CN105320362A - 判断触控物接触触控操作区的方法及其光学式触控*** - Google Patents
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Abstract
一种判断触控物接触触控操作区的方法,包括:在一触控操作区设置发光元件;在所述触控操作区设置一影像采集装置,以采集一触控物的影像;在上述触控操作区设置光学反射体,以将所述发光元件所发出的光反射至所述影像采集装置;及由一影像处理装置取得所述影像后,依据所述影像取得一第一及一第二取像路径,并根据所述触控物在所述第一及第二取像路径的一第一及一第二突波信号,取得所述触控物在所述触控操作区的一倾斜角度,并取得一对应所述倾斜角度的门槛值,比较所述第一突波信号及所述门槛值以决定所述触控物的一触控点是否存在。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学式触控***及其方法,特别是有关于一种判断触控物接触触控操作区的方法及其光学式触控***。
背景技术
就现今反光式光学式触控***而言,发光元件发射光源后,通过影像采集装置捕捉当前环境的光源信号(亦称为影像信号),***根据触控物的反射光路径来判断与触控操作区是否存在触控点。然而,在判断触控点是否存在的过程中,通常会设定一影像信号强度的门槛值(亦称为Tss)。当在影像信号中具有某个区段的影像信号强度高于Tss时,***便会判断触控点存在,如图1所示。
当触控物接触触控操作区时,由于光学的反射原理,触控物会反射所有经过其触控物前端的光路径,因而在影像信号中形成一段向上凸起的突波信号(即触控物反射光源所形成的现象)。通过比较该突波信号与Tss可判断触控点的存在与否。但在实际的应用中,突波信号的强弱(即突波信号凸起的高度)会受到触控物接触该触控操作区角度的影响,如图2A~2B所示。
当触控物210在触控操作区220的同一触控点A上被发光元件230照射时,光路径会因触控物210的倾斜角度不同而造成光路径反射回到影像采集装置240的数量也不相同,形成不同的突波信号强度。在实际操作及测量后发现,触控物210与触控操作区220的夹角为90度时,会有强度较强的突波信号,如图2A所示。反之,当触碰物210与触控操作区220的夹角越小时,突波信号的强度则越弱,如图2B所示。在图2B中,因突波信号的强度无法达到Tss的门槛值,***将判断触控物210在触控操作区220上的触控点不存在。若将Tss值设定为一个较低门槛值,太低的Tss值容易将杂讯或环境的轻微干扰误判为触控信号。因此,在实际运用上,若使用单一固定的Tss值,则会造成上述情形使用上的不便。
因此,需要一判断一触控物接触一触控操作区的方法及其光学式触控***,以解决单一Tss值所造成不便的问题。
发明内容
本发明提出一种判断一触控物接触一触控操作区的方法,上述方法包括:在一触控操作区设置复数个发光元件用以发射光源;在上述触控操作区设置一影像采集装置,用以采集一触控物所形成的影像;在上述触控操作区设置至少一光学反射体,用以将上述发光元件所发出的光反射至上述影像采集装置;以及通过一影像处理装置由上述影像采集装置取得上述影像后,依据上述影像取得一第一取像路径及一第二取像路径,并根据上述触控物在上述第一取像路径及上述第二取像路径的一第一突波信号及一第二突波信号,取得上述触控物在上述触控操作区的一倾斜角度,并由一储存模块中取得一对应上述倾斜角度的门槛值,比较上述第一突波信号及上述门槛值以决定上述触控物的一触控点是否存在。
在一些实施例中,上述方法在取出上述第一取像路径及上述第二取像路径之前,还包括以下步骤:通过上述影像处理装置将上述影像转换为一由复数个取像路径所组成的影像信号,并挑选一影像信号最强的取像路径作为上述第一取像路径。在一些实施例中,第二取像路径与上述第一取像路径相距一预设距离。在一些实施例中,上述影像采集装置取得上述影像后,还包括以下步骤:通过上述影像处理装置根据一杂讯门槛值判断上述触控物是否接近上述触控操作区。在一些实施例中,上述方法还包括:通过一储存模块储存一门槛值对照表;其中上述门槛值对照表用以纪录不同倾斜角度与门槛值的对应关系。在一些实施例中,上述影像为一二维影像,上述影像信号为一一维影像信号。在一些实施例中,上述倾斜角度为上述触控物与上述触控操作区的一夹角。
