专利名称：利用暂存图像的基于图像的坐标输入装置及方法
技术领域：
本发明是关于一种基于图像的坐标输入装置及方法(image-based coordinate input apparatus and method)，并且特别地，本发明是关于一种利用暂存的图像并基于图 像的坐标输入装置及方法。
背景技术：
由于触控式屏幕(touch screen)能让操作者直觉地通过接触方式进行相对显示 器的坐标输入的优点，触控式屏幕已成为现今显示器常见配置的输入装置。触控式屏幕已 广泛地应用于各类具有显示器的电子产品中，例如，监视器、笔记本型计算机、平板计算机、 自动柜员机、销售点终端机、游客导览系统、工业控制系统，等。除了传统电阻式、电容式等操作者必须接触的触控屏幕外，利用图像撷取元件 (image capturing device)让操作者无需真正接触到显示器的坐标输入方式也已被采 用。利用图像撷取元件的基于图像的坐标输入方法的相关先前技术请见美国专利公告号第 4，507，557号专利，在此不多做赘述。随着通过触控屏幕执行多点输入的趋势，基于图像的坐标输入方法也有能执行多 点输入的发展，相关先前技术请见美国专利公告号第7，411，575号专利。然而，基于图像的 坐标输入方法若要实时判断多点输入的坐标必须有充足的运算资源。此外，基于图像的坐标输入方法极有可能在一检测时间间隔内，因多点输入的坐 标相当接近，而无法实时判断、区分这些点的坐标位置。因此，本发明的一范畴旨在提供一种基于图像的坐标输入装置及方法。并且特别 地，根据本发明的基于图像的坐标输入装置及方法是利用暂存的图像来判断多点输入的坐 标位置。藉此，在充足的运算资源或无法实时判断、区分多点输入的坐标位置等情况下，根 据本发明的基于图像的坐标输入装置及方法仍能回溯暂存的图像，进而判断多点输入的坐 标位置。
发明内容
根据本发明的一较佳具体实施例的基于图像的坐标输入装置，其用以检测在检测 Β ^ δ] (detecting interval) ftN^X^ (object) ^ ^^ΛΙΚ^； (coordinate input region)上的位置，其中N等于1或2。根据本发明的基于图像的坐标输入装置包含第一图 像撷取元件、第二图像撷取元件、暂存器(buffer)以及处理单元(processing unit)。第一 图像撷取元件被安置在坐标输入区域的周围的第一位置，并且用以自检测时间间隔的启始 时间点起撷取关于N个对象以及坐标输入区域的周围的背景的连续的第一图像。第二图像 撷取元件被安置在坐标输入区域的周围的第二位置，并且用以自检测时间间隔的启始时间 点起撷取关于N个对象以及坐标输入区域的周围的背景的连续的第二图像。暂存器分别电 连接至第一图像撷取元件以及第二图像撷取元件。暂存器用以暂存该等连续的第一图像以 及该等连续二图像。处理单元电连接至暂存器。处理单元用以取得该等连续的第一图像以及该等连续的第二图像。处理单元并且根据该等第一图像及/或该等第二图像判断一变异 (variation)。处理单元并且根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算N个对象在 检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置。根据本发明的一较佳具体实施例的基于图像的坐标输入方法，其用以检测在检测 时间间隔N个对象在坐标输入区域上的位置，其中N等于1或2。根据本发明的基于图像 的坐标输入方法首先是于第一视野处，自检测时间间隔的启始时间点起撷取关于N个对象 以及坐标输入区域的周围的背景的连续的第一图像。接着，根据本发明的基于图像的坐标 输入方法是于不同于第一视野的第二视野处，自检测时间间隔的启始时间点起撷取关于N 个对象以及坐标输入区域的周围的背景的连续的第二图像。接着，根据本发明的基于图像 的坐标输入方法是暂存该等连续的第一图像以及该等连续二图像。接着，根据本发明的基 于图像的坐标输入方法是根据该等暂存的第一图像及/或该等暂存的第二图像，判断一变 异。最后，根据本发明的基于图像的坐标输入方法是根据该变异、该等第一图像以及该等第 二图像计算N个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置。于一具体实施例中，该变异指示N个对象在该等第一图像或该等第二图像上的投 影随着时间扩张。在此情况下，根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像，两个对象在 检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置被判断、计算而得。于一具体实施例中，该变异指示N个对象在该等第一图像或该等第二图像上的投 影从一个暗块变成两个暗块。