专利名称：一种软体物体的移动控制装置及其方法
技术领域：
本发明是关于一种软体物件的控制装置，用以控制软体物件于一显示荧幕中的 移动，特别是关于通过移动具有影线撷取设备的装置(例如照相手机)，进而控制 电脑荧幕中一软体物件(例如游标)的移动。
背景技术：
请参阅图1，图1是传统利用鼠标14或摇杆控制荧幕10上一软体物件16 (例 如游标)的示意图。鼠标14可能以有线或无线方式与电脑沟通，而当鼠标14于一 实体平面12 (如一桌面)上由位置A移动至A'后，软体物件16相对地即从原先 所在的位置B移动至B'。此种控制软体物件16的移动方式虽施行多年，但鼠标 必须在一实体面上移动，通过滚轮滑动(滚轮鼠标)或光学反射(光学鼠标)的量 测，产生软体物件16移动的相对量。但如果使用者将鼠标在虚空中任意移动而不 在一实体面上移动，则无法使软体物件16产生移动的效果。随着数位家庭发展趋势，家家户户的电脑相关设备越趋多元化，每一种设备如 果均配合一个控制器将造成使用者的不便，因此提供一种整合控制中心可以控制数 位家庭内的所有设备将是一种潮流。尤其手机几乎成为人人必备的装置，如果可以 利用手机当成数位家庭中的整合控制中心，对于使用者将是莫大福音。因此，本发明的软体物件的控制装置，可精准性地控制荧幕中任一软体物件的 移动，并可与任一电脑进行有线或无线通讯连接，进而取代鼠标或摇杆的一般功能。 而且本发明的控制装置不需一定要在一实体平面(如一桌面)上移动，而可于三度 空间中任意移动，即可以控制荧幕中任一软体物件的移动。本发明可利用照相手机 取代摇杆或遥控器，利用照相手机的移动，进而控制任一显示荧幕中一物件(例如 赛车程式中的赛车物件)的位移与速度。发明内容本发明的一范畴在于提供一种软体物件的控制装置，用以控制软体物件于一显 示荧幕中的移动。该控制装置不需要在一实体平面上移动，即可以达成控制软体物 件移动的效果。本发明的一范畴在于提供一种软体物件的控制装置，该控制装置利用无线传输
方式或有线传输方式与一显示荧幕进行通讯，进而可以控制于显示荧幕中一软体物 件的移动。本发明的另一范畴在于利用照相手机的移动，进而控制任一显示荧幕中一物件 (例如游标)的移动。本发明的另一范畴在于利用照相手机取代摇杆或遥控器，进而利用照相手机控 制任一显示荧幕中一物件(例如赛车程式中的赛车物件)的移动。本发明的另一范畴在于利用照相手机于三度空间移动，且照相手机可不需要在 一实体平面上移动，进而控制任一电脑荧幕中一物件的移动。本发明控制装置包含一可移动的影像撷取模组、 一侦测特征点模组、 一追踪及 验证模组、与一引导模组。该可移动的影像撷取模组通过移动以擷取数个影像；而 侦测特征点模组系依据该数个影像产生一组影像特征；该追踪及验证模组依据该组 影像特征与一预存参考特征，进而产生该软体物件的一组预估移动参数；最后引导 模组则依据该组预估移动参数与一预存惯性参数以产生该软体物件的一组最终移 动参数，其中该引导模组并依据该组最终移动参数更新该预存惯性参数。因此，本发明的软体物件的控制装置，可精准性地控制荧幕中任一软体物件的 移动，并可与任一电脑进行有线或无线通讯连接，进而取代鼠标或摇杆的一般功能。 而且本发明的控制装置不需一定要在一实体平面(如一桌面)上移动，而可于三度 空间中任意移动，即可以控制荧幕中任一软体物件的移动。本发明的另一范畴在于提供一种软体物件的移动控制方法，该控制方法包含: (a)撷取数个影像；(b)依据该数个影像产生一组影像特征；(C)依据该组影像特 征与一预存参考特征，产生该软体物件的一组预估移动参数；(d)依据该组预估移 动参数与一预存惯性参数，产生该软体物件的一组最终移动参数；以及(e)依据该 组最终移动参数更新该预存惯性参数。藉此可精准性地控制荧幕中任一软体物件的 移动参数，包含移动位移、速度或方向等。关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的 了解。
