交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法
【专利摘要】本发明公开了一种互动式物件追踪系统及其交互式对象与追踪方法，该互动式物件追踪系统包括互动式物件及便携式通信装置。互动式物件包括控制单元及与控制单元连接的第一通信模块及第一显示模块，第一显示模块用以显示特定色光。便携式通信装置包括控制模块及与控制模块连接的第二通信模块及影像提取模块，影像提取模块用以提取互动式物件的影像。其中，控制模块分析互动式物件的背景环境的色彩信息以产生控制信号，并通过第二通信模块传递控制信号至第一通信模块，以使第一显示模块根据控制信号显示易于辨识的特定色光。藉此提升追踪准确度并减少制造成本及产品尺寸，且增进消费者使用及购买意愿。
【专利说明】交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种追踪系统，尤指一种随背景环境的色彩改变色光以进行色彩辨识追踪的交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法。
【背景技术】
[0002]随着科技及信息技术的演进，消费性电子产品日新月异，为了符合使用者的需求，各式各样的便携式通信装置便应运而生，例如:智能型手机(Smart Phone)、掌上型游戏机(Handheld Game Console)、平板电脑(Tablet PC)、笔记本电脑(Notebook PC)、个人数字助理(PDA, Personal Digital Assistant)、以及掌上电脑(Pocket PC)等。通过便携式通信装置以及安装于其内部的应用程序，不仅能够提升工作效率，也为生活增添不少乐趣。
[0003]其中，又以扩增实境(Augmented Reality, AR)技术为近年来较为热门的应用，除了用于娱乐的用途外，更可应用于商业或教育等用途。举例而言，现行的扩增实境技术多通过便携式通信装置的影像捕获设备，拍摄实体世界中的对象，通过对象辨识与坐标定位等运算后，再将虚拟对象套叠进现实世界的画面中。
[0004]有鉴于此，如何追踪并进行对象辨识遂成为重要课题。于现行技术下，若欲辨识无感测位置信息元件且可移动、旋转的物体，有一定难度，故常见的方式是以辅助影像辨识的标示物(Marker)附加于对象的表面，并以专用的标示物辨识器进行追踪与辨识。然而，附加标示物时常因物体表面的凹凸或曲面造成特征变形，进而影响辨识的准确度，且若对象移动、旋转或标示物辨识器的位置改变都会造成辨识错误或增加辨识的难度，且附加标示物必然增加对象的制造成本及产品尺寸，同时亦会影响外观，进而降低消费者使用的意愿。
[0005]虽然目前已开发出利用视觉辨识的方式来识别及追踪对象的定位与移动，但受限于视觉辨识的限制因素，例如物体表面特征、物体型态、追踪装置的运算能力、所处环境背景及光源亮度变化等，皆会影响视觉辨识的准确度，甚至导致误判及辨识失真等情况。
[0006]因此，如何开发一种可改进上述公知技术缺陷，并直接用于无附加标示物的交互式对象以进行追踪及辨识，且操作容易、运算快速，同时还可降低制造成本及产品尺寸，并维持良好外观以增进消费者使用意愿的交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法，实为目前尚待解决的问题。
【发明内容】
[0007]本案的主要目的为提供一种交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法，以解决现有追踪系统须附加标示物，使得辨识及追踪准确度不佳，并导致制造成本及产品尺寸增加，且外观维持不易降低消费者使用及购买意愿，以及受限于诸多因子而常导致误判及辨识失真等缺点。
[0008]本案的另一目的为提供一种交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法，通过设置第一显示模块于交互式对象，以发出易于辨识的特定色光，可于无需附加任何标示物的情况下，提升辨识及追踪准确度，并降低制造成本、缩减产品尺寸，同时达到外观良好而增进消费者使用及购买意愿等功效。
[0009]本案的另一目的为提供一种交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法，通过便携式通信装置持续检测并分析交互式对象的背景环境的色彩信息，并控制交互式对象显示易于辨识的特定色光，可减少追踪及辨识时的限制因素，进而达到于持续检测与追踪时避免误判及辨识失真等功效。