在此情况下，根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像， 两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置被判断、计算而得。于一具体实施例中，该等第一图像以及该等第二图像即提供两组候选位置供计 算。该变异指示两组候选位置中一组候选位置中的一个位置大体上随着时间静止。在此 情况下，根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像，具有静止位置的该组候选位置被判 断、计算为两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置。于一具体实施例中，该等第一图像以及该等第二图像即提供两组候选位置供计 算。该变异指示两组候选位置中一组候选位置中的相关的几何参数大体上随着时间不变。 在此情况下，根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像，具有不变的几何参数的该组候 选位置被判断、计算为两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置。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是根据本发明的一较佳具体实施例的基于图像的坐标输入装置的架构示意 图。图2是示意地绘示TO及Tl两时间点所撷取的图像案例，并且于此案例中，图像上 的投影随着时间扩张。图3是示意地绘示TO及Tl两时间点所撷取的图像案例，并且于此案例中，随着时 间图像上的投影从一个暗块变成两个暗块。图4是示意地标示TO及Tl两时间点坐标输入区域上的候选位置，并且于此案例 中，位置Ml大体上随着时间静止。[oo18] 图5是示意地标示To及Tl两时间点坐标输入区域上的候选位置，并且于此案例中，位置Ml与位置M2之间形成的向量大体上随着时间不变。[oo19] 图6是根据本发明的一较佳具体实施例的基于图像的坐标输入方法的流程图。
[主要元件标号说明]
l基于图像的坐标输入装置lo标输入区域
102坐标输入区域的周围11边框
12第一图像撷取元件13回复反射元件
14第二图像撷取元件16暂存器
18处理单元Pl1P2位置
2坐标输入方法$20一$28流程步骤具体实施方式
本发明提供一种基于图像的坐标输入装置及方法。并且特别地，根据本发明的基于图像的坐标输入装置及方法是利用暂存的图像来判断多点输入的坐标位置。藉此，在没有充足的运算资源或无法实时判断1区分多点输入的坐标位置等情况下，根据本发明的基于图像的坐标输入装置及方法仍能回溯暂存的图像，进而判断多点输入的坐标位置。以下通过对判断1区分两点输入的较佳具体实施例的详细说明，藉以充分解说关于本发明的多点输入的特征1精神1优点以及实施上的可行性。
请参阅图l，图l是根据本发明的一较佳具体实施例的基于图像的坐标输入装置l的架构示意图。根据本发明的基于图像的坐标输入装置l用以检测在检测时间间隔内N个对象(例如，手指1指示笔，等)在坐标输入区域lo上的位置(Pl1P2)，其中N等于l或2。
如图l所示，根据本发明的基于图像的坐标输入装置l包含第一图像撷取元件121第二图像撷取元件141暂存器16以及处理单元18。i-0030] 同样示于图l，根据本发明的基于图像的坐标输入装置l并且包含隆起并且环绕坐标输入区域lo的边框11。第一图像撷取元件12被安置在坐标输入区域lo的周围102的第一位置，如图l所示边框11的左上角隅处。第二图像撷取元件14被安置在坐标输入区域lo的周围102的第二位置，如图l所示边框11的右上角隅处。如同传统的基于图像的坐标输入装置一般，根据本发明的基于图像的坐标输入装置l并且包含分别装设在左上角隅及右上角隅的点光源(未绘示于图l中)。于此架构中，根据本发明的基于图像的坐标输入装置l并且包含装设在边框11三个内缘的回复反射元件([eCt[。一[efleCtiVe deViCe)13，用以回复反射安置在左上角隅处点光源发射的光线至第一图像撷取元件12以及回复反射安置在右上角隅处点光源发射的光线至第二图像撷取元件14，进而让第一图像撷取元件12与第二图像撷取元件14能撷取关于坐标输入区域lo的周围102的背景的图像以及对象在图像上的投影。此外，关于基于图像的坐标输入装置的先前技术，已有多种不同光源型态1反射元件与导光元件的设计方案被提出。例如，在坐标输入区域的周围的三个内缘安置线光源以取代点光源而无需回复反射元件的设计。需强调的是，根据本发明的基于图像的坐标输入装置及方法皆可以实施于采用上述各种光源1反射元件与导光元件设计的基于图像的坐标输入装置。i-0031] 特别地，第一图像撷取元件12用以自检测时间间隔的启始时间点起撷取关于N个对象以及坐标输入区域10的周围102的背景的连续的第一图像。