TWI470512B - 光學觸控方法及其系統 - Google Patents

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Description

光學觸控方法及其系統
本發明是有關於一種光學觸控方法及其光學觸控系統，且特別是有關於一種可有效地針對移除虛擬鬼點的光學觸控方法及其光學觸控系統。
在科技發展日新月異的今天，觸控式顯示器已廣泛地被應用在各種電子產品中。以光學式觸控面板的情況來說，多半需設置發光源及影像感測器。其中當使用者於觸控範圍觸發觸控事件時，此觸控點因阻擋光線之進行，如此影像感測器感測影像中對應此觸控點位置之暗點。而後，根據此暗點位於感測影像之位置可計算出觸控點與影像感測器之連線對應觸控面板邊緣之角度，加上影像感測器間之距離為已知，即能以三角定位法計算觸控點相對顯示面板的座標。
然而，在光學式觸控面板上同時觸發多個觸控點的操作情況中，傳統光學式觸控面板往往會面臨移除虛擬鬼點的產生，進而造成觸控點偵測錯誤的情形。據此，如何可有效地設計出可有效地辨識虛擬鬼點的光學觸控方法，乃業界不斷致力的方向之一。
根據本發明之第一方面，提出一種光學觸控系統，應用於光學觸控面板中，以針對觸發於其上之N個觸控點進 行偵測，N為大於1之自然數。光學觸控系統包括第一、第二影像擷取裝置、第一輔助影像擷取裝置及處理核心裝置。第一及第二影像擷取裝置分別設置於光學觸控面板中相鄰之第一及第二端角，以分別拍攝得到第一及第二亮度分佈影像。第一輔助影像擷取裝置設置於該光學觸控面板之側邊上，以拍攝得到第三亮度分佈影像。處理核心裝置耦接至第一、第二及第一輔助影像擷取裝置，並根據第一及第二亮度分佈影像找出Nn 筆座標資訊。處理核心裝置更在光學觸控面板上定義出第一輔助影像擷取裝置之第一可視區域，並對應地判斷各Nn 筆座標資訊是否落在第一可視區域中。針對落在第一可視區域中之第一目標座標資訊，處理核心裝置更比對第一目標座標資訊與第三亮度分佈影像，以判斷第一目標座標資訊是否為實體觸控點。
根據本發明之第二方面，提出一種光學觸控方法，應用於種光學觸控系統中，以針對觸發於光學觸控面板上之N個觸控點進行偵測，N為大於1之自然數。光學觸控方法包括下列步驟：應用光學觸控系統中之第一、第二影像及第一輔助影像擷取裝置分別拍攝得到第一、第二及第三亮度分佈影像，第一及第二影像擷取裝置分別設置於光學觸控面板中相鄰之第一及第二端角上，第一輔助影像擷取裝置於光學觸控面板之側邊上；應用光學觸控系統中之處理核心裝置接收並根據第一及第二亮度分佈影像找出Nn 筆座標資訊；應用處理核心裝置在光學觸控面板上定義出第一輔助影像擷取裝置之第一可視區域；應用處理核心裝置判斷各Nn 筆座標資訊是否落在第一可視區域中；及針 對落在第一可視區域中之第一目標座標資訊，應用處理核心裝置比對第一目標座標資訊與第三亮度分佈影像，以判斷第一目標座標資訊是否為實體觸控點。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示依照本發明實施例之光學觸控系統的方塊圖。一種光學觸控系統1應用於光學觸控面板100中，以針對觸發於光學觸控面板100上之N個觸控點Nt1、Nt2、…、NtN進行偵測，其中N為大於1之自然數。
光學觸控系統1包括影像擷取裝置110、130、輔助影像擷取裝置120及處理核心裝置140。影像擷取裝置110及130分別設置於光學觸控面板100之相鄰之兩個端角上並針對光學觸控面板100進行影像擷取，以分別拍攝得到亮度分佈影像Im_1及Im_2。舉例來說，影像擷取裝置110及130分別設置於光學觸控面板100之左側側邊side_L及上側邊side_U相交的左上端角及光學觸控面板100之右側側邊side_R及上側邊side_U相交的右上端角上，如第1圖所示。影像擷取裝置110及130例如具有實質上大於或等於90度的可視角，這樣一來，光學觸控面板100上的所有區域均可實質上落在影像擷取裝置110與130的可視範圍中。
輔助影像擷取裝置120設置於光學觸控面板110之一個側邊上，並針對光學觸控面板100進行影像擷取，以拍 攝得到亮度分佈影像Im_3。舉例來說，輔助影像擷取裝置120係設置於光學觸控面板110之上側邊side_U的中間點上。