图1:是传统利用有线或无线鼠标控制电脑荧幕中游标的示意图。图2A:是利用本发明的控制装置，控制电脑荧幕中游标的示意图。图2B:是本发明的软体物件控制装置的电路结构示意图。图3:是本发明的一种移动软体物件的控制方法流程图。图4:是本发明中特征点失效旗标或杂讯干扰旗标设立的流程图。图5:是本发明中产生最终水平位移值与最终垂直位移值的流程图。
图6:是本发明中产生最终移动方向值与更新方向容许范围值的流程图。
具体实施方式
请参阅图2，图2A是本发明的软体物件控制装置的操作示意图。与先前技艺 不同的是，本发明的控制装置不需要在一实体平面上移动，即可以达成控制软体物 件移动的效果。例如荧幕10中的软体物件16原先所在的位置为B，而通过本发明 的控制装置18于空间中位置A移动至A'后，软体物件16即从原先所在的位置B 移动至B'。而且控制装置18不需如同鼠标需要在一实体桌面上移动，而可在三 度空间中任意移动。
图2B是本发明的软体物件控制装置的一电路图。该控制装置20包含一可移动 的影像撷取模组21、 一侦测特征点模组22、 一追踪及验证模组23、与一引导模组 24。该可移动的影像撷取模组21通过移动以撷取数个影像；而侦测特征点模组22 系依据该数个影像产生一组影像特征；该追踪及验证模组23依据该组影像特征与 一预存参考特征，进而产生该软体物件的一组预估移动参数；最后引导模组24则 依据该组预估移动参数与一预存惯性参数以产生该软体物件的一组最终移动参数， 其中该引导模组24并依据该组最终移动参数更新该预存惯性参数。
其中影像撷取模组21可以是一 CCD影像撷取装置或一 CMOS影像撷取装置。目 前一般手机几乎都配备照相模组，因此非常适合成为本发明的使用。影像撷取装置 21可以通过移动连续撷取周遭环境的串流影像。该侦测特征点模组22则可以利用 影像撷取装置21所撷取的串流影像，并从这些串流影像做前置处理以产生影像特 征。例如侦测特征点模组22可以利一边缘侦测演算法从串流影像中决定一个或数 个影像特征；如为增加准确度，还可以依据垂直或水平方向，分成一个或数个产生 水平特征点与垂直特征点。
追踪及验证模组23依据该组影像特征与一预存参考特征，进而产生该软体物 件的一组预估移动参数。为增加准确度，该预存参考特征系由该侦测特征点模组 22周期性地更新，例如侦测特征点模组22可周期性的寻找一至数个水平参考特征 与垂直参考特征并储存。追踪及验证模组23用来追踪特征点位置及验证特征点的 有效性，追踪及验证模组23分析与比对特征点与周遭环境的特性，例如串流影 像的杂讯，得出影像撷取装置与周遭环境初步的相对运动(motion)。该组预估移动参数可包含一预估移动方向值、 一预估水平位移值、 一预估垂直 位移值与一组控制旗标。例如，倘若原先预存参考特征中有一参考特征点在一第一 位置，而之后该参考点亦存在该组影像特征中且变成在一第二位置，通过比对即可 产生中间的预估移动量与方向，即得出影像撷取装置与周遭环境初步的相对运动 (motion)。控制旗标可以是特征点失效旗标或者杂讯干扰旗标，例如，追踪及验证