同样地，第二图像撷取元 件14用以自检测时间间隔的启始时间点起撷取关于N个对象以及坐标输入区域10的周围 102的背景的连续的第二图像。暂存器16分别电连接至第一图像撷取元件12以及第二图像撷取元件14。暂存器 16用以暂存该等连续的第一图像以及该等连续二图像。处理单元18电连接至暂存器16。处理单元18用以取得该等连续的第一图像以及 该等连续的第二图像。处理单元18并且根据该等第一图像及/或该等第二图像判断一变 异。处理单元18并且根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算N个对象在检测时 间间隔内在坐标输入区域10上的位置。针对N个对象为两个对象并依序落在坐标输入区域10上且两个对象的位置相当 接近的情况，于一具体实施例中，该变异指示N个对象在该等第一图像或该等第二图像上 的投影随着时间扩张。例如，如图2所示，TO时间点成像图像(第一图像或第二图像)上 的投影的宽度为ΔΧι，Tl时间点同样成像图像上的投影位置未移动且其的宽度为Δχ2，处 理单元18将判断出成像图像的投影随着时间扩张。在此情况下，根据该变异、该等第一图 像以及该等第二图像，两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域10上的位置被判断、计 算而得。在此强调，上述通过投影随着时间扩张对两点输入的判断也适用于对两点以上的 输入。针对N个对象为两个对象并同时或依序落在坐标输入区域10上且两个对象的位 置相当接近的情况，于一具体实施例中，该变异指示N个对象在该等第一图像或该等第二 图像上的投影从一个暗块变成两个暗块。例如，如图3所示TO时间点成像图像(第一图像 或第二图像)上的投影为一个暗块，Tl时间点同样成像图像上的投影则变成两个暗块。在 此情况下，根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像，两个对象在检测时间间隔内在坐 标输入区域10上的位置被判断、计算而得。在此强调，上述通过投影的暗块数目的变化对 两点输入的判断也适用于对两点以上的输入。针对N个对象为且运算资源不足以实时判断、区分落在坐标输入区域10上的两个 对象的位置的情况，于一具体实施例中，该等第一图像以及该等第二图像即提供两组候选 位置供计算。该变异指示两组候选位置中一组候选位置中的一个位置大体上随着时间静 止。例如，如图4所示在T 0时间点有两组候选位置(M1to，M2to)以及(M;3TO，M4TO)，在Tl时 间点，同样有两组候选位置(M1T1，M2T1)以及(M3T1,M4T1)0特别地，MIto与Mln坐标相同。通 过回溯该等第一图像以及该等第二图像，处理单元18将判断出位置Ml随着时间静止。在 此情况下，根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像，具有静止位置的该组候选位置被 判断、计算为两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域10上的位置，例如图4中(M1to， M2T0)。在此强调，上述通过候选位置中的一个位置大体上随着时间静止对两点输入的判断 也适用于对两点以上的输入。针对运算资源不足以实时判断、区分落在坐标输入区域10上的两个对象的位置 的情况，于一具体实施例中所示，该等第一图像以及该等第二图像即提供两组候选位置供 计算。该变异指示两组候选位置中一组候选位置中的相关的几何参数大体上随着时间不 变。例如，如图5所示在TO时间点有两组候选位置(M1T0,M2T0)以及(M3TQ，M4TO)，在Tl时间 点，同样有两组候选位置(M1T1,M2T1)以及(M3T1，M4T1)。MItq与Μ2Τ(1之间形成的向量V1，M;3tq与M4TQ之间形成的向量V2，Mln与112 之间形成的向量VI’，M3T1与M4T1之间形成的向量 V2’。特别地，Vl与VI’之间的相异甚小，V2与V2’之间则有明显的差异。在此情况下，根 据该变异、该等第一图像以及该等第二图像，具有不变的几何参数的该组候选位置被判断、 计算为两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域10上的位置，例如图5中(M1to，M2T0)。 在此强调，上述通过候选位置中的一组候选位置中的一相关的几何参数大体上随着时间不 变对两点输入的判断也适用于对两点以上的输入。于实际应用中，一组候选位置中被应用 来判断的相关几何参数，除了一组候选位置之间的向量外，也可采用一组候选位置之间的 距离等几何参数。请参阅图6，图6是绘示根据本发明的一较佳具体实施例的基于图像的坐标输入 方法2的流程图。根据本发明的基于图像的坐标输入方法2用以检测在检测时间间隔N个 对象在坐标输入区域上的位置，其中N等于1或2。