本发明提出一种光学式触控***,包括:一触控操作区、复数个发光元件、一影像采集装置、至少一光学反射体及一影像处理装置。上述复数个发光元件是设置于上述触控操作区的周边,用以发射光源。上述影像采集装置是设置于上述触控操作区的周边,用以采集一触控物所形成的影像。上述至少一光学反射体是设置于上述触控操作区的周边,用以将上述发光元件所发出的光反射至上述影像采集装置。上述影像处理装置耦接至上述影像采集装置,由上述影像采集装置取得上述影像后,依据上述影像取得一第一取像路径及一第二取像路径,并根据上述触控物于上述第一取像路径及上述第二取像路径所形成的一第一突波信号及一第二突波信号,取得上述触控物于上述触控操作区的一倾斜角度,并由一储存模块中取得一对应上述倾斜角度的门槛值,比较上述第一突波信号及上述门槛值以决定上述触控物的一触控点是否存在。
在一些实施例中,上述影像处理装置在取出上述第一取像路径及上述第二取像路径之前,将上述影像转换为一由复数个取像路径所组成的影像信号,并挑选一影像信号最强的取像路径作为上述第一取像路径。在一些实施例中,上述第二取像路径与上述第一取像路径相距一预设距离。在一些实施例中,上述影像采集装置取得上述影像后,上述影像处理装置还根据一杂讯门槛值判断上述触控物是否接近上述触控操作区。在一些实施例中,上述影像处理装置还包括:上述储存模块,储存一门槛值对照表;其中上述门槛值对照表用以纪录不同倾斜角度与门槛值的对应关系。在一些实施例中,上述影像为一二维影像,上述影像信号为一一维影像信号。在一些实施例中,上述倾斜角度为上述触控物与上述触控操作区的一夹角。
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举出较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
附图说明
图1是显示一触控点判断原理示意图。
图2A~2B是显示一触控物于一触控操作区不同倾斜角度的示意图。
图3是根据本发明一实施例所述的一光学式触控***的示意图。
图4是显示根据本发明一实施例所述的影像处理装置的功能方块示意图。
图5A是显示根据本发明一实施例所述的二维影像示意图。
图5B是显示根据本发明一实施例所述的一维影像信号示意图。
图6是显示根据本发明一实施例所述的判断一触控物接触一触控操作区的方法流程图。
其中,附图标记说明如下:
Tss~影响信号强度门槛值;
A~触控点;
210~触控物;
220~触控操作区;
230~发光元件;
240~影像采集装置;
300~光学式触控***;
310~触控操作区;
322、324~发光元件;
332、334~影像采集装置;
340~光学反射体;
350~影像处理装置;
352~储存模块;
354~处理模块;
500~二维影像;
510~第一取像路径;
520~第二取像路径;
A~第一突波信号;
B~第二突波信号;
θab~夹角;
600~方法流程图;
S605、S610、S615、S620、S625~步骤。
具体实施方式
为了让本发明的目的、特征、及优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图示图1至图6,做详细的说明。本说明书提供不同的实施例来说明不同实施方式的技术特征。其中,实施例中的各元件的配置是为说明之用,并非用以限制本案。且实施例中图式标号的部分重复,是为了简化说明,并非意指不同实施例之间的关联性。
请参阅图3,其为根据本发明一实施例所述的一光学式触控***300的示意图。由图3可知,光学式触控***300包含有一触控操作区310、发光元件322及324、影像采集装置332及334、至少一光学反射体340,以及一影像处理装置350。
触控操作区310用以供使用者使用一触控物进行触控操作。发光元件322及324设置于触控操作区310的周边,用以发射光源。如图3所示,发光元件322及324的设置位置可分别对应影像采集装置332及334。影像采集装置332及334是设置于触控操作区310的周边,用以采集一触控物于一触控点(例如,一触控笔、反光笔)所形成的影像。如图3所示,影像采集装置332及334可分别设置于触控操作区310的左上角及右上角,其摆设角度是以可采集触控操作区310的影像为原则。光学反射体340是设置于触控操作区310的周边,用以将发光元件322及324所发出的光反射至影像采集装置332及334。如图3所示,光学反射体340可设置于触控操作区310的两侧及底边,且光学反射体340较佳为单一光谱透光材料、混光材料或反光材料所构成。而发光元件322及324较佳为发出不可见光,例如,红外光,而影像采集装置332及334是采集一二维影像,其可为不可见光影像,例如,红外光影像。
