专利名称：光学触控系统及方法
技术领域：
本发明是有关于一种光学触控系统及方法，且特别是有关于一种结构简单且低成本的光学触控系统及方法。
背景技术：
由于触控屏幕的操作方便且富直觉性，因此，触控屏幕大量地被应用于各种电子产品。目前，触控模块可根据感测原理区分为电阻式、电容式、超音波式及光学式触控模块。 以光学式触控模块而言，其主要为二摄影机、三反光条以及二红外线LED固定于一玻璃上结合而成的应用产品。光学式触控模块利用使用者的手指或者是触控笔等对象位在触控区内时，红外线LED发出的光线被物件遮断。如此一来，根据摄影机所接收的图像并配合算法，即可得到对象在触控区中的位置。然而，使用整片玻璃以组合成光学式触控模块通常需要较高的成本，且亦需要更精密的组装技术，导致光学式触控模块制造复杂度变高。
发明内容
本发明是有关于一种光学触控系统及方法，利用简单的结构而降低生产复杂度及成本，并利用相关的算法减少误动作的产生。根据本发明的第一方面，提出一种光学触控系统，包括一基板、一玻璃模块、二光源、三反光布、二图像感测器以及一处理模块。玻璃模块配置于基板的一侧。二光源分别配置于玻璃模块的两端。三反光布邻接配置于基板上的边缘且与玻璃模块间形成一触控区， 并用以反射二光源发出的光线。二图像感测器分别邻近二光源配置，并用以撷取触控区的图像。处理模块用以依据触控区的图像决定一触控动作是否产生。根据本发明的第二方面，提出一种光学触控方法，应用于一光学触控系统。光学触控系统包括一基板、一玻璃模块、二光源、三反光布、二图像感测器以及一处理模块。玻璃模块配置于基板的一侧。二光源分别配置于玻璃模块的两端。三反光布邻接配置于基板上的边缘且与玻璃模块间形成一触控区。二图像感测器分别邻近二光源配置。光学触控方法包括下列步骤。二图像感测器从触控区撷取得到一背景图像。处理模块定义背景图像上的一左边界及一右边界而得到一有效区域。二图像感测器从触控区撷取得到一当前图像。处理模块基于左边界及右边界上的非零像素而界定当前图像的一关注窗区域图像，并比较关注窗区域图像与一正确图像以判断玻璃模块是否形变偏移。为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1绘示依照本发明较佳实施例的光学触控系统的示意图。图2绘示依照本发明较佳实施例的光学触控系统的运作过程的一例的流程图。图3绘示依照本发明较佳实施例的背景图像的平均灰阶分布图。
图如绘示依照本发明较佳实施例的时间点t的正确图像的示意图。图4b绘示依照本发明较佳实施例的时间点(t+Ι)的关注窗区域图像的示意图。图5绘示依照本发明较佳实施例的使用高斯平滑滤波的示意图。图6a及图6b分别绘示依照本发明较佳实施例的关注窗区域图像在不同屏蔽下的示意图。图7绘示4X4屏蔽与对应的4X4反转屏蔽的示意图。图8绘示依照本发明较佳实施例的依梯度方向对能量大小作非最大值删除的示意图。图9a绘示不连续的边缘点线段的示意图。图9b绘示填补后的边缘点线段的示意图。图10绘示依照本发明较佳实施例的坐标换算的示意图。[主要元件标号说明]100 光学触控系统110:基板120 玻璃模块132、134:光源142、144、146 反光布152、154 图像感测器160 处理模块170 触控区
具体实施例方式本发明提出一种光学触控系统及方法，利用简单的结构而降低生产复杂度及成本，并利用相关的算法减少在非触控区误动作的产生。请参照图1，其绘示依照本发明较佳实施例的光学触控系统的示意图。光学触控系统100包括一基板110、一玻璃模块120、二光源132及134、三反光布142、144及146、二图像感测器152及154以及一处理模块160。玻璃模块120配置于基板110的一侧。相较于传统光学式触控模块采用整片玻璃，本发明的玻璃模块120则仅配置于基板110 —侧的非主动区域。二光源132及134分别配置于玻璃模块120的两端以发出光线。三反光布142、144及146邻接配置于基板110上的边缘且与玻璃模块120间形成一触控区170，并用以反射二光源132及134发出的光线。