实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统与流程

本发明提供一种影像转换技术，尤指一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统。

背景技术：

在现今实体与虚拟的影像撷取及转换的技术领域中，可利用投影机对于物体平面投射出可见的特殊结构光(structurelight)，并透过与投影机架设于固定相对位置的摄影机拍照，撷取照射在物体表面的特殊结构光，从而对此影像进行分析与计算，以算得投影机与物体所在位置的距离。然而，由于必须对目标物体投射出可见光，故除了一般摄影机，仍需要一台投影机作为光源，并设置于暗室中，以便在物体上投射出不同能量位阶的结构光。且此一系统硬件架构携带不便，另由于在一般环境下所投射出的结构光容易受到其他光源影响，造成亮度衰减，导致运算结果不正确，不适合应用于携带式或穿戴型装置系统。

而若使用具有偏光遮罩的固定式摄影机监控液晶荧幕，则偏光遮罩可以遮蔽掉液晶荧幕所投射出的单一相位光，但让其他相位的自然光通过，使得拍摄到的影像只会看到液晶荧幕的外框。当使用者使用激光笔照射液晶荧幕时，由于可以控制激光的光源方向，可以控制到不会被遮罩遮蔽，让摄影机可以侦测到激光点，进而计算激光在荧幕中的相对位置。接着透过荧幕边框上架设的感测器侦测滑鼠游标位置，与激光相对位置比对后，进而控制滑鼠游标移动，达成电脑指向功能。

又若利用气垫式压力侦测器作为枕头改良上述使用具有偏光遮罩的固定式摄影机监控液晶荧幕的方法，则须让使用者运用头部对压力枕施压，进而控制架设有摄影机与激光笔的机械旋转云台，并利用摄影机影像计算得到激光投影在投影幕上的相对位置，达到指向功能。

或者，先前技术也提出一种将激光笔结合在眼镜架上的方式，其让使用者可以带着眼镜架，藉由固定式摄影机拍摄激光位置执行指向功能。而此一方法并不局限于对电脑系统进行指向，也可应用于空间指向，用激光照射周遭物体，以告知周围的人们。然而，以上使用具有偏光遮罩的固定式摄影机监控液晶荧幕或将激光笔结合在眼镜架上的缺点在于需要发射出有色激光让摄影机拍摄到指向位置，这使得其他人都能知道使用者正在指向什么位置，缺乏隐私性。并且皆需要一固定位置的云台架设摄影机，故与利用投影机对于物体平面投射出可见的特殊结构光的方法一样有携带不便的缺点，不适合应用于携带式或穿戴型装置系统。

因此，如何克服上述悉知实体与虚拟的影像撷取及转换的方法及系统不适合应用于携带式或穿戴型装置系统的诸多缺点是本领域技术人员的一大课题。

技术实现要素：

有鉴于上述悉知技术的缺失，本发明提供一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法及其系统，可适合应用于携带式或穿戴型装置系统。

本发明的实体影像与虚拟影像之间转换的方法，包括：设置不与使用者的视线重合的影像撷取装置；提供在该使用者的视线中距该使用者的不同距离的至少三个实体距离参考物，以该影像撷取装置撷取该至少三个实体距离参考物的影像，进而得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线；以及以耦接该影像撷取装置的计算单元根据该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系，取得该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系。

本发明提供一种转换实体影像与虚拟影像的系统，包括：不与使用者的视线重合的影像撷取装置，其撷取在该使用者的视线中距该使用者的不同距离的至少三个实体距离参考物的影像，以得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线；以及耦接该影像撷取装置的计算单元，其根据该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系，以得到该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系。

