用于互动系统的座标转换方法及计算机系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于互动系统的座标转换方法及计算机系统。用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法，该互动系统包含有一检测模块，该座标转换方法包含有藉由该检测模块，判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件，以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标；根据该检测模块的一座标，转换该脸部座标为一转换脸部座标；根据该转换脸部座标以及该检测模块的该座标间的一连线，取得该连线与一光轴射线间的一夹角；根据该夹角以及该指令物件座标，取得一转换指令物件座标；以及根据该转换指令物件座标，判断该指令物件的一深度变化，以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。
【专利说明】用于互动系统的座标转换方法及计算机系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于一互动系统的座标转换方法及计算机系统，特别是涉及一种根据一脸部座标以及一检测模块的一座标，以判断一指令物件的深度变化的座标转换方法及计算机系统。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，使用者可通过有线/无线传输的控制模块，例如一键盘或一鼠标等，控制一电子装置。然而，随着影像处理的进步，电子装置已可通过特定的检测模块，检测使用者的一肢体动作，例如使用者的一手臂上下摆动，进而判断使用者所欲进行的一操作指令。
[0003]请参考图1A、1B，图1A、1B为现有的一互动系统10判断使用者操作指令的示意图。如图1A、IB所不,互动系统10包含有一检测模块100,而一使用者12大致位于互动系统10的检测模块100的正前方，并于图1A、1B中仅简单绘示出使用者12的一头部120与一手部122。此外，互动系统10已预设有多个预设指令，且每一预设指令对应为不同手部122的变化情形，以使检测模块100可检测手部122的前后位置的变化情形，进而判断使用者12所欲下达的预设指令。请再参考图2A、2B，图2A、2B分别对应为图1A、1B中检测模块100的检测结果的示意图，其中大圆代表头部120的影像，而小圆代表手部122的影像。如图1A?2B所示，由于使用者12大致位于检测模块100的正前方，当使用者12将手部122从图1A所示位置向前移动到图1B所示位置时，于检测模块100所检测到的检测结果中，头部120所代表大圆的影像CB1、CB2或手部122所代表的影像CS1、CS2并未于XY平面上发生位置偏移，而仅有手部122所代表的影像CS1、CS2产生前后位置变化，即于Z轴方向上产生深度变化。在此情况下，使用者可根据手部122于Z轴方向上的深度变化，正确下达预设指令来控制互动系统10。
[0004]请再参考图3A、3B，图3A、3B为图1A、1B中互动系统10判断使用者操作指令的示意图。相较于图1A、1B所示的实施例，图3A、3B中的使用者12非位于检测模块100的正前方，而是位于检测模块100的斜前方。同时，请再参考图4A、4B，图4A、4B分别对应为图3A、3B中检测模块100的检测结果的示意图，同样地，大圆亦代表头部120的影像而小圆代表手部122的影像。如图3A?4B所示，由于使用者12并非位于检测模块100的正前方，因此当使用者12将手部122从图3A所示位置向前移动到图3B所示位置时，头部120所代表大圆的影像CB3、CB4并未发生位置偏移，但手部122所代表的影像CS3、CS4将同时于XY平面上以及Z轴方向上产生位置变化。在此情况下，手部122产生的深度变化可能无法对应互动系统10所预设的多个预设指令，据以产生错误的预设指令而致无法控制互动系统10。
[0005]因此，提供另一种用于一互动系统的座标转换方法及计算机系统，可适性地判断一指令物件的深度变化，据以产生正确的控制指令，已成为本领域的重要课题。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的主要目的是提供一互动系统的座标转换方法及计算机系统，同时参考一脸部座标以及一检测模块的一座标，以判断一指令物件的深度变化，据以产生正确的控制指令。