接着,请参阅图4,其为图3的影像处理装置350的功能方块示意图。影像处理装置350是设置于触控操作区310上耦接至影像采集装置332及334。如图4所示,影像处理装置350包含一储存模块352以及一处理模块354,其中影像处理装置350可为一硬件、一软件或一固件,以进行相关的影像运算处理。储存模块352是用以储存一门槛值对照表,用以纪录触控物在触控操作区310中各触控点上不同倾斜角度与门槛值的对应关系。
首先,处理模块354是由影像采集装置332及334取得一影像,其中上述影像是一二维影像。处理模块354先根据一杂讯门槛值判断上述触控物是否接近触控操作区310。若处理模块354判断上述触控物未接近触控操作区310时,则认定此影像是由杂讯所形成,因此不对此影像做后续处理。若处理模块354判断上述触控物接近触控操作区310时,利用一转换技术将上述二维影像转换为一由复数个取像路径所组成的影像信号,并挑选一影像信号最强的取像路径作为一第一取像路径。处理模块354接着将与第一取像路径相距一预设距离的取像路径设为一第二取像路径。接着,处理模块354根据触控物于第一取像路径及第二取像路径的第一突波信号及一第二突波信号,取得触控物于触控操作区310的一倾斜角度,其中倾斜角度为触控物与触控操作区310的一夹角。处理模块354再根据储存模块352所储存的门槛值对照表取得一对应上述倾斜角度的门槛值。最后,处理模块354比较上述第一突波信号及对应上述倾斜角度的门槛值以决定上述触控物的一触控点是否存在。
举一例子说明,图5A是一影像采集装置332及334所采集一触控物倾斜触碰于触控操作区的二维影像。处理模块354将上述二维影像利用一转换技术转换为一由复数个取像路径所组成的一维影像信号如图5B所示。并挑选一影像信号最强的取像路径作为一第一取像路径510。处理模块354接着将与第一取像路径相距一预设距离的取像路径设为一第二取像路径520。
处理模块354通过处理上述一维影像信号取得触控物于第一取像路径510及第二取像路径520的一第一突波信号A及第二突波信号B,并计算取得一第一突波信号座标(Xa,Ya)及一第二突波信号座标(Xb,Yb)。处理模块354可利用下方公式计算第一突波信号A及第二突波信号B连线与触控操作区310的夹角θab(即触控物在触控操作区的倾斜角度):
然而,处理夹角θab的运算会浪费许多效能,基于线性比例的原理下,可使用第一突波信号A及第二突波信号B的斜率来代替夹角θab以避免过多的运算,其式子为|(Xa-Xb)/(Ya-Yb)|。
此外,处理模块354可预先计算出夹角θab在各个预设角度所对应的合适的门槛值Tss,并纪录在储存模块352中的门槛值对照表中。举例来说,处理模块354可预先经由一软件感应触控物在触控操作区中一触控点倾斜各个角度时最弱的突波信号强度,分别对各个倾斜角度取出一组参考的突波信号强度值(S00~S90),并定义其强度的一半为信号强度门槛值Tss,其门槛值对照表如表格1所示:
θab | 突波信号强度 | Tss |
0 | S00 | S00/2 |
10 | S10 | S10/2 |
20 | S20 | S20/2 |
30 | S30 | S30/2 |
40 | S40 | S40/2 |
50 | S50 | S50/2 |
60 | S60 | S60/2 |
70 | S70 | S70/2 |
80 | S80 | S80/2 |
90 | S90 | S90/2 |
表格1
表格1是为触控物在某个触控点(例如,一触控点A),倾斜0≤θab≤90各角度的突波信号强度。在此一例子中,仅以10度为间隔的角度为例,而各角度的门槛值Tss为突波信号强度的一半。应注意的是,上述门槛值Tss可随***的需求而改变,并不局限于本案说明书的内容所示。可以理解的是,表格1仅列出单一触控点的局部表格,若倾斜角度是以1度为最小单位时,每个触控点的表格将具有90列及3栏,而各触控点又对应有各自的表格,并非每个触控点在表格中的数值均相同。