如图6所示，根据本发明的基于图像的坐标输入方法2首先是同时执行步骤S20 及步骤S22。于步骤S20中，于第一视野处，关于N个对象以及坐标输入区域的周围的背景 的连续的第一图像是自检测时间间隔的启始时间点起撷取。于步骤S22中，于不同于第一 视野的第二视野处，关于N个对象以及坐标输入区域的周围的背景的连续的第二图像是自 检测时间间隔的启始时间点起撷取。接着，根据本发明的基于图像的坐标输入方法2是执行步骤S24，暂存该等连续的 第一图像以及该等连续二图像。接着，根据本发明的基于图像的坐标输入方法2是执行步骤S26，根据该等暂存的 第一图像及/或该等暂存的第二图像，判断一变异。最后，根据本发明的基于图像的坐标输入方法2是执行步骤S28，根据该变异、该 等第一图像以及该等第二图像计算N个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置。于一具体实施例中，于步骤S^判断的该变异指示N个对象在该等第一图像或该 等第二图像上的投影随着时间扩张。并且，于步骤S^两个对象在检测时间间隔内在坐标 输入区域上的位置是根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算而得。在此强调，上 述通过投影随着时间扩张对两点输入的判断也适用于对两点以上的输入。于一具体实施例中，于步骤S^判断的该变异指示N个对象在该等第一图像或该 等第二图像上的投影从一个暗块变成两个暗块。并且，于步骤S^两个对象在检测时间间 隔内在坐标输入区域上的位置是根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算而得。 在此强调，上述通过投影的暗块数目的变化对两点输入的判断也适用于对两点以上的输 入。于一具体实施例中，该等第一图像以及该等第二图像提供两组候选位置供计算、 判断。于步骤S^判断的该变异指示两组候选位置中一组候选位置中的一个位置大体上随 着时间静止。并且，于步骤S^具有静止位置的该组候选位置是根据该变异、该等第一图像 以及该等第二图像计算为两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置。在此强 调，上述通过候选位置中的一个位置大体上随着时间静止对两点输入的判断也适用于对两 点以上的输入。于一具体实施例中，该等第一图像以及该等第二图像提供两组候选位置供计算、 判断。于步骤S^判断的该变异指示两组候选位置中一组候选位置中的相关的几何参数大体上随着时间不变。并且，于步骤S^具有不变的几何参数的该组候选位置是根据该变异、 该等第一图像以及该等第二图像计算为两个对象在检测时间间隔内在坐标输入区域上的 位置。在此强调，上述通过候选位置中的一组候选位置中的一相关的几何参数大体上随着 时间不变对两点输入的判断也适用于对两点以上的输入。于实际应用中，一组候选位置中 被应用来判断的相关几何参数可以是一组候选位置之间的向量、距离等几何参数。综上所述，根据本发明的基于图像的坐标输入装置及方法可以在没有充足的运算 资源或无法实时判断、区分多点输入的坐标位置等情况下，利用回溯暂存的图像，进而判断 多点输入的坐标位置。通过以上较佳具体实施例的详述，是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权利要求范围的范畴内。因此， 本发明所申请的权利要求范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖 所有可能的改变以及具相等性的安排。
权利要求
1.一种基于图像的坐标输入装置，该基于图像的坐标输入装置用以检测在一检测时间 间隔内N个对象在一坐标输入区域上的位置，N等于1或2，该基于图像的坐标输入装置包 含一第一图像撷取元件，该第一图像撷取元件被安置在该坐标输入区域的周围的一第一 位置，该第一图像撷取元件用以自该检测时间间隔的启始时间点起撷取关于该N个对象及 该坐标输入区域的周围的一背景的连续的第一图像；一第二图像撷取元件，该第二图像撷取元件被安置在该坐标输入区域的周围的一第二 位置，该第二图像撷取元件用以自该检测时间间隔的启始时间点起撷取关于该N个对象及 该坐标输入区域的周围的该背景的连续的第二图像；一暂存器，该暂存器分别电连接至该第一图像撷取元件以及该第二图像撷取元件，该 暂存器用以暂存该等连续的第一图像以及该等连续的第二图像；以及一处理单元，该处理单元电连接至该暂存器，该处理单元用以取得该等连续的第一图 像以及该等连续的第二图像，该处理单元并且根据该等第一图像及/或该等第二图像判断 一变异，该处理单元并且根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算该N个对象在 该检测时间间隔内在该坐标输入区域上的位置。