[0007]本发明揭示一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法，该互动系统包含有一检测模块，该座标转换方法包含有藉由该检测模块，判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件，以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标；根据该检测模块的一座标，转换该脸部座标为一转换脸部座标；根据该转换脸部座标以及该检测模块的该座标间的一连线，取得该连线与一光轴射线间的一夹角；根据该夹角以及该指令物件座标，取得一转换指令物件座标；以及根据该转换指令物件座标，判断该指令物件的一深度变化，以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。
[0008]本发明还揭示用于一种计算机系统，耦接有一互动系统，其中该互动系统包含有一检测模块，该计算机系统包含有一中央处理器；一储存装置，储存有一程序码，该程序码用来指不该一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法，该座标转换方法包含有藉由该检测模块，判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件，以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标；根据该检测模块的一座标，转换该脸部座标为一转换脸部座标；根据该转换脸部座标以及该检测模块的该座标间的一连线，取得该连线与一光轴射线间的一夹角；根据该夹角以及该指令物件座标，取得一转换指令物件座标；以及根据该转换指令物件座标，判断该指令物件的一深度变化，以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1A、1B为现有的一互动系统一判断使用者操作指令的示意图。
[0010]图2A、2B分别对应为图1A、1B中检测模块的检测结果的示意图。
[0011]图3A、3B为图1A、1B中互动系统进行另一判断使用者操作指令的不意图。
[0012]图4A、4B分别对应为图3A、3B中检测模块的检测结果的示意图。
[0013]图5为本发明实施例一计算机系统的示意图。
[0014]图6为本发明实施例一座标转换流程的流程图。
[0015]图7为本发明实施例中指令物件座标位于修正通用座标系的示意图。
[0016]附图符号说明
[0017]10、52互动系统
[0018]100、520检测模块
[0019]12使用者
[0020]120头部
[0021]122手部
[0022]50计算机系统
[0023]500中央处理器
[0024]502储存装置
[0025]60座标转换流程
[0026]600、602、604、606、608、610、步骤
[0027]612[0028]CB1、CB2、CB3、CB4、CS 1、影像
[0029]CS2、CS3、CS4
[0030]CD程序码
[0031]ω、φ、κ夹角
【具体实施方式】
[0032]在说明书及权利要求中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。
[0033]请参考图5，图5为本发明实施例一计算机系统50的示意图。计算机系统50耦接有一互动系统52，且包含有一中央处理器500以及一储存装置502。储存装置502储存有一程序码CD以及多个预设指令来对应多个深度变化，而程序码CD用来指示用于互动系统52与一使用者(图中未不)间的座标转换方法。互动系统52包含有一检测模块520,且于本实施例中检测模块520为一二维检测单元或一三维检测单元，当然亦可同时包含有二维检测单元及三维检测单元，使检测模块520可分别撷取一二维检测影像和/或一三维检测影像，其中二维检测单元及三维检测单元皆包含有至少一光学镜头及其对应的一镜头焦距来对应撷取影像，至于计算机系统50与互动系统52间是通过一有线/无线传输方式，以使计算机系统50可适性地操作互动系统52与检测模块520，而互动系统52则可对应传回二维检测影像和/或三维检测影像至计算机系统50，但并非是用以限制本发明的范畴。