本发明另提供一种转换实体影像与虚拟影像的系统，包括：不与使用者的视线重合的影像撷取单元，且该影像撷取单元撷取在该使用者的视线中至少为近似直线且距该使用者的不同已知距离的至少三个实体距离参考物的影像，以得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物所形成的极线，而于提供在一实体平面上、在该使用者的视线中及已知彼此距离和实体位置的至少四个实体平面构成物之后，该影像撷取单元撷取该至少四个实体平面构成物的影像，以得到由各该影像所分别对应且构成虚拟平面之在该虚拟平面的已知位置的至少四个虚拟平面构成物，且在该实体平面中提供第五目标之后，该影像撷取单元撷取该第五目标的影像于该极线中，以产生对应该第五目标的第五虚拟目标；以及与该影像撷取单元耦接的计算单元，且该计算单元以该至少三个实体距离参考物与该至少三个虚拟距离参考物的位置对应关系得到该至少三个实体距离参考物距该使用者的距离与该至少三个虚拟距离参考物在该极线中的位置之间的第一关系，而该计算单元经由该第一关系而得到该至少四个实体平面构成物距该使用者的距离，且该计算单元以该至少四个实体平面构成物的实体位置与该至少四个虚拟平面构成物在该虚拟平面的位置之间的对应关系得到一座标转换矩阵，再者，该计算单元以该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点的位置经由该座标转换矩阵得到该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点所对应的所有实体空间点在该实体平面的位置，另该计算单元以该至少四个实体平面构成物的已知彼此距离和距该使用者的距离、以及该所有实体空间及该第五目标在该实体平面的位置得到该所有实体空间点距该使用者的距离，又该计算单元以该虚拟平面中的该极线中的所有虚拟点的位置与该所有实体空间点距该使用者的距离得到第三关系，之后，该计算单元比对该第一关系与该第三关系以得到二者的交点。

本发明藉由使用与使用者为固定位置关系且不与使用者的视线重合的影像撷取装置撷取实体的影像以产生虚拟影像，且以计算单元利用实体的实体位置与虚拟影像在虚拟空间(画素座标)中的虚拟位置之间的位置关系得到目标的实体位置，从而可适合应用于携带式或穿戴型装置系统。

附图说明

图1为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的流程图；

图2为搭配图1的说明示意图；

图3为由图1的流程图所得到的结果关系图；

图4为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的一实施例的流程图；

图5为搭配图4的说明示意图；

图6为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的另一实施例的流程图；

图7为搭配图6的说明示意图；

图8为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的再一实施例的流程图；

图9为搭配图8的说明示意图；

图10为图9的特定实施例示意图；

图11为由图8的流程图所得到的结果关系图；

图12为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的又一实施例的流程图；

图13为搭配图13的说明示意图；以及

图14为由图12的流程图所得到的结果关系图。

符号说明

c影像撷取装置

c1第一影像撷取装置

c2第二影像撷取装置

e使用者

el视线

el’极线

g视觉装置

lr1第一关系曲线

lr2第二关系曲线

lr3第三关系线段

o1第一目标

o1’第一虚拟目标

o2第二目标

o2’第二虚拟目标

o3第三目标

o3’第三虚拟目标

o41～o4x第四目标

o41’～o4n’第四虚拟目标

o41”～o4n”第四投影目标

o5第五目标

o5’第五虚拟目标

p计算单元

r1第一实体距离参考物

r1’第一虚拟距离参考物

r2第二实体距离参考物

r2’第二虚拟距离参考物

r3第三实体距离参考物

r3’第三虚拟距离参考物

rp1第一实体平面构成物

rp2第二实体平面构成物

rp3第三实体平面构成物

rp4第四实体平面构成物

rp1’第一虚拟平面构成物

rp2’第二虚拟平面构成物

rp3’第三虚拟平面构成物

rp4’第四虚拟平面构成物

t标记

v1～vn实体空间点

v1’～vn’虚拟点

s101～s103、s401～s402、s601～s604、s801～s805、s1201～s1207步骤。

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明亦可藉由其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

请参阅图1，其为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的流程图，而图2为搭配图1的说明示意图，且图3为由图1的流程图所得到的结果关系图。

在本发明的步骤s101，设置不与使用者e的视线el重合的影像撷取装置c。举例而言，影像撷取装置c可为google眼镜的相机，而使用者e可特指使用者的眼睛，且影像撷取装置c与使用者e(眼睛)之间的位置关系在使用时为固定。

在本发明的步骤s102，提供在使用者e的视线el中距使用者e的不同距离的至少三个实体距离参考物(如第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3。以下以r1、r2、r3为举例说明，但不以此为限)，以影像撷取装置c撷取第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3的影像，进而得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物(如第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’，以下以r1’、r2’、r3’为举例说明，但不以此为限)所形成的极线(epipolarline)el’。具体而言，第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3距使用者e的距离可分别为25cm、40cm及100cm，而为了避免使用者e的头部晃动造成各参考物的影像漂移，可例如以影像撷取装置c连续拍摄10张再取其平均位置、位置统计峰值或加权位置后，以近似方法求得极线el’。