模组23可在一预定搜寻范围的分析验证特征点是否存在，若特征点不在搜寻范围 的内则重新侦测特征点并设定新的搜寻范围，及设立特征点失效旗标。追踪及验证 模组23还可判断特征点是否受到杂讯干扰，若是受到杂讯干扰则设立杂讯干扰旗 标。引导模组24则依据该组预估移动参数与一预存惯性参数以产生该软体物件的 一组最终移动参数。引导模组24主要是接收预估移动参数(例如欲估运动位移或 速度、运动方向与特征失效旗标及杂讯干扰旗标)，并依据预存惯性参数(可包含 使用者习性和游标运动惯性)，转化为最后移动的结果使其拥有人性化的特性，例 如软体物件移动的高敏感度及顺畅性，最后则得到软体物件移动的速度与方向。例如，该预存惯性参数包含一先前水平位移值与一先前垂直位移值，该引导模 组24依据预估水平位移值、预估垂直位移值、控制旗标内容，与先前水平位移值 与先前垂直位移值，即可产生该组最终移动参数中的一最终水平位移值与一最终垂 直位移值。举例而言，如特征点没有失效或者是杂讯干扰可忍受而未设立杂讯干扰 旗标时，引导模组24则判断现在速度或位移有无在预定规范之内。若在预定规范 之内则利用此速度或位移来控制软体物件，若不在规范之内则修正移动速度或位 移，并利用修正后的速度或位移控制软体物件。在一实施例中，预定规范可以如下(a)倘若特征点失效旗标被设定，该最终 水平位移值设为该先前水平位移值且该最终垂直位移值设为该先前垂直位移值；(b) 倘若特征点失效旗标未被设定，且该预估水平位移值与该预估垂直位移值均介于一 预设最大位移值(可代表软体物件于一轨道中移动的最高速度)与一预设最小位移 值(可代表软体物件于一轨道中移动的最小摩擦力)之间，该最终水平位移值设为该 预估水平位移值且该最终垂直位移值设为该预估垂直位移值；(c)倘若特征点失效 旗标未被设定，且该预估水平(或垂直)位移值大于该预设最大位移值，该最终水平 (或垂直)位移值设为该先前水平(或垂直)位移值；(d)倘若特征点失效旗标未被设 定，且该预估水平(或垂直)位移值小于该预设最小位移值，该最终水平(或垂直) 位移值设为0。易言之，若特征点失效，则利用过去的移动资讯归纳出最终的移动 速度。另外，该预存惯性参数包含一方向容许范围值，该引导模组24可依据该预估 移动方向值与该方向容许范围值，产生该组最终移动参数中的一最终移动方向值。 例如，如果该预估移动方向值在该方向容许范围值之内，则以该预估移动方向当成 最终移动方向值；反之，如果该预估移动方向值超出该方向容许范围值，则以该方 向容许范围的极限值当成最终移动方向值。为随时更新操作者的使用惯性，引导模组24于产生该最终水平位移值与该最 终垂直位移值后，以该最终水平位移值与该最终垂直位移值分别取代该先前水平位
移值与该先前垂直位移值。易言之，每次移动后随即更新先前水平位移值与先前垂 直位移值，并以目前最终水平位移值与该最终垂直位移值取代。同时，引导模组24也可依据该最终水平位移值、该最终垂直位移值、该先前水平位移值与该先前 垂直位移值，变大或縮小该方向容许范围值。引导模组24利用最终的移动速度或 位移大小来判别移动方向所允许的范围，速度或位移越大此范围越小，速度或位移 越小此范围越大。是以，引导模组24可接收外部资讯包含影像处理虚拟物体的资讯，并配合内 部资讯包含使用者习性、虚拟物体运动惯性、抵抗杂讯干扰的稳定度与智能化行径 轨迹预测，让使用者与电脑以共同合作的方式来达到流畅的控制荧幕上的虚拟物 件。图2B的软体物件控制装置中，更可以包含一传输模组25与一显示模组26。 传输模组25用以传送该组最终移动参数，而显示模组26则接收该组最终移动参数， 并依据该组最终移动参数于一荧幕中移动该软体物件。其中该传输模组25可以是 一无线传输装置或一有线传输装置，利用有线或无线的传输方式传送该组最终移动 参数。无线传输装置可以是利用红外线、蓝芽、WiFi等传输技术，而有线传输装 置可以是利用USB、 RS232等传输技术。 一般配置有照相功能手机大致配有红外线、 蓝芽、WiFi或USB等功能，因此装设有本发明的照相功能手机，通过于空间中位 置A移动至A'后，即可以控制荧幕20中的软体物件16原先所在的位置为B移动 至B'。当然，荧幕20也可以照相功能手机自己的荧幕或者是外界的电脑、电视 等荧幕。