處理核心裝置140與影像擷取裝置110、130及輔助影像擷取裝置120耦接，並根據亮度分佈影像Im_1及Im_2找出等於或小於Nn 筆座標資訊。以N等於2的操作實例來說，觸控點Nt1及Nt2係被觸發在光學觸控面板100上，如第1圖所示。在這個操作實例中，影像擷取裝置110及130分別自其之位置拍攝得到如第2A及第2B圖所示之亮度分佈影像Im_1及Im_2。
進一步的說，對於亮度分佈影像Im_1來說，其上係偵測到兩段暗部位置W1及W2，其對應地表示兩個觸控點Nt1及Nt2的相對位置；相似地，亮度分佈影像Im_2上亦對應地偵測到兩段暗部位置W3及W4，其亦對應地表示觸控點Nt1及Nt2的相對位置。
惟亮度分佈影像Im_1及Im_2中並未提供明確標示各個暗部位置W1及W2與觸控點Nt1及Nt2對應關係的資訊，及各個暗部位置W3及W4與觸控點Nt1及Nt2對應關係的資訊，使得處理核心裝置140僅能對應地根據兩筆亮度分佈影像Im_1及Im_2上之各兩個暗部位置W1與W2及暗部位置W3與W4的排列組合關係，對應地得到四筆座標資訊C(W1,W3)、C(W1,W4)、C(W2,W3)及C(W2,W4)，其例如分別對應至第1圖中所示之四個觸控位置Pa、Pb、Pc及Pd。
參照第1圖可知，四筆座標資訊C(W1,W3)、 C(W1,W4)、C(W2,W3)及C(W2,W4)其中二者對應到實體觸控點Nt1及Nt2，而其中另二者為虛擬鬼點，惟在僅參考亮度分佈影像Im_1及Im_2的情況下，處理核心裝置140無法有效地辨識出四筆座標資訊中何者對應至虛擬碰觸點，何者對應至虛擬鬼點。
處理核心裝置140更在光學觸控面板100上定義出輔助影像擷取裝置120之可視區域A，並對應地判斷各Nn 筆座標資訊是否落在可視區域A中。進一步的說，處理核心裝置140例如參考輔助影像擷取裝置120與光學觸控面板100的相對位置資訊及輔助影像擷取裝置120之可視角資訊，來找出多個可定義出可視區域A的線性方程式。
舉例來說，處理核心裝置140係將光學觸控面板100的下側側邊side_B及左側側邊side_L分別定義為x及y座標軸，並將光學觸控面板100的左下端角定義為座標原點(0,0)，而輔助影像擷取裝置120的位置對應地具有座標值(Lb/2,La)，其中Lb為光學觸控面板100的上側與下側側邊side_U及side_B的長度，La為左側與右側側邊side_L及side_R的長度。
處理核心裝置140更參考輔助影像擷取裝置120的可視角資訊，換算得到其之兩個可視區域邊界線A1及A2的斜率值(以此xy座標所表示)。舉一個操作實例來說，輔助參考影像擷取裝置120的可視角θ為90度，且可視角θ係以輔助影像擷取裝置120之偵測面的法線為中點。換言之，對於可視區域邊界線A1來說，其對應地可以通過位置座標(Lb/2,La)且斜率為1的直線方程式來表示；而對 於可視區域邊界線A2來說，其對應地可以通過位置座標(Lb/2,La)且斜率為-1的直線方程式來表示。據此，處理核心裝置140可有效地根據輔助影像擷取裝置120之位置座標值(Lb/2,La)及可視區域邊界線A1及A2的斜率值找出可視區域邊界線A1及A2的線性方程式。
處理核心裝置140更針對各Nn 筆座標資訊C(W1,W3)、C(W1,W4)、C(W2,W3)及C(W2,W4)轉換得到其以此xy座標表示的座標資訊C_xy(W1,W3)、C_xy(W1,W4)C_xy(W2,W3)及C_xy(W2,W4)。處理核心裝置140更將前述各座標資訊C_xy(W1,W3)、C_xy(W1,W4)C_xy(W2,W3)及C_xy(W2,W4)代入可視區域邊界線A1及A2的線性方程式中，以判斷對應至各個觸控位置Pa至Pd是否中落在可視區域A中。在第1圖所示之操作實例中，各個觸控位置Pa至Pd均落在可視區域A之中。