另外，如图2所示，本发明可于该三个实体距离参考物与使用者e之间提供能显示标记t的视觉装置g以便使用者e的眼球受吸引而定于一点，从而避免视线el的路径因眼球随意运动而浮动，更免于极线el’的位置不准确。举例而言，视觉装置g可为至少一定程度透明的镜片或显示器，而标记t可以显示器显示、机械定位或投影等方式出现于视线el中的视觉装置g处，且标记t可与该三个实体距离参考物排成一列。

在本发明的步骤s103，至少与影像撷取装置c耦接的计算单元p根据第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2、第三实体距离参考物r3、第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’的位置对应关系得到第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3距使用者e的距离与第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’在极线el’中的位置之间如图3的第一关系。具体而言，由于第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2、第三实体距离参考物r3距使用者e的距离已知，且第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’在影像撷取装置c上的画素位置(为例如由相对座标转换者)已知，故计算单元p自当能得到各实体距离参考物与各虚拟距离参考物之间的距离对应关系，进而得到该第一关系的第一关系曲线lr1。

请参阅图4，其为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的一实施例的流程图，而图5为搭配图4的说明示意图。

在本发明的步骤s401，为接续步骤s103，其中，如图5所示，在至少三个实体距离参考物构成的直线(即图2的视线el)的延伸方向中提供第一目标o1，并以影像撷取装置c撷取第一目标o1的影像于极线el’的延伸方向中(值得注意的是，本发明中的视线及极线的延伸方向分别包含视线el及极线el’)，以得到在极线el’的延伸方向中的已知位置(即画素位置)的第一虚拟目标o1’。

在本发明的步骤s402，计算单元p以第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2、第三实体距离参考物r3、第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’、第三虚拟距离参考物r3’及第一虚拟目标o1’的位置对应关系经由该第一关系得到第一目标o1距使用者e的距离。具体而言，计算单元p以第一虚拟目标o1’在极线el’的延伸方向中的位置(也就是该第一关系的x轴)所对应关系曲线lr1中的点的y轴座标反推得到第一目标o1距使用者e的距离，计算单元p得到第一目标o1距使用者e的距离的方式可以交比(crossratio)方程式得到，即下列方程式(1)：

请参阅图6，其为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的另一实施例的流程图，而图7为搭配图6的说明示意图。

在本发明的步骤s601，为接续步骤s103，其中，提供已知距使用者e的距离的第二目标o2于使用者e的视线el中。具体而言，可由计算单元p令外界产生距使用者e的已知距离的第二目标o2于使用者e的视线el中，或令外界产生距使用者e的已知距离的第二目标o2于使用者e的视线el中再通知第二目标o2距使用者e的距离予计算单元p。

在本发明的步骤s602，计算单元p以第一关系得到第二目标o2于极线el’的延伸方向中所对应的第二虚拟目标o2’的位置。具体而言，该步骤为步骤s402的反向方式。

在本发明的步骤s603，令使用者e的视线el对应所欲的第三目标o3，且令影像撷取装置c撷取第三目标o3的影像为极线el’的延伸方向中的第三虚拟目标o3’，步骤s603的具体实现方式可为使用者e注视实体空间的一处(即令使用者e的视线el对应所欲的第三目标o3)，且使用者e可以例如语音、手势或按钮等方式令影像撷取装置c撷取第三目标o3的影像。

在本发明的步骤s604，计算单元p比对第二虚拟目标o2’的位置与第三虚拟目标o3’的位置(即比对二者的画素位置)，以得知第二虚拟目标o2’的位置与第三虚拟目标o3’的位置是否吻合。因此，本发明的此一实施例可应用于例如射击游戏的应用中，但本发明不限于此。

根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的又一实施例中，类似于本发明的步骤s601，但第二目标o2、虚拟第二目标o2’、第三目标o3及第三虚拟目标o3’的数目为多个，而提供第二目标o2至影像撷取装置c撷取第三目标o3的影像的步骤为循环进行后，再进行计算单元p比对各该第二虚拟目标o2’的位置与各该第三虚拟目标o3’的位置的步骤，也就是先循环进行步骤s601至步骤s603(但不必撷取所有第二目标o2)，再进行步骤s604，或者，本发明可将提供第二目标o2至计算单元p比对各该第二虚拟目标o2’的位置与各该第三虚拟目标o3’的位置的步骤完整重复进行，即逐次进行步骤s601至步骤s603。

请参阅图8，其为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的再一实施例的流程图，而图9为搭配图8的说明示意图，图10为图9的特定实施例示意图，且图11为由图8的流程图所得到的结果关系图。