本发明采用三反光布142、144及 146以取代传统的反光条，如此不仅提高反射光量及整体平均灰阶而改善角落亮度不足的问题，并且节省大量成本。此外，由于本发明使用的反光布142、144及146宽度较大，故可增加玻璃模块120受外力影响时造成形变偏移的容忍度。二图像感测器152及IM分别邻近二光源132及1；34配置，并用以撷取触控区170的图像。处理模块160用以依据撷取到的触控区170的图像来决定一触控动作是否产生。请参照图2，其绘示依照本发明较佳实施例的光学触控系统的运作过程的一例的流程图。于步骤S200中，二图像感测器152及IM从触控区170各撷取一张图像而合成得到一背景图像。请参照图3，其绘示依照本发明较佳实施例的背景图像的平均灰阶分布图。处理模块160会对背景图像进行初步处理以定义背景图像上的一左边界Id1及一右边界札而得到一有效区域K，如图3所示。接着，于步骤S210中，处理模块160通过分群算法(clustering algorithms)依照数据的分布情况，将性质相似的数据分成若干个群聚并分别加以分析以降低误动作产生的机率。处理模块160初始地检测玻璃模块120是否受外力影响而导致形变偏移。其中， 二图像感测器152及巧4先从触控区170撷取得到一当前图像。处理模块160基于在当前图像中左边界Id1及右边界&上找出连续η个以上非零像素点，直到出现连续m个零像素点为止，故处理模块160得以界定当前图像的一关注窗(window of interest)区域图像。其中，η及m为预先给定的整数。然后，处理模块160比较此关注窗区域图像与一正确图像(golden image)以判断玻璃模块120是否形变偏移。请参照图如及图4b，图如绘示依照本发明较佳实施例的时间点t的正确图像的示意图，图4b绘示依照本发明较佳实施例的时间点(t+Ι)的关注窗区域图像的示意图。亦即，处理模块160将时间点t的正确图像(例如出厂前图像)作为参考图像，将时间点(t+Ι)的关注窗区域图像以区块式(block based)的绝对误差和(The sum of absolute differences)算法做点对点的区域搜寻。如此一来，处理模块160比较关注窗区域图像与正确图像间相似性的部分，即可评估玻璃模块120于出厂后是否产生形变偏移。若玻璃模块120被判断产生形变偏移(亦即超出容忍度太多)，则光学触控系统100不会被继续使用。若玻璃模块120被判断为未形变偏移，由于各撷取图像可能含有随机噪声，而随机噪声包含高斯噪声及盐巴与胡椒噪声两种型式，则处理模块160可选用高斯平滑滤波器 (Gaussian smoothing filter)对当前图像进行一低通滤波以去除高频噪声并可强化物体的边缘位置。其中，高斯平滑滤波器的方程式例如为式(1)所示的二维高斯函式，以使得每个方向的平滑程度阶相同，其中χ为像素值。
权利要求
1.一种光学触控系统，包括一基板；一玻璃模块，配置于该基板的一侧；二光源，分别配置于该玻璃模块的两端；三反光布，邻接配置于该基板上的边缘且与该玻璃模块间形成一触控区，并用以反射该二光源发出的光线；二图像感测器，分别邻近该二光源配置，并用以撷取该触控区的图像；以及一处理模块，用以依据该触控区的图像决定一触控动作是否产生。
2.根据权利要求1所述的光学触控系统，其中，该二图像感测器从该触控区撷取得到一背景图像，该处理模块定义该背景图像上的一左边界及一右边界而得到一有效区域。
3.根据权利要求2所述的光学触控系统，其中，该二图像感测器从该触控区撷取得到一当前图像，该处理模块基于该左边界及该右边界上的非零像素而界定该当前图像的一关注窗区域图像，该处理模块并比较该关注窗区域图像与一正确图像以判断该玻璃模块是否形变偏移。
4.根据权利要求3所述的光学触控系统，其中，若该玻璃模块被判断为未形变偏移，则该处理模块对该当前图像进行一低通滤波以去除高频噪声。
5.根据权利要求4所述的光学触控系统，其中，该处理模块以一反转屏蔽对该关注窗区域图像的每一个像素在以该像素为中心的一相似性搜寻范围内进行匹配以定位该关注窗区域图像的一实际面与一反射面的边缘界限，且对得到的该边缘界限进行二值化，并对二值化后的该边缘界限进行一中间值滤波以去除暗点噪声。