[0034]较佳地，于本实施例中，检测模块520预设有一通用座标系(包含有一通用原点)以及一光轴射线(即一光线若沿光轴射线前进时，将不产生偏折现象)，且二维检测影像和/或三维检测影像是于计算机系统50中，藉由中央处理器500参考通用座标系的计算模拟，进而判断二维检测影像和/或三维检测影像中不同位置相对于通用原点的座标值，其中前述的计算模拟可预先编译为程序码CD，以储存于储存装置502中。当然，本领域的技术人员亦可利用互动系统52的一处理单元(图中未示)，于互动系统52内计算二维检测影像和/或三维检测影像中不同位置相对于通用原点的座标值后，再回传座标值至计算机系统50，以为后续相关操作，此亦为本发明的范畴。再者，本实施例并未限制检测模块520与互动系统52间的设置方式，只要检测模块520能适性地判断是否有使用者接近互动系统52，进而由使用者的一肢体变化来操作互动系统52者，皆为本发明的范畴。
[0035]更进一步，本实施例利用计算机系统50来控制互动系统52所适用的一座标转换方法，可进一步归纳为一座标转换流程60且被编译为程序码CD，如图6所示。座标转换流程60包含以下步骤:
[0036]步骤600:开始。
[0037]步骤602:藉由检测模块520，判断使用者的一脸部数据以及一指令物件，以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标。[0038]步骤604:根据检测模块520的一座标，转换脸部座标为一转换脸部座标。
[0039]步骤606:根据转换脸部座标以及检测模块520的座标间的一连线，取得连线与一光轴射线间的一夹角。
[0040]步骤608:根据夹角以及指令物件座标，取得一转换指令物件座标。
[0041]步骤610:根据转换指令物件座标，判断指令物件的一深度变化，以建立互动系统52与使用者间的一互动操作。
[0042]步骤612:结束。
[0043]于步骤602中，互动系统52藉由检测模块520，判断使用者的脸部数据以及指令物件，以对应取得脸部座标以及指令物件座标。较佳地，检测模块520可结合一人脸追踪(Face tracking)技术，首先判断位于检测模块520的一检测范围内是否有类似使用者的一脸部影像。若有，则检测模块520将对应撷取脸部影像的一二维(或三维)影像，并利用前述通用座标系与其相关计算模拟，通过计算机系统50 (或互动系统52的处理单元)对应取得脸部座标。在此同时，于检测模块520取得脸部影像的二维(或三维)影像后，检测模块520将再判断是否有另一最接近检测模块520的指令物件，且其大小是小于脸部影像所对应的二维(或三维)影像。若有，则检测模块520判断指令物件为使用者的一手部影像，例如为一手指或一手掌，并运用类似通用座标系与其相关的计算模拟，由计算机系统50 (或互动系统52的处理单元)对应取得手部座标(即指令物件座标)。
[0044]值得注意地，由于使用者的脸部数据以及指令物件皆非一单点，因此，本实施例可适性地于脸部数据以及指令物件所对应的二维(或三维)影像中，挑选单一(或多个)单点的座标来作为脸部座标以及指令物件座标，或者依据不同精确度要求，进一步平均多个单点的座标来作为脸部座标以及指令物件座标者，皆为本发明的范畴。
[0045]于步骤604中，计算机系统50可判断检测模块520于通用座标系的座标以及检测模块的镜头焦距，在此情况下，中央处理器500再利用一第一矩阵对脸部座标进行一旋转
操作，以转换脸部座标为转换脸部座标，其中第一矩阵为
【权利要求】
1.一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法，该互动系统包含有一检测模块，该座标转换方法包含有: 藉由该检测模块，判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件，以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标； 根据该检测模块的一座标，转换该脸部座标为一转换脸部座标； 根据该转换脸部座标以及该检测模块的该座标间的一连线，取得该连线与一光轴射线间的一夹角； 根据该夹角以及该指令物件座标，取得一转换指令物件座标；以及 根据该转换指令物件座标，判断该指令物件的一深度变化，以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。
2.如权利要求1所述的座标转换方法，其中该检测模块包含有一二维检测单元或一三维检测单元，且该检测模块预设有该光轴射线。
3.如权利要求1所述的座标转换方法，其中该指令物件最接近该检测模块，且该指令物件为该使用者的一手指或一手掌。
4.如权利要求1所述的座标转换方法，其中根据该检测模块的该座标，转换该脸部座标为该转换脸部座标的步骤，还包含有: 根据该检测模块的一镜头焦距，利用一第一矩阵对该脸部座标进行一旋转操作，以形成该转换脸部座标；