在本发明的步骤s801之前，撷取第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3的影像为以第一影像撷取装置c1(即影像撷取装置c)进行，且另设置不与使用者e的视线el重合及位置相异于第一影像撷取装置c1的第二影像撷取装置c2，而在接续步骤s103的步骤s801，提供已知彼此的实体位置关系的多个第四目标o41～o4x于使用者e的视线el中，其中，各第四目标o41～o4x可为离散或构成一整体(如图9或图10所示)，且至少各该第四目标o41～o4x可附加有识别讯息。

在本发明的步骤s802，第二影像撷取装置c2撷取使用者e的影像。

在本发明的步骤s803，可以与第二影像撷取装置c2耦接或无线耦接的外界计算装置或计算装置p判定使用者e的实体位置以得到使用者e距各该第四目标o41～o4x的距离，并令计算单元p得到使用者e距各该第四目标o41～o4x的距离(由于多个第四目标o41～o4x彼此的实体位置关系及使用者e的位置为已知，故自当能得到使用者e距各该第四目标o41～o4x的距离)，且第一影像撷取装置c1撷取各该第四目标o41～o4x的影像以形成极线el’的延伸方向中已知虚拟位置(即画素位置)的多个第四虚拟目标o41’～o4x’，且至少各该第四虚拟目标o41’～o4x’可附加有识别讯息。

类似于步骤s103，在步骤s804，计算单元p以各该第四目标o41～o4x之距使用者e的实体距离与对应各该第四目标o41～o4x的各该第四虚拟目标o41’～o4x’的已知各该虚拟位置得到第二关系的第二关系曲线lr2。

在步骤s805，如图11所示，计算单元p比对该第一关系与该第二关系以得到二者的交点，并进而得知使用者e的注视处。

值得注意的是，本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的再一实施例可有一特定实施例，即如图10所示，若除第四目标o4x以外的一部分各该第四目标o41～o4n不在视线el的延伸方向中，由于第一影像撷取装置c1与使用者e之间的位置关系固定，故于使用者e转头看各该第四目标o41～o4n时，各该第四目标o41～o4n可视为投影在步骤s102的原视线el的延伸方向中，从而可视为在原视线el的延伸方向中产生对应的各该第四投影目标o41”～o4n”，并在第一影像撷取装置c1撷取各该第四目标o41～o4x的影像时使各该第四虚拟目标o41’～o4x’仍位于原极线el’的延伸方向中，而第二关系曲线lr2则为各该第四投影目标o41”～o4n”及第四虚拟目标o4x’所构成的曲线。

另外，在各该第四目标o41～o4x附加有识别讯息及/或各该第虚拟四目标o41’～o4x’附加有识别讯息的情况下，计算单元p可使用该识别讯息及其所对应的资料(例如，图片)以令与计算单元p耦接或无线耦接的显示装置(例如视觉装置g或其它未显示者)显示对应的资料。

本发明提出如图2所示的一种转换实体影像与虚拟影像的系统，其包括影像撷取装置c及计算单元p。

如上所述的影像撷取装置c不与使用者e的视线el重合，且影像撷取装置c撷取在使用者e的视线el中距使用者e的不同距离的至少三个实体距离参考物(如第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3)的影像，以得到由各该影像所分别对应的至少三个虚拟距离参考物(如第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’)所形成的极线el’。

如上所述的计算单元p耦接影像撷取装置c，根据第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2、第三实体距离参考物r3、第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’的位置对应关系得到第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3距使用者e的距离与第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’在极线el’中的位置之间的第一关系。

此外，本发明提出如图5所示的一种实施例的转换实体影像与虚拟影像的系统，其与如图2所示的一种转换实体影像与虚拟影像的系统的差异在于，于视线el的延伸方向中提供第一目标o1，而影像撷取装置c撷取第一目标o1的影像于极线el’的延伸方向中，以得到已知在极线el’的延伸方向中的位置的第一虚拟目标o1’。

该计算单元p根据第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2、第三实体距离参考物r3、第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’、第三虚拟距离参考物r3’及第一虚拟目标o1’的位置对应关系经由该第一关系得到第一目标o1距使用者e的距离，其中，计算单元p得到第一目标o1距使用者e的距离的方式是以交比(crossratio)方程式得到。