針對落在可視區域A中之座標資訊C_xy(W1,W3)、C_xy(W1,W4)C_xy(W2,W3)及C_xy(W2,W4)，處理核心裝置140更比對亮度分佈影像Im_3中是否有對應至前述各筆座標資訊C_xy(W1,W3)、C_xy(W1,W4)C_xy(W2,W3)及C_xy(W2,W4)的暗部位置，以判斷其所對應之觸控位置Pa至Pd是否為對應至實體觸控點。舉例來說，亮度分佈影像Im_3中係具有與位置Pb及Pc對應的暗部位置，據此處理核心裝置140判斷位置Pb及Pc對應之座標資訊C_xy(W1,W4)及C_xy(W2,W3)為實體碰觸點。相對地，亮度分佈影像Im_3中未有與觸控位置Pa及Pd對應的暗部位置，據此處理核心裝置140判斷觸控位置Pa及Pd對應 之座標資訊C_xy(W1,W3)及C_xy(W2,W4)為虛擬鬼點。
換言之，經由額外參考亮度分佈影像Im_3，本實施例之光學觸控系統1可有效地判斷Nn 筆座標資訊中何者為虛擬鬼點及實體碰觸點，進而有效地針對各個觸控點Nt1至NtN進行定位。
在本實施例中，雖僅以各個觸控位置Pa至Pd均落在可視區域A中的情形為例作說明，然，本實施例之光學觸控系統1並不侷限於此。在其他例子中，各個觸控位置Pa'至Pd'其中之部份亦可能落在可視區域A之外，如第3圖所示。在這樣的操作實例中，本實施例之光學觸控系統1係經由與前述段落相似的方式，來判斷落在可視區域A中之位置Pb'、Pc'及Pd'是否為實體碰處點，而並不針對落在可視區域A外的觸控位置Pa'進行判斷。
在本實施例中，雖僅以影像擷取裝置130設置於與影像擷取裝置110及130共側邊(即是上側側邊side_U)的中間點的情形為例作說明，然，本實施例之影像擷取裝置130並不侷限於此。在其他例子中，影像擷取裝置130亦可選擇性地設置於其他側邊上及端角上，亦或是設置於任意側邊上偏離中間點的位置。
請參照第4圖，其繪示依照本發明實施例之光學觸控方法的流程圖。對於本實施例之光學觸控方法來說，其中之各操作步驟係已敘明於前述說明書段落，於此不再對其進行贅述。
在本實施例中，雖僅以光學觸控系統1包括兩個影像擷取裝置110及130與一個輔助影像擷取裝置120的情形 為例作說明，然，本實施例之光學觸控系統1並不侷限於此。在其他例子中，光學觸控系統2亦可包括兩個或兩個以上的輔助擷取裝置220及260，如第5圖所示。
以第5圖的例子來說，光學觸控系統2更包括輔助影像擷取裝置260，其與輔助影像擷取裝置220均設置於光學觸控面板200之上側側邊side_U上並耦接至處理核心裝置。輔助影像擷取裝置220及260係分別對應地具有可視區域Aa及Ab，其具有部份重疊區域。
處理核心裝置240係判斷各筆座標資訊所對應之觸控位置Pa”至Pd”是否落在可視區域Aa或是可視區域Ab中，以對應地將觸控位置Pa”至Pd”劃分為下列多個分類：(1)落在可視區域Aa及Ab之外；(2)僅落在可視區域Aa中；(3)僅落在可視區域Ab中；及(4)同時落在可視區域Aa及Ab中。以第5圖所示的操作實例來說，觸控位置Pa”屬於分類(2)；位置Pc”及Pd”屬於分類(3)；而位置Pb”使於分類(4)。
對於分類(2)的觸控位置Pa”來說，處理核心裝置240係經由與前述段落實質上相同的方式，以對應地參考並判斷輔助影像擷取裝置220所擷取到之亮度分佈影像Im_3’中是否有對應至前述各筆座標資訊的暗部位置，以判斷其所對應之觸控位置Pa”是否為對應至實體觸控點。對於分類(3)的位置Pc”及Pd”來說，處理核心裝置240係經由與前述段落實質上相同的方式，以對應地參考並判斷輔助影像擷取裝置260所擷取到之亮度分佈影像Im_4’中是否有對應至位置Pc”及Pd”的暗部位置，以判斷其是否為對應 至實體觸控點。
對於分類(4)的位置Pb”來說，其同時落在兩個可視區域Aa及Ab內。據此，處理核心裝置240判斷亮度分佈影像Im_3’及Im_4’中是否均有對應至位置Pb”的暗部位置，以判斷其是否為實體觸控點。舉例來說，當亮度分佈影像Im_3’及Im_4’中均存在與位置Pb”對應的暗部位置時，處理核心裝置240對應地判斷實體觸控點觸發在位置Pb”上。相對地，當位置Pb”不與亮度分佈影像Im_3’中任何一個暗部位置對應，位置Pb”不與亮度分佈影像Im_4’中任何一個暗部位置對應時，處理核心裝置240判斷位置Pb”上觸發的實質上為虛擬鬼點。
在本實施例中，雖僅以輔助影像擷取裝置220