图6是显示根据本发明一实施例所述的判断一触控物接触一触控操作区的方法流程图600,此方法用于一光学式触控***。在步骤S605中,通过一影像采集装置采集一触控物于一触控操作区所形成的影像。在步骤S610中,通过一影像处理装置根据一杂讯门槛值判断上述触控物是否接近上述触控操作区。若影像处理装置判断上述触控物未接近上述触控操作区时(步骤S610中的“否”),则流程回到S605,由上述影像采集装置重新采集新的影像。
若影像处理装置判断上述触控物接近上述触控操作区时(步骤S610中的“是”),在步骤S615中,上述影像处理装置依据上述影像取得一第一取像路径及一第二取像路径,并根据上述触控物于上述第一取像路径及上述第二取像路径的一第一突波信号及一第二突波信号,取得上述触控物于上述触控操作区的一倾斜角度。接着,在步骤S620中,上述影像处理装置由一储存模块中取得一对应上述倾斜角度的门槛值。最后,在步骤S625中,上述影像处理装置比较上述第一突波信号及上述门槛值以决定上述触控物的一触控点是否存在。
综上所述,本发明的判断一触控物接触一触控操作区的方法及其光学式触控***可取用两条取像路径辨别触控物是否倾斜,及根据触控物不同的倾斜角度使用不同的门槛值。因此能解决触控物在不同倾斜角度下所带来触控点的判断问题。
以上实施例使用多种角度描述。显然这里的教示可以多种方式呈现,而在范例中揭露的任何特定架构或功能仅为一代表性的状况。根据本文的教示,任何本领域技术人员应理解在本文呈现的内容可独立利用其他某种型式或综合多种型式作不同呈现。举例说明,可遵照前文中提到任何方式利用某种装置或某种方法实现。一装置的实施或一种方式的执行可用任何其他架构、或功能性、又或架构及功能性来实现在前文所讨论的一种或多种形式上。
本领域技术人员更会了解在此描述各种说明性的逻辑区块、模块、处理器、装置、电路、以及演算步骤与以上所揭露的各种情况可用的电子硬体(例如用来源编码或其他技术设计的数位实施、类比实施、或两者的组合)、各种形式的程序或与指示作为连结的设计码(在内文中为方便而称作“软件”或“软件模块”)、或两者的组合。为清楚说明此硬件及软件间的可互换性,多种具有描述性的元件、方块、模块、电路及步骤在以上的描述大致上以其功能性为主。不论此功能以硬件或软件形式呈现,将视加注在整体***上的特定应用及设计限制而定。本领域技术人员可为每一特定应用将描述的功能以各种不同方法作实现,但此实现的决策不应被解读为偏离本文所揭露的范围。
此外,多种各种说明性的逻辑区块、模块、及电路以及在此所揭露的各种情况可实施在集成电路(integratedcircuit,IC)、存取终端、存取点;或由集成电路、存取终端、存取点执行。集成电路可由一般用途处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,DSP)、特定应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit,ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray,FPGA)或其他可编程逻辑装置、离散门(discretegate)或晶体管逻辑(transistorlogic)、离散硬件元件、电子元件、光学元件、机械元件、或任何以上的组合的设计以完成在此文内描述的功能;并可能执行存在于集成电路内、集成电路外、或两者均有的执行码或指令。一般用途处理器可能是微处理器,但也可能是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器可由电脑设备的组合所构成,例如:数字信号处理器(DSP)及一微电脑的组合、多组微电脑、一组至多组微电脑以及一数字信号处理器核心、或任何其他类似的配置。
在此所揭露程序的任何具体顺序或分层的步骤纯为一举例的方式。基于设计上的偏好,必须了解到程序上的任何具体顺序或分层的步骤可在此文件所揭露的范围内被重新安排。因此伴随的方法权利要求以一示例顺序呈现出各种步骤的元件,也不应被此所展示的特定顺序或阶层所限制。
权利要求中用以修饰元件的“第一”、“第二”等序数词的使用未暗示任何优先权、优先次序、各元件间的先后次序、或方法所执行的步骤次序,而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同元件。