此外，本发明提出如图7所示的另一种实施例的转换实体影像与虚拟影像的系统，其与如图2所示的一种转换实体影像与虚拟影像的系统的差异在于，提供距使用者e的已知距离的第二目标o2于使用者e的视线el中的情况下，计算单元p以第一关系得到第二目标o2于极线el’的延伸方向中所对应的第二虚拟目标o2’的位置。而之后，使用者e的视线el对应所欲第三目标o3的情况下，影像撷取装置c撷取所欲的第三目标o3的影像为于极线el’的延伸方向中的第三虚拟目标o3’。其后，计算单元p比对第二虚拟目标o2’的位置与第三虚拟目标o3’的位置。

另外，本发明提出如图9所示的再一种实施例的转换实体影像与虚拟影像的系统，其与如图2所示的一种转换实体影像与虚拟影像的系统的差异在于，于先设置不与使用者e的视线el重合的第二影像撷取装置c2且设定影像撷取装置c为第一影像撷取装置c1的情况下，第一影像撷取装置c1的位置相异于第二影像撷取装置c2。在提供已知彼此的实体位置关系的多个第四目标o41～o4x于使用者e的视线el中的情况下，第二影像撷取装置c2撷取使用者e的影像。之后，计算单元p或外部的计算单元判定使用者e的实体位置以得到使用者e距各该第四目标o41～o4x的距离，且第一影像撷取装置c1撷取各该第四目标的影像o41～o4x以形成极线el’的延伸方向中已知虚拟位置的各该第四虚拟目标o41’～o4x’。

计算单元p根据各该第四目标o41～o4x的距使用者e的实体距离与对应各该第四目标o41～o4x的各该第四虚拟目标o41’～o4x’的已知各该虚拟位置得到第二关系的第二关系曲线lr2。并且，计算单元p比对该第一关系与该第二关系以得到二者的交点。

而除第四目标o4x以外的在一部分各该第四目标o41～o4n不在原视线el的延伸方向中的情况下，第二关系曲线lr2则为各该第四投影目标o41”～o4n”及第四虚拟目标o4x’所构成的曲线。

请参阅图12，其为说明根据本发明的一种实体影像与虚拟影像之间转换的方法的又一实施例的流程图，而图13为搭配图13的说明示意图，且图14为由图12的流程图所得到的结果关系图。

在步骤s1201，为接续步骤s103，提供在一实体平面上、在使用者e的视线el中及已知彼此距离和实体位置的至少四个实体平面构成物，例如第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4，且以影像撷取装置c撷取第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4的影像，以得到由各该影像所分别对应且构成虚拟平面之在该虚拟平面的已知位置(即画素位置)的至少四个虚拟平面构成物，例如第一虚拟平面构成物rp1’、第二虚拟平面构成物rp2’、第三虚拟平面构成物rp3’及第四虚拟平面构成物rp4’，而第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4距使用者e的距离为藉由计算单元p经由该第一关系而得到。

在步骤s1202，计算单元p以第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4的实体位置与第一虚拟平面构成物rp1’、第二虚拟平面构成物rp2’、第三虚拟平面rp3’构成物及第四虚拟平面构成物rp4’在该虚拟平面的位置之间的对应关系得到一座标转换矩阵h，举例而言，该座标转换矩阵h可为单应性(homography)矩阵，即座标转换矩阵h为以下列方程式(2)得到：

x＝hx’---------(2)

于步骤s1203，在该实体平面中提供第五目标o5，且影像撷取装置c撷取第五目标o5的影像于极线el’中，以产生对应第五目标o5的第五虚拟目标o5’。特定而言，在该实体平面中提供第五目标o5之后，使用者e的视线el通常应直视第五目标o5以确保影像撷取装置c所撷取第五目标o5的影像于极线el’中，也就是所产生对应第五目标o5的第五虚拟目标o5’是在极线el’中。

在步骤s1204，计算单元p以该虚拟平面中的极线el’中的所有虚拟点v1’～vn’的位置经由座标转换矩阵h得到该虚拟平面中的极线el’中的所有虚拟点v1’～vn’所对应的所有实体空间点v1～vn在该实体平面的位置。具体而言，计算单元p可从极线el’中推算出第五虚拟目标o5’落于其中的虚拟点v1’～vn’所构成的虚拟线段且使用座标转换矩阵h的逆矩阵h^-1将虚拟点v1’～vn’逆推回实体空间点v1～vn，并令实体空间点v1落于第一实体平面构成物rp1与第四实体平面构成物rp4构成的线段中，且令实体空间点vn落于第二实体平面构成物rp2与第三实体平面构成物rp3构成的线段中。

