「图10」所示，影像显示幕F的另一具体实施例为一显示装置150的显示面。显示装置150接收该数据处理装置130的显示信号，从而以显示面产生影像画面而成为该影像显示幕F。
参阅「图9」及「图10」，如前述应用例，数据处理装置130执行「换下一页」，或「回上一页」的执行命令时，便可改变显示介面135所输出的显示信号，从而使得投影装置140 或显示装置150改变影像显示幕F的内容。
请参阅「图11」所示，为本发明第二实施例所揭露之一种碰触感应操作系统100, 用以判别一影像显示幕F是否被碰触，以发出一对应该碰触的执行命令。碰触感应操作系统100包含一第一影像撷取装置110、一第二影像撷取装置120、一数据处理装置130。
如「图11」所示，第二实施例的碰触感应操作系统100进一步包含一框架160，该第一影像撷取装置110及该第二影像撷取装置120与设置于该框架160上，而可快速架设该第一影像撷取装置110及该第二影像撷取装置120。
请参阅「图12」所示，为本发明第三实施例所揭露之一种碰触感应操作系统100, 包含一第一影像撷取装置110、一第二影像撷取装置120、一数据处理装置130、一投影装置 140及一框架160。第一影像撷取装置110、第二影像撷取装置120及投影装置140，设置于该框架160上，而可快速架设该第一影像撷取装置110、该第二影像撷取装置120及该投影装置140。
如「图13」及「图14」所示，系为本发明所提出之一种碰触感应操作方法，用以判别一影像显示幕F是否被碰触，以发出一对应该碰触的执行命令。
依据本发明提出的碰触感应操作方法的实施方式，系提供一程式码，供数据处理装置130载入并执行，而执行下列步骤；所述程式码储存于一电脑可读取储存媒体，或通过一电脑程式产品传送。
以一第一影像撷取装置110，于一第一位置以一第一视角朝向影像显示幕F持续撷取一第一取样画面SI，如步骤St印111所示。其中该影像显示幕F于该第一取样画面 SI中形成一第一参考影像Rl。
于此同时，以一第二影像撷取装置120，于一第二位置以一第二视角朝向影像显示幕F持续撷取一第二取样画面S2，如步骤St印112所示。其中该影像显示幕F于该第二取样画面S2中形成一第二参考影像R2。
数据处理装置130接收第一取样画面SI，以座标系建立模块131于第一参考影像 Rl中建立一第一参考座标系Cl，如步骤St印121所述。
同时，数据处理装置130接收第二取样画面S2，以座标系建立模块131于第二参考影像S2中建立一第二参考座标系C2，如步骤Step 122。其中，第一参考座标系Cl及第二参考座标系C2互相映射，而具有相同的维度及座标刻度范围。
接着，数据处理装置130以特征点分析模块132自该第一取样画面SI中分离一第一前景物体01，如步骤St印131所示。
同时，数据处理装置130以特征点分析模块132自该第二取样画面S2中分离一第二前景物体02，如步骤St印132所示。
数据处理装置130以特征点分析模块132于第一前景物体01中定义一第一特征点El,如步骤Step 141所示。
同时，数据处理装置130以特征点分析模块132于第二前景物体02中定义一第二特征点E2，对应于该第一特征点E1，如步骤St印142所示。
数据处理装置130以座标取得模块133分析第一前景影像01、第二前景影像02、 第一特征点El及第二特征点E2，取得第一特征点El于第一参考座标系Cl的第一座标P1， 与第二特征点E2于第二参考座标系C2中的第二座标P2，如步骤Step 150所示。
接着，比对模块134载入一距离门槛值，如步骤Step 160所示；比对第一座标Pl及第二座标P2之间的相对距离与该距离门槛值，如步骤Stepl70所示。
当第一座标Pl及第二座标P2之间的相对距离小于该距离门槛值时，比对模块134 便决定该前景物体O的特征点E于三维空间中已碰触影像显示幕F，而发出对应该碰触的执行命令，如步骤Step 180所示。
于本发明提出的碰触感应操作系统100及碰触感应操作方法中，影像显示幕F上不需要设置感测器。本发明通过影像分析的方式，即可检测人体对于影像显示幕F的碰触， 前述的影像分析中，亦可结合其他分析步骤，更进一步地取得碰触座标等资讯，简化触控操作所需要的技术手段。此外，本发明判断座标时，系以取样画面S本身的像素矩阵作为座标系，并不需要对外部座标系进行校正程序，也大幅简化了操作碰触感应操作系统100的前置程序。
权利要求