[0010]为达上述目的，本案的一较广实施态样为提供一种交互式对象追踪系统，至少包括:一交互式对象，包括:一控制单元，架构于控制该交互式对象的运作；一第一通信模块，与该控制单元相连接；以及一第一显示模块，与该控制单元相连接，用以显示至少一特定色光；以及一便携式通信装置，包括:一控制模块，架构于控制该便携式通信装置的运作；一第二通信模块，与该控制模块相连接，用以与该第一通信模块进行信息交换；以及一影像提取模块，与该控制模块相连接，用以提取该交互式对象的影像；其中，该控制模块分析该交互式对象的背景环境的一色彩信息，以根据该色彩信息产生一控制信号，并通过该第二通信模块传递该控制信号至该第一通信模块，以使该第一显示模块根据该控制信号显示易于辨识的该特定色光。
[0011]为达上述目的，本案的另一较广实施态样为提供一种交互式对象，适用于以一便携式通信装置进行追踪，至少包括:一本体；一控制单元，容设于该本体；一第一通信模块，容设于该本体并与该控制单元相连接，用以接收该便携式通信装置根据该本体的背景环境的一色彩信息产生的一控制信号；以及一第一显示模块，设置于该本体并与该控制单元相连接，用以根据该控制信号显示易于辨识的一特定色光。
[0012]为达上述目的，本案的另一较广实施态样为提供一种追踪方法，至少包括:提供一交互式对象及一便携式通信装置；提取该交互式对象的影像；分析该交互式对象的背景环境的一色彩信息；根据该色彩信息产生一控制信号；传递该控制信号至该交互式对象；以及该交互式对象根据该控制信号显示易于辨识的一特定色光。
[0013]本发明的有益效果在于，综上所述，本案提供一种交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法，通过设置第一显示模块于交互式对象，以发出易于辨识的特定色光，可于无需附加任何标示物的情况下，提升辨识及追踪准确度，并降低制造成本、缩减产品尺寸，同时达到外观良好而增进消费者使用及购买意愿等功效。此外，通过便携式通信装置持续检测并分析交互式对象的背景环境的色彩信息，并控制交互式对象显示易于辨识的特定色光，可减少追踪及辨识时的限制因素，进而达到于持续检测与追踪时避免误判及辨识失真等功效。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本案较佳实施例的交互式对象的架构方框图。
[0015]图2为本案较佳实施例的便携式通信装置的架构方框图。
[0016]图3为本案较佳实施例的交互式对象追踪系统的示意图。
[0017]图4为便携式通信装置的影像提取模块提取的交互式对象影像的示意图。
[0018]图5为本案较佳实施例的追踪方法流程图。
[0019]其中，附图标记说明如下:
[0020]1:交互式对象追踪系统
[0021]2:交互式对象
[0022]20:本体
[0023]21:控制单元
[0024]22:第一通信模块
[0025]23:第一显示模块
[0026]3:便携式通信装置
[0027]31:控制模块
[0028]32:第二通信模块
[0029]33:影像提取模块
[0030]34:第二显示模块
[0031]330:感光元件
[0032]SlOO ?S600:步骤
【具体实施方式】
[0033]体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本案。
[0034]请参阅图1、图2及图3，其中图1为本案较佳实施例的交互式对象的架构方框图，图2为本案较佳实施例的便携式通信装置的架构方框图，以及图3为本案较佳实施例的交互式对象追踪系统的示意图。如图1、图2及图3所示，本案的交互式对象追踪系统I至少包括交互式对象2及便携式通信装置3。其中，交互式对象2为实体世界的对象，例如但不限于机器人、遥控车、遥控直升机、电话机等，且便携式通信装置3为智能型手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上型游戏机、个人数字助理或掌上电脑，但不以此为限。交互式对象2包括控制单元21、第一通信模块22及第一显示模块23。控制单元21架构于控制交互式对象2的运作，第一通信模块22与控制单元21相连接，且第一显示模块23与控制单元21相连接，用以显示至少一特定色光，例如但不限于三原色光之一或三原色光以任意比例调配的色光。