请参阅图3，图3是本发明的一种软体物件的移动控制方法，该控制方法包含(a) 撷取数个影像；(b) 依据该数个影像产生一组影像特征；(c) 依据该组影像特征与一预存参考特征，产生该软体物件的一组预估移动参数；(d) 依据该组预估移动参数与一预存惯性参数，产生该软体物件的一组最终移 动参数；以及(e) 依据该组最终移动参数更新该预存惯性参数。第(b)步骤可通过移动影像撷取装置来连续撷取周遭环境的数个影像。第(b) 步骤可以利用一边缘侦测演算法从撷取到的数个影像中，决定一个或数个影像特 征；而影像特征还可以依据垂直或水平方向，分成一个或数个产生水平特征点与垂 直特征点。为增加准确度，第(c)步骤更包含周期性地更新该预存参考特征。第(c)步骤中该组预估移动参数包含一预估移动方向值、 一预估水平位移值、 一预估垂直位移值与一控制旗标，而控制旗标可以是特征点失效旗标或杂讯干扰旗
标。请参阅图4，图4是本发明中特征点失效旗标或杂讯干扰旗标设立的流程图，通 过预存参考特征与该组影像特征比较后，在预定搜寻范围的分析验证特征点是否存 在，若特征点不在搜寻范围的内则重新侦测特征点并设定新的搜寻范围，并设立特 征点失效旗标。另外如果特征点若是受到过大杂讯干扰，则设立杂讯干扰旗标。第(d)步骤可依据该预估水平位移值、该预估垂直位移值、该控制旗标与该预 存惯性参数，产生该组最终移动参数中的一最终水平位移值与一最终垂直位移值。 请参阅图5，图5是本发明中产生最终水平位移值与最终垂直位移值的流程图，第 (d)步骤判断现在速度或位移有无在预定规范之内。若在规范之内则利用此速度或 位移来控制软体物件，若不在规范之内则修正移动速度或位移，并利用修正后的速 度或位移控制软体物件。例如，该预存惯性参数包含一先前水平位移值与一先前垂 直位移值，倘若特征点失效旗标被设定，该最终水平位移值设为该先前水平位移值 且该最终垂直位移值设为该先前垂直位移值。倘若特征点失效旗标未被设定，且该 预估水平位移值与该预估垂直位移值均介于一预设最大位移值(可代表软体物件于 一轨道中移动的最高速度)与一预设最小位移值(可代表软体物件于一轨道中移动 的最小摩擦力)之间，该最终水平位移值设为该预估水平位移值且该最终垂直位移 值设为该预估垂直位移值。倘若特征点失效旗标未被设定，且该预估水平(或垂直) 位移值大于该预设最大位移值，该最终水平(或垂直)位移值设为该先前水平(或垂 直)位移值。倘若特征点失效旗标未被设定，且该预估水平(或垂直)位移值小于该 预设最小位移值，该最终水平(或垂直)位移值设为O。易言之，若特征点失效，则 利用过去的移动资讯归纳出最终的移动速度。于产生该最终水平位移值与该最终垂 直位移值后，其中第(e)步骤系以该最终水平位移值与该最终垂直位移值分别更新 该先前水平位移值与该先前垂直位移值。另外，该预存惯性参数包含一方向容许范围值，第(d)步骤可依据该预估移动 方向值与该方向容许范围值，产生该组最终移动参数中的一最终移动方向值。请参 阅图6，图6系本发明中产生最终移动方向值与更新方向容许范围值的流程图，如 果该预估移动方向值在该方向容许范围值之内，则以该预估移动方向值当成最终移 动方向值；反之，如果该预估移动方向值超出该方向容许范围值，则以该方向容许 范围的极限值当成最终移动方向值。第(e)步骤依据该最终水平位移值、该最终垂 直位移值、该先前水平位移值与该先前垂直位移值，更新该方向容许范围值。第(e) 步骤利用最终的移动速度或位移大小来判别移动方向所允许的范围，速度或位移越 大此范围越小，速度或位移越小此范围越大。例如最终位移值是大于先前位移值时， 则縮小方向容许范围值，反之则放大方向容许范围值。于产生该组最终移动参数后(包含最终水平位移值、最终垂直位移值与最终移 动方向值)，本发明的控制方法更包含 (f) 传送该组最终移动参数；以及(g) 依据该组最终移动参数于一显示荧幕中移动该软体物件。