1.一种碰触感应操作系统，用以判别一影像显示幕是否被碰触，以发出一对应该碰触的执行命令，其特征在于，该碰触感应操作系统包含 一第一影像撷取装置，用以朝向该影像显示幕持续撷取一第一取样画面；其中该影像显示幕于该第一取样画面中形成一第一参考影像； 一第二影像撷取装置，用以朝向该影像显示幕持续撷取一第二取样画面；其中该影像显示幕于该第二取样画面中形成一第二参考影像；及 一数据处理装置，包含 一座标系建立模块，用以于该第一参考影像中建立一第一参考座标系，并于该第二参考影像中建立一第二参考座标系；其中该第一参考座标系及该第二参考座标系互相映射； 一特征点分析模块，用以自该第一取样画面中分离一第一前景物体，并自该第二取样画面中分离一第二前景物体；且该特征点分析模块于第一前景物体中定义一第一特征点，并于第二前景物体中定义一对应于该第一特征点的第二特征点； 一座标取得模块，用以取得该第一特征点于该第一参考座标系的第一座标，与该第二特征点于第二参考座标系中的第二座标；及 一比对模块，其设定一距离门槛值，当该第一座标及该第二座标之间的相对距离小于该距离门槛值，该比对模块发出对应该碰触的执行命令。
2.如权利要求I所述的碰触感应操作系统，其特征在于，该第一影像撷取装置与第二影像撷取装置之间保持一间隔距离。
3.如权利要求I所述的碰触感应操作系统，其特征在于，该特征点分析模块载入至少一特征模型，用以比对于该第一前景物体及该第二前景物体，以找出该第一前景物体及该第二前景物体中符合特征模型的像素群，以分别作为该第一特征点及该第二特征点。
4.如权利要求I所述的碰触感应操作系统，其特征在于，该座标取得模块依据该第一特征点于该第一参考影像中的相对位置，取得该第一座标；且该座标取得模块依据该第二特征点于该第二参考影像中的相对位置，取得该第二座标。
5.如权利要求I所述的碰触感应操作系统，其特征在于，更包含一框架，其中该第一影像撷取装置与该第二影像撷取装置设置于该框架上。
6.如权利要求5所述的碰触感应操作系统，其特征在于，更包含一投影装置，设置于该框架上。
7.如权利要求I所述的碰触感应操作系统，其特征在于，该座标系建立模块、该特征点分析模块、该座标取得模块及该比对模块分别由一控制模块载入不同的程式码并执行后产生。
8.如权利要求I所述的碰触感应操作系统，其特征在于，该数据处理装置通过一显示介面输出一显示信号，用以使该影像显示幕显示影像。
9.一种碰触感应操作方法，用以判别一影像显示幕是否被碰触，以发出一对应该碰触的执行命令，其特征在于，包含 于一第一位置以一第一视角朝向该影像显示幕持续撷取一第一取样画面；其中该影像显示幕于该第一取样画面中形成一第一参考影像； 于一第二位置以一第二视角朝向该影像显示幕持续撷取一第二取样画面；其中该影像显示幕于该第二取样画面中形成一第二参考影像；于该第一参考影像中建立一第一参考座标系，并于该第二参考影像中建立一第二参考座标系；其中，该第一参考座标系及该第二参考座标系互相映射，而具有相同的维度及座标刻度范围； 自该第一取样画面中分离一第一前景物体，并自该第二取样画面中分离一第二前景物体； 于该第一前景物体中定义一第一特征点，并于该第二前景物体中定义对应于该第一特征点的一第二特征点； 取得该第一特征点于该第一参考座标系的第一座标，并取得该第二特征点于该第二参考座标系中的第二座标；及 载入一距离门槛值，比对该第一座标及该第二座标之间的相对距离与该距离门槛值，当该第一座标及该第二座标之间的相对距离小于该距离门槛值时，发出对应该碰触的执行命令。
10.如权利要求9所述的碰触感应操作方法，其特征在于，找出该第一特征点及该第二特征点的步骤包含 载入至少一特征模型； 将该特征模型比对于该第一前景物体及该第二前景物体； 找出该第一前景物体及该第二前景物体中符合该特征模型的像素群，以分别作为该第一特征点及该第二特征点。
全文摘要
一种碰触感应操作系统，用以判别一影像显示幕是否被碰触，以发出一对应该碰触的执行命令。碰触感应操作系统系以一第一影像撷取装置及一第二影像撷取装置由不同视角撷取包含影像显示幕的第一取样影像及第二取样影像，并建立以影像显示幕为基准的第一参考座标系及第二参考座标系。位于影像显示幕前的前景物体的特征点，将可分别于第一参考座标系及第二参考座标系中取得一第一座标及一第二座标。当第一座标及该第二座标之间的相对距离小于一距离门槛值，碰触感应操作系统可发出对应碰触的执行命令。
文档编号G06F3/042GK102929436SQ20111023826
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者朱哲田 申请人:东友科技股份有限公司