[0035]便携式通信装置3包括控制模块31、第二通信模块32及影像提取模块33。控制模块31架构于控制便携式通信装置3的运作，且第二通信模块32与控制模块31相连接，用以与交互式对象2的第一通信模块22进行信息交换。影像提取模块33与控制模块31相连接，用以提取交互式对象2的影像。其中，控制模块31根据影像提取模块33提取的交互式对象2的影像，分析交互式对象2所处的背景环境的色彩信息，以根据该色彩信息产生控制信号，并通过第二通信模块32传递该控制信号至交互式对象2的第一通信模块22，以使第一显示模块23根据控制信号显示易于辨识的特定色光(相对于背景环境颜色)。通过设置第一显示模块23于交互式对象2，以发出易于辨识的特定色光，可于无需附加任何标示物的情况下，提升辨识及追踪准确度，并降低制造成本、缩减产品尺寸，同时达到外观良好而增进消费者使用及购买意愿等功效。
[0036]根据本案的构想，交互式对象2的第一通信模块22及便携式通信装置3的第二通信模块32包括蓝牙通信芯片、无线通信芯片或射频通信芯片等，且第一通信模块22与第二通信模块32为相互匹配的有线或无线通信模块，然皆不以此为限。举例而言，若第一通信模块22包括蓝牙通信芯片，则第二通信模块32亦包括蓝牙通信芯片，以通过蓝牙通信技术进行信息交换。
[0037]于一些实施例中，本案交互式对象追踪系统I的便携式通信装置3的影像提取模块33可包括感光元件330，以进行影像拍摄或连续录像等动作。当然，于另一些实施例中，影像提取模块33亦可包括网络摄影机(Webcam)或数字摄影机等，并搭配类似透镜或滤镜等元件，以提升影像提取质量。
[0038]根据本案的构思，交互式对象2的第一显示模块23可依安装于便携式通信装置3内部储存模块(未图标)的应用程序的设计，而受控于控制单元21，或通过第一通信模块22及第二通信模块32间的有线或无线连线，直接受控于便携式通信装置3的控制模块31，但不以此为限。当然，通过其他移动通信技术以进行远程遥控及辨识的方法及类似装置，亦属本案的教示范围。
[0039]请再参阅图3，本案交互式对象追踪系统I的交互式对象2系包括本体20，且控制单元21及第一通信模块22皆容设于本体20，并得以受到本体20的保护，进而降低元件或模块故障、损坏的情况发生。至于第一显示模块23，是设置于本体20，且较佳为至少部分地暴露于本体20之外，以使显示的特定色光可有效发射，而不会受本体20所遮蔽。
[0040]请参阅图4并配合图3，其中图4为便携式通信装置的影像提取模块提取的交互式对象影像的示意图。如图3、图4所示，当本案交互式对象追踪系统I的便携式通信装置3的影像提取模块33提取交互式对象2的影像时，由于交互式对象2本身处于一背景环境中，若第一显示模块23并未发出易于辨识的色光，便携式通信装置3的控制模块31分析交互式对象2所处的背景环境的色彩信息，以根据色彩信息产生控制信号，并通过第二通信模块32传递该控制信号至第一通信模块22，以使交互式对象2的第一显示模块23根据该控制信号显示易于辨识的特定色光。换言之，于便携式通信装置3的影像提取模块33提取交互式对象2的影像后，控制模块31分析色彩信息并判断于此背景环境中较易被辨识的特定色光，进而根据分析及判断结果产生控制信号，致使第一显示模块23最终发出该易被辨识的特定色光，以进行后段辨识及追踪动作。
[0041]于一些实施例中，当交互式对象2的第一显示模块23发出易于辨识的特定色光后，便携式通信装置3的影像提取模块33持续提取交互式对象2的影像，且可依交互式对象2因移动而处于其他背景环境的情况，持续通过控制模块31相对于其交互式对象2所处的背景环境颜色分析、判断并控制交互式对象2的第一显示模块23转为发出其他易于辨识的特定色光，但不以此为限。
[0042]根据本案的构想，便携式通信装置还包含一第二显示模块34(于此实施例中可为一显示器)，当便携式通信装置3的影像提取模块33提取交互式对象2的影像，且检测到第一显示模块23发出的易于辨识的特定色光时，便携式通信装置3的控制模块31是一并将影像提取模块33提取的交互式对象的影像在第二显示模块34上显示，以进一步作为扩增实境的应用。
[0043]根据本案的构想，交互式对象追踪系统I的便携式通信装置3是于交互式对象2的第一显示模块23显示易于辨识的特定色光后，重复以影像提取模块33提取交互式对象2的影像，并分析提取的影像中，交互式对象2的背景环境的色彩信息，以根据色彩信息产生控制信号，再通过便携式通信装置3的第二通信模块32传递控制信号至交互式对象2的第一通信模块22，以使第一显示模块23根据控制信号显示易于辨识的特定色光。藉此，本案的交互式对象追踪系统I的便携式通信装置3可持续追踪并辨识交互式对象2，且因交互式对象2的第一显示模块23显示的特定色光可随时依背景环境的色彩改变而转变，亦即可持续发出于每一瞬间最易辨识的特定色光，故可减少追踪及辨识时的限制因素，进而达到于持续检测与追踪时避免误判及辨识失真等功效。