2.根据权利要求1所述的基于图像的坐标输入装置，其中该变异指示该N个对象在该 等第一图像或该等第二图像上的投影随着时间扩张，并且该处理单元根据该变异、该等第 一图像以及该等第二图像计算该两个对象在该检测时间间隔内在该坐标输入区域上的位 置。
3.根据权利要求1所述的基于图像的坐标输入装置，其中该变异指示该N个对象在该 等第一图像或该等第二图像上的投影从一个暗块变成两个暗块，并且该处理单元根据该变 异、该等第一图像以及该等第二图像计算该两个对象在该检测时间间隔内在该坐标输入区 域上的位置。
4.根据权利要求1所述的基于图像的坐标输入装置，其中该等第一图像以及该等第二 图像提供两组候选位置供该处理单元的计算，该变异指示该两组候选位置中一组候选位置 中的一个位置大体上随着时间静止，并且该处理单元根据该变异、该等第一图像以及该等 第二图像计算具有该静止位置的该组候选位置为该两个对象在该检测时间间隔内在该坐 标输入区域上的位置。
5.根据权利要求1所述的基于图像的坐标输入装置，其中该等第一图像以及该等第二 图像提供两组候选位置供该处理单元的计算，该变异指示该两组候选位置中一组候选位置 中的一相关的几何参数大体上随着时间不变，并且该处理单元根据该变异、该等第一图像 以及该等第二图像计算具有该不变的几何参数的该组候选位置为该两个对象在该检测时 间间隔内在该坐标输入区域上的位置。
6.根据权利要求5所述的基于图像的坐标输入装置，其中该组候选位置的相关的几何 参数是该组候选位置之间的一向量或一距离。
7.一种基于图像的坐标输入方法，该基于图像的坐标输入装置用以检测在一检测时间 间隔N个对象在一坐标输入区域上的位置，N等于1或2，该基于图像的坐标输入装置包含(a)于一第一视野处，自该检测时间间隔的启始时间点起撷取关于该N个对象及该坐 标输入区域的周围的一背景的连续的第一图像；(b)于不同于该第一视野的一第二视野处，自该检测时间间隔的启始时间点起撷取关 于该N个对象及该坐标输入区域的周围的该背景的连续的第二图像；(c)暂存该等连续的第一图像以及该等连续二图像；(d)根据该等暂存的第一图像及/或该等暂存的第二图像，判断一变异；以及(e)根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算该N个对象在该检测时间间隔 内在该坐标输入区域上的位置。
8.根据权利要求7所述的基于图像的坐标输入方法，其中于步骤(d)判断的该变异指 示该N个对象在该等第一图像或该等第二图像上的投影随着时间扩张，并且于步骤(e)该 两个对象在该检测时间间隔内在该坐标输入区域上的位置是根据该变异、该等第一图像以 及该等第二图像计算而得。
9.根据权利要求7所述的基于图像的坐标输入方法，其中于步骤(d)判断的该变异指 示该N个对象在该等第一图像或该等第二图像上的投影从一个暗块变成两个暗块，并且于 步骤(e)该两个对象在该检测时间间隔内在该坐标输入区域上的位置是根据该变异、该等 第一图像以及该等第二图像计算而得。
10.根据权利要求7所述的基于图像的坐标输入方法，其中该等第一图像以及该等第 二图像提供两组候选位置供计算、判断，于步骤(d)判断的该变异指示该两组候选位置中 一组候选位置中的一个位置大体上随着时间静止，并且于步骤(e)具有该静止位置的该组 候选位置是根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算为该两个对象在该检测时间 间隔内在该坐标输入区域上的位置。
11.根据权利要求7所述的基于图像的坐标输入方法，其中该等第一图像以及该等第 二图像提供两组候选位置供计算、判断，于步骤(d)判断的该变异指示该两组候选位置中 一组候选位置中的一相关的几何参数大体上随着时间不变，并且于步骤(e)具有该不变的 几何参数的该组候选位置是根据该变异、该等第一图像以及该等第二图像计算为该两个对 象在该检测时间间隔内在该坐标输入区域上的位置。
12.根据权利要求11所述的基于图像的坐标输入方法，其中该组候选位置的相关的几 何参数是该组候选位置之间的一向量或一距离。
全文摘要
本发明提供一种基于图像的坐标输入装置及方法，用以检测在检测时间间隔内N个对象在坐标输入区域上的位置，其中N等于1或2。根据本发明，自检测时间间隔的启始时间点起，关于N个对象及坐标输入区域的周围的背景于第一视野处的连续的第一图像以及于第二视野处的连续的第二图像被撷取并暂存。根据本发明的装置及方法是根据暂存的连续第一图像及连续第二图像判断N个对象的数目并计算N个对象在该检测时间间隔内在坐标输入区域上的位置。
文档编号G06F3/041GK102073400SQ20091022594
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者康登杰, 萧志杰, 陈金进 申请人:广达电脑股份有限公司