藉此可控制一显示荧幕中软体物件的移动。其中第(f)步骤可以利用有线或无线的传输方式传送该组最终移动参数。无线传输可以是利用红外线、蓝芽、 IEEE802. ll无线传输协定等传输技术，而有线传输可以是利用USB、 RS232等传输技术。于收到最终移动参数后即可以控制荧幕20中的软体物件16原先所在的位置 为B移动至B'。通过以上较佳具体实施例的详述，系希望能更加清楚描述本发明的特征与精 神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地， 其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的 范畴内。
权利要求
1. 一种软体物件的控制装置，用以控制该软体物件的移动，该控制装置包含 一可移动的影像撷取模组，通过移动以撷取数个影像； 一侦测特征点模组，依据该数个影像产生一组影像特征；一追踪及验证模组，依据该组影像特征与一预存参考特征，产生该软体物件的 一组预估移动参数；以及一引导模组，依据该组预估移动参数与一预存惯性参数，以产生该软体物件的 一组最终移动参数；其中该引导模组依据该组最终移动参数更新该预存惯性参数。
2. 如权利要求1的控制装置，其特征在于，该预存参考特征是由该侦测特征点 模组周期性地更新。
3. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，该侦测特征点模组依据一边缘 侦测演算法，产生该组影像特征中的一水平特征与一垂直特征。
4. 如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，该组预估移动参数包含一预估 移动方向值、 一预估水平位移值、 一预估垂直位移值与一组控制旗标，该引导模组 依据该预估水平位移值、该预估垂直位移值、该组控制旗标与该预存惯性参数，产 生该组最终移动参数中的一最终水平位移值与一最终垂直位移值。
5. 如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，该预存惯性参数包含一先前水 平位移值与一先前垂直位移值，该引导模组于产生该最终水平位移值与该最终垂直 位移值后，以该最终水平位移值与该最终垂直位移值分别更新该先前水平位移值与 该先前垂直位移值。
6. 如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，该预存惯性参数包含一方向容 许范围值，该引导模组依据该预估移动方向值与该方向容许范围值，产生该组最终 移动参数中的一最终移动方向值。
7. 如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，该引导模组依据该最终水平位 移值、该最终垂直位移值、该先前水平位移值与该先前垂直位移值，更新该方向容 许范围值。
8. 如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，该预存惯性参数包含一方向容 许范围值，其中第(d)步骤依据该预估移动方向值与该方向容许范围值，产生该组 最终移动参数中的一最终移动方向值。
9. 如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，第(e)步骤依据该最终水平位移 值、该最终垂直位移值、该先前水平位移值与该先前垂直位移值，更新该方向容许范围值。
10. 如权利要求l所述的控制装置，更包含 一传输模组，用以传送该组最终移动参数；以及一显示模组，接收该组最终移动参数，并依据该组最终移动参数于一荧幕中移 动该软体物件。
11. 权利要求10所述的控制装置，其中该传输模组系一无线传输装置或一有线 传输装置。
12. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，影像撷取模组系一CCD影像撷 取装置或一CMOS影像撷取装置。
13. —种软体物件的移动控制方法，该控制方法包含(a) 撷取数个影像；(b) 依据该数个影像产生一组影像特征；(c) 依据该组影像特征与一预存参考特征，产生该软体物件的一组预估移动参似m数；(d) 依据该组预估移动参数与一预存惯性参数，产生该软体物件的一组最终移 动参数；以及(e) 依据该组最终移动参数更新该预存惯性参数。
14. 如权利要求13的控制方法，其特征在于，第(c)步骤更包含周期性地更新 该预存参考特征。
15. 如权利要求14所述的控制方法，其中第(b)步骤依据一边缘侦测演算法与该 数个影像，产生该组影像特征中的一水平特征与一垂直特征。
16. 如权利要求15项所述的控制方法，其特征在于，该组预估移动参数包含一 预估移动方向值、 一预估水平位移值、 一预估垂直位移值与一控制旗标，其中第(d) 步骤依据该预估水平位移值、该预估垂直位移值、该控制旗标与该预存惯性参数， 产生该组最终移动参数中的一最终水平位移值与一最终垂直位移值。
17. 如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，该控制旗标是由预存参考特 征与该组影像特征比较后而产生。
18. 如权利要求17所述的控制方法，其特征在于，该预存惯性参数包含一先前 水平位移值、 一先前垂直位移值、 一预设最大位移值与一预设最小位移值，(dl)倘若该控制旗标被设定，该最终水平位移值设为该先前水平位移值且该 最终垂直位移值设为该先前垂直位移值；(d2)倘若该控制旗标未被设定，且该预估水平位移值与该预估垂直位移值均 介于该预设最大位移值与该预设最小位移值之间，该最终水平位移值设为该预估水 平位移值且该最终垂直位移值设为该预估垂直位移值；(d3)倘若该控制旗标未被设定，且该预估水平位移值大于该预设最大位移值， 该最终水平位移值设为该先前水平位移值；(d4)倘若该控制旗标未被设定，且该预估垂直位移值大于该预设最大位移值， 该最终垂直位移值设为该先前垂直位移值；(d5)倘若该控制旗标未被设定，且该预估水平位移值小于该预设最小位移值， 该最终水平位移值设为0;以及(d6)倘若该控制旗标未被设定，且该预估垂直位移值小于该预设最大位移值， 该最终垂直位移值设为0。
19. 如权利要求18所述的控制方法，其特征在于，于产生该最终水平位移值与 该最终垂直位移值后，其中第(e)步骤以该最终水平位移值与该最终垂直位移值分 别更新该先前水平位移值与该先前垂直位移值。
20. 如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，更包含(f) 传送该组最终移动参数；以及(g) 依据该组最终移动参数于一显示荧幕中移动该软体物件。
全文摘要
一种软体物件的控制装置，用以控制该软体物件于一显示荧幕中的移动，该控制装置包含一可移动的影像撷取模组、一侦测特征点模组、一追踪及验证模组、与一引导模组。该可移动的影像撷取模组通过移动以撷取数个影像；而侦测特征点模组系依据该数个影像产生一组影像特征；该追踪及验证模组依据该组影像特征与一预存参考特征，进而产生该软体物件的一组预估移动参数；最后引导模组则依据该组预估移动参数与一预存惯性参数以产生该软体物件的一组最终移动参数，其中该引导模组并依据该组最终移动参数更新该预存惯性参数。
文档编号G06F3/033GK101145088SQ20061012736
公开日2008年3月19日 申请日期2006年9月15日 优先权日2006年9月15日
发明者李嘉晃, 林建良, 黄明超 申请人:李嘉晃