6.根据权利要求5所述的光学触控系统，其中，该处理模块对该边缘界限上的每一像素进行一高通滤波以得到该些像素的能量大小与梯度方向，并对每一像素在对应的该梯度方向进行一区域能量评估以判断是否保留该像素。
7.根据权利要求6所述的光学触控系统，其中，该处理模块依据一第一门坎值与一第二门坎值对保留的该些像素进行一迟滞性界定以判断保留的该些像素是否为边缘点，该处理模块并对不连续的该些边缘点基于斜率进行填补而决定一完整边缘线段。
8.根据权利要求7所述的光学触控系统，其中，该处理模块根据该当前图像与一先前图像的差异是否达一第三门坎值，且根据该完整边缘线段为中心的一延展区域是否被碰触，以判断该触控动作是否产生。
9.根据权利要求8所述的光学触控系统，其中，若产生该触控动作，则该处理模块执行一重心估计运算以决定对应于该触控动作的像素。
10.根据权利要求8所述的光学触控系统，其中，若产生该触控动作，则该处理模块依据该二图像感测器基于该玻璃模块对应于一触控点的二夹角计算得到对应于该触控点的坐标。
11.一种光学触控方法，应用于一光学触控系统，该光学触控系统包括一基板、一玻璃模块、二光源、三反光布、二图像感测器以及一处理模块，该玻璃模块配置于该基板的一侧， 该二光源分别配置于该玻璃模块的两端，该三反光布邻接配置于该基板上的边缘且与该玻璃模块间形成一触控区，该二图像感测器分别邻近该二光源配置，该光学触控方法包括该二图像感测器从该触控区撷取得到一背景图像；该处理模块定义该背景图像上的一左边界及一右边界而得到一有效区域； 该二图像感测器从该触控区撷取得到一当前图像；以及该处理模块基于该左边界及该右边界上的非零像素而界定该当前图像的一关注窗区域图像，并比较该关注窗区域图像与一正确图像以判断该玻璃模块是否形变偏移。
12.根据权利要求11所述的光学触控方法，还包括若该玻璃模块被判断为未形变偏移，则该处理模块对该当前图像进行一低通滤波以去除高频噪声。
13.根据权利要求12所述的光学触控方法，还包括该处理模块以一反转屏蔽对该关注窗区域图像的每一个像素在以该像素为中心的一相似性搜寻范围内进行匹配以定位该关注窗区域图像的一实际面与一反射面的边缘界限， 且对得到的该边缘界限进行二值化，并对二值化后的该边缘界限进行一中间值滤波以去除暗点噪声。
14.根据权利要求13所述的光学触控方法，还包括该处理模块对该边缘界限上的每一像素进行一高通滤波以得到该些像素的能量大小与梯度方向，并对每一像素在对应的该梯度方向进行一区域能量评估以判断是否保留该像ο
15.根据权利要求14所述的光学触控方法，还包括该处理模块依据一第一门坎值与一第二门坎值对保留的该些像素进行一迟滞性界定以判断保留的该些像素是否为边缘点，该处理模块并对不连续的该些边缘点基于斜率进行填补而决定一完整边缘线段。
16.根据权利要求15所述的光学触控方法，还包括该处理模块根据该当前图像与一先前图像的差异是否达一第三门坎值，且根据该完整边缘线段为中心的一延展区域是否被碰触，以判断该触控动作是否产生。
17.根据权利要求16所述的光学触控方法，还包括若产生该触控动作，则该处理模块执行一重心估计运算以决定对应于该触控动作的像ο
18.根据权利要求16所述的光学触控方法，还包括若产生该触控动作，则该处理模块依据该二图像感测器基于该玻璃模块对应于一触控点的二夹角计算得到对应于该触控点的坐标。
全文摘要
一种光学触控系统，包括一基板、一玻璃模块、二光源、三反光布、二图像感测器以及一处理模块。玻璃模块配置于基板的一侧。二光源分别配置于玻璃模块的两端。三反光布邻接配置于基板上的边缘且与玻璃模块间形成一触控区，并用以反射二光源发出的光线。二图像感测器分别邻近二光源配置，并用以撷取触控区的图像。处理模块用以依据触控区的图像决定一触控动作是否产生。
文档编号G06F3/042GK102402342SQ20101027782
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者李信宏, 钟玉圻, 陈旭宏 申请人:广达电脑股份有限公司