其中，该第一矩阵为
5.如权利要求1所述的座标转换方法，其中根据该夹角以及该指令物件座标，取得该转换指令物件座标的步骤，还包含有: 将该检测模块的该座标视为一修正通用原点，以建立一修正通用座标系包含有一修正通用X轴、一修正通用Y轴以及一修正通用Z轴，进而判断该夹角与该修正通用X轴、该修正通用Y轴与该修正通用Z轴间的一参考夹角；以及 根据该参考夹角，取得该转换指令物件座标。
6.如权利要求5所述的座标转换方法，其中根据该参考夹角，取得该转换指令物件座标的步骤，还包含有: 利用一第二矩阵对该指令物件座标进行一旋转操作，以取得该转换指令物件座标； 其中，当该夹角与该修正通用X轴的该参考夹角为ω，该第二矩阵为
7.如权利要求1所述的座标转换方法，其中根据该转换指令物件座标，判断该指令物件的该深度变化，以建立该互动系统与该使用者间的该互动操作的步骤，还包含有: 于多个时间点，取得多个转换指令物件座标及其对应的多个物件Z轴座标；以及计算该多个物件Z轴座标中两者间的差值为该深度变化,进而建立该互动系统与该使用者间的该互动操作。
8.如权利要求1所述的座标转换方法，其中该互动操作预设有多个指令操作来对应不同的该深度变化，以使该使用者通过该指令物件所对应的该深度变化，以控制该互动系统的操作。
9.一种计算机系统，耦接有一互动系统，其中该互动系统包含有一检测模块，该计算机系统包含有: 一中央处理器； 一储存装置，储存有一程序码，该程序码用来指示该一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法，该座标转换方法包含有: 藉由该检测模块，判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件，以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标； 根据该检测模块的一座标，转换该脸部座标为一转换脸部座标； 根据该转换脸部座标以及该检测模块的该座标间的一连线，取得该连线与一光轴射线间的一夹角； 根据该夹角以及该指令物件座标，取得一转换指令物件座标；以及根据该转换指令物件座标，判断该指令物件的一深度变化，以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。
10.如权利要求9所述的计算机系统，其中该检测模块包含有一二维检测单元或一三维检测单元，且该检测模块预设有该光轴射线。
11.如权利要求9所述的计算机系统，其中该指令物件最接近该检测模块，且该指令物件为该使用者的一手指或一手掌。
12.如权利要求9所述的计算机系统，其中根据该检测模块的该座标，转换该脸部座标为该转换脸部座标的步骤，还包含有: 根据该检测模块的一镜头焦距，利用一第一矩阵对该脸部座标进行一旋转操作，以形成该转换脸部座标；其中，该第一矩阵为
13.如权利要求9所述的计算机系统，其中根据该夹角以及该指令物件座标，取得该转换指令物件座标的步骤，还包含有: 将该检测模块的该座标视为一修正通用原点，以建立一修正通用座标系包含有一修正通用X轴、一修正通用Y轴以及一修正通用Z轴，进而判断该夹角与该修正通用X轴、该修正通用Y轴与该修正通用Z轴间的一参考夹角；以及根据该参考夹角，取得该转换指令物件座标。
14.如权利要求13所述的计算机系统，其中根据该参考夹角，取得该转换指令物件座标的步骤，还包含有: 利用一第二矩阵对该指令物件座标进行一旋转操作，以取得该转换脸部座标； 其中，当该夹角与该修正通用X轴的该参考夹角为ω，该第二矩阵为
15.如权利要求9所述的计算机系统，其中根据该转换指令物件座标，判断该指令物件的该深度变化，以建立该互动系统与该使用者间的该互动操作的步骤，还包含有: 于多个时间点，取得多个转换指令物件座标及其对应的多个物件Z轴座标；以及计算该多个物件Z轴座标中两者间的差值为该深度变化,进而建立该互动系统与该使用者间的该互动操作。
16.如权利要求9所述的计算机系统，其中该互动操作预设有多个指令操作来对应不同的该深度变化，以使该使用者通过该指令物件所对应的该深度变化，以控制该互动系统的操作。
【文档编号】G06F3/01GK103914133SQ201310019644
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月18日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】李芷萱, 魏守德, 周家德 申请人:纬创资通股份有限公司