虽然本揭露已经以实施范例揭露如上,然而其并非用以限定本案,任何本领域技术人员,在不脱离本揭露的精神和范围内,当可做些许变动与润饰,因此本案的保护范围当视后附的权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种判断触控物接触触控操作区的方法,所述方法包括:
在一触控操作区设置复数个发光元件用以发射光源;
在所述触控操作区设置一影像采集装置,用以采集一触控物所形成的影像;
在所述触控操作区设置至少一光学反射体,用以将所述发光元件所发出的光反射至所述影像采集装置;以及
由所述影像采集装置取得所述影像后,通过一影像处理装置依据所述影像取得一第一取像路径及一第二取像路径,并根据所述触控物在所述第一取像路径及所述第二取像路径的一第一突波信号及一第二突波信号,取得所述触控物在所述触控操作区的一倾斜角度,并由一储存模块中取得一对应所述倾斜角度的门槛值,比较所述第一突波信号及所述门槛值以决定所述触控物的一触控点是否存在。
2.如权利要求1所述的判断触控物接触触控操作区的方法,其中在取出所述第一取像路径及所述第二取像路径之前,还包括以下步骤:
通过所述影像处理装置将所述影像转换为一由复数个取像路径所组成的影像信号,并挑选一影像信号最强的取像路径作为所述第一取像路径。
3.如权利要求2所述的判断触控物接触触控操作区的方法,其中所述第二取像路径与所述第一取像路径相距一预设距离。
4.如权利要求1所述的判断触控物接触触控操作区的方法,其中所述影像采集装置取得所述影像后,还包括以下步骤:
通过所述影像处理装置根据一杂讯门槛值判断所述触控物是否接近所述触控操作区。
5.如权利要求1所述的判断触控物接触触控操作区的方法,还包括:
通过一储存模块储存一门槛值对照表;
其中所述门槛值对照表用以纪录不同倾斜角度与门槛值的对应关系。
6.如权利要求2所述的判断触控物接触触控操作区的方法,其中所述影像为一二维影像,所述影像信号为一一维影像信号。
7.如权利要求1所述的判断触控物接触触控操作区的方法,其中所述倾斜角度为所述触控物与所述触控操作区的一夹角。
8.如权利要求6所述的判断触控物接触触控操作区的方法,还包括:
通过所述影像处理装置根据所述第一突波信号及所述第二突波信号取得一第一突波信号座标(Xa,Ya)及一第二突波信号座标(Xb,Yb),而所述夹角θab为
9.一种光学式触控***,包括:
一触控操作区;
复数个发光元件,是设置于所述触控操作区的周边,用以发射光源;
一影像采集装置,是设置于所述触控操作区的周边,用以采集一触控物所形成的影像;
至少一光学反射体,是设置于所述触控操作区的周边,用以将所述发光元件所发出的光反射至所述影像采集装置;以及
一影像处理装置,耦接至所述影像采集装置,由所述影像采集装置取得所述影像后,依据所述影像取得一第一取像路径及一第二取像路径,并根据所述触控物在所述第一取像路径及所述第二取像路径的一第一突波信号及一第二突波信号,取得所述触控物在所述触控操作区的一倾斜角度,并由一储存模块中取得一对应所述倾斜角度的门槛值,比较所述第一突波信号及所述门槛值以决定所述触控物的一触控点是否存在。
10.如权利要求9所述的光学式触控***,其中所述影像处理装置在取出所述第一取像路径及所述第二取像路径之前,将所述影像转换为一由复数个取像路径所组成的影像信号,并挑选一影像信号最强的取像路径作为所述第一取像路径。
11.如权利要求10所述的光学式触控***,其中所述第二取像路径与所述第一取像路径相距一预设距离。
12.如权利要求9所述的光学式触控***,其中所述影像采集装置取得所述影像后,所述影像处理装置还根据一杂讯门槛值判断所述触控物是否接近所述触控操作区。
13.如权利要求9所述的光学式触控***,其中所述影像处理装置还包括:
所述储存模块,储存一门槛值对照表;
其中所述门槛值对照表用以纪录不同倾斜角度与门槛值的对应关系。
14.如权利要求10所述的光学式触控***,其中所述影像为一二维影像,所述影像信号为一一维影像信号。
15.如权利要求9所述的光学式触控***,其中所述倾斜角度为所述触控物与所述触控操作区的一夹角。
16.如权利要求14所述的光学式触控***,其中所述影像处理装置根据所述第一突波信号及所述第二突波信号计算取得一第一突波信号座标(Xa,Ya)及一第二突波信号座标(Xb,Yb),而所述夹角θab为
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