[0044]请参阅图5，其为本案较佳实施例的追踪方法流程图。如图5所示，本案的追踪方法至少包括步骤:首先，如步骤SlOO所示，提供交互式对象2及便携式通信装置3 ;其次，如步骤S200所示，便携式通信装置3的影像提取模块33提取交互式对象2的影像；然后，如步骤S300所示，便携式通信装置3的控制模块31分析交互式对象2的背景环境的色彩信息；接着，如步骤S400所示，便携式通信装置3的控制模块31根据该色彩信息产生控制信号；再来，如步骤S500所示，便携式通信装置3的控制模块31控制第二通信模块32传递控制信号至交互式对象2的第一通信模块22 ;最后，如步骤S600所示，交互式对象2根据该控制信号显示易于辨识的特定色光。于此实施例中，各装置及元件的动作原理与前述的实施例相同，故此不再赘述。
[0045]综上所述，本案提供一种交互式对象追踪系统及其交互式对象与追踪方法，通过设置第一显示模块于交互式对象，以发出易于辨识的特定色光，可于无需附加任何标示物的情况下，提升辨识及追踪准确度，并降低制造成本、缩减产品尺寸，同时达到外观良好而增进消费者使用及购买意愿等功效。此外，通过便携式通信装置持续检测并分析交互式对象的背景环境的色彩信息，并控制交互式对象显示易于辨识的特定色光，可减少追踪及辨识时的限制因素，进而达到于持续检测与追踪时避免误判及辨识失真等功效。
[0046]纵使本发明已由上述的实施例详细叙述而可由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。
【权利要求】
1.一种交互式对象追踪系统，至少包括: 一交互式对象，包括: 一控制单元，架构于控制该交互式对象的运作； 一第一通信模块，与该控制单元相连接；以及 一第一显示模块，与该控制单元相连接，用以显示至少一特定色光； 以及 一便携式通信装置，包括: 一控制模块，架构于控制该便携式通信装置的运作； 一第二通信模块，与该控制模块相连接，用以与该第一通信模块进行信息交换；以及 一影像提取模块，与该控制模块相连接，用以提取该交互式对象的影像； 其中，该控制模块分析该交互式对象的背景环境的一色彩信息，以根据该色彩信息产生一控制信号，并通过该第二通信模块传递该控制信号至该第一通信模块，以使该第一显示模块根据该控制信号显示易于辨识的该特定色光。
2.如权利要求1所述的交互式对象追踪系统，其中该第一通信模块与该第二通信模块相匹配。
3.如权利要求1所述的交互式对象追踪系统,其中该交互式对象系包括一本体,该控制单元及该第一通信模块容设于该本体，且该第一显示模块设置于该本体。
4.如权利要求3所述的交互式对象追踪系统，其中该交互式对象的该第一显示模块至少部分地暴露于该本体之外。
5.如权利要求1所述的交互式对象追踪系统，其中该特定色光为三原色光之一或三原色光以任意比例调配的色光。
6.如权利要求1所述的交互式对象追踪系统，其中该便携式通信装置的该影像提取模块包括一感光元件。
7.如权利要求1所述的交互式对象追踪系统,其中该交互式对象的该第一显示模块受控于该控制单元。
8.如权利要求1所述的交互式对象追踪系统,其中该交互式对象的该第一显示模块，通过该第一通信模块及该第二通信模块以受控于该便携式通信装置的该控制模块。
9.一种交互式对象，适用于以一便携式通信装置进行追踪，至少包括: 一本体； 一控制单元，容设于该本体； 一第一通信模块，容设于该本体并与该控制单元相连接，用以接收该便携式通信装置根据该本体的背景环境的一色彩信息产生的一控制信号；以及 一第一显示模块，设置于该本体并与该控制单元相连接，用以根据该控制信号显示易于辨识的一特定色光。
10.一种交互式对象追踪方法，至少包括: 提供一交互式对象及一便携式通信装置； 提取该交互式对象的影像； 分析该交互式对象的背景环境的一色彩信息； 根据该色彩信息产生一控制信号；传递该控制信号至该交互式对象；以及该交互式对象根据该控制信号显示易于辨识的一特定色光。
【文档编号】G06K9/62GK104134070SQ201310162559
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月3日 优先权日:2013年5月3日
【发明者】徐富宽 申请人:仁宝电脑工业股份有限公司