在步骤s1205，类似于步骤s103，计算单元p以第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4的已知彼此距离和距使用者e的距离、以及所有实体空间点v1～vn在该实体平面的位置得到所有实体空间点v1～vn距使用者e的距离。举例而言，计算单元p得到所有实体空间点v1～vn距使用者e的距离可使用余弦方程式，但不以此为限。

在步骤s1206，如图14所示，计算单元p以该虚拟平面中的极线el’中的所有虚拟点v1’～vn’的位置与所有实体空间点v1～vn距使用者e的距离得到第三关系线段lr3。

在步骤s1207，计算单元p比对该第一关系与该第三关系以得到二者的交点，从而由该交点得到第五目标o5在该实体空间中的位置，其中，由此交点资讯可得到第五目标o5相对于使用者e的估算位置与距离，即图14中第五目标o5的点所对应的y轴的值。

本发明提出如图13所示的本发明的一种转换实体影像与虚拟影像的系统的又一实施例，其包括不与使用者e的视线el重合的影像撷取装置c及与影像撷取装置c耦接的计算单元p。

如上所述的影像撷取装置c撷取在使用者e的视线el中距使用者e的不同距离的至少三个实体距离参考物，例如第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3的影像，以得到由各该影像所分别对应的第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’所形成的极线el’。并且，于提供在一实体平面上、在使用者e的视线el中及已知彼此距离和实体位置的至少四个实体平面构成物，例如第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4之后，影像撷取装置c撷取第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4的影像，以得到由各该影像所分别对应且构成虚拟平面的已知在该虚拟平面的位置的至少四个虚拟平面构成物，例如第一虚拟平面构成物rp1’、第二虚拟平面构成物rp2’、第三虚拟平面构成物rp3’及第四虚拟平面构成物rp4’。另外，在该实体平面中提供第五目标o5之后，影像撷取装置c撷取第五目标o5的影像于极线el’中，以产生对应第五目标o5的第五虚拟目标o5’。特定而言，在该实体平面中提供第五目标o5之后，使用者e的视线el通常应直视第五目标o5以确保影像撷取装置c所撷取第五目标o5的影像于极线el’中，也就是所产生对应第五目标o5的第五虚拟目标o5’是在极线el’中。如上所述的计算单元p根据第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2、第三实体距离参考物r3、第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’的位置对应关系得到第一实体距离参考物r1、第二实体距离参考物r2及第三实体距离参考物r3距使用者e的距离与第一虚拟距离参考物r1’、第二虚拟距离参考物r2’及第三虚拟距离参考物r3’在极线el’中的位置之间的第一关系。此外，计算单元p经由该第一关系而得到第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4距使用者e的距离。再者，计算单元p以第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4的实体位置与第一虚拟平面构成物rp1’、第二虚拟平面构成物rp2’、第三虚拟平面构成物rp3’及第四虚拟平面构成物rp4’在该虚拟平面的位置之间的对应关系得到一座标转换矩阵h。另外，计算单元p以该虚拟平面中的极线el’中的所有虚拟点v1’～vn’的位置经由座标转换矩阵h得到该虚拟平面中的极线el’中的所有虚拟点v1’～vn’所对应的所有实体空间点v1～vn在该实体平面的位置。又计算单元p以第一实体平面构成物rp1、第二实体平面构成物rp2、第三实体平面构成物rp3及第四实体平面构成物rp4的已知彼此距离和距使用者e的距离、以及所有实体空间点v1～vn在该实体平面的位置得到该所有实体空间点v1～vn距使用者e的距离。另计算单元p以该虚拟平面中的极线el’中的所有虚拟点v1’～vn’的位置与所有实体空间点v1～vn距使用者e的距离得到第三关系。最后，计算单元p比对该第一关系与该第三关系以得到二者的交点，其中，由此交点资讯可得到第五目标o5相对于使用者e的估算位置与距离，即图14中第五目标o5的点所对应的y轴的值。

综上所述，相较于悉知技术，本发明藉由使用与使用者为固定位置关系且不与使用者的视线重合的影像撷取装置撷取实体的影像以产生虚拟影像，且以计算单元利用实体的实体位置与虚拟影像在虚拟空间(画素座标)中的虚拟位置之间的位置关系得到目标的实体位置，从而可轻巧穿戴、不另需手持设备、不干扰活动中使用者的视野、对于已知物体表面(平面)上的任意目标点可同时进行指向及/或测距的功能、以及不需发射测距讯号。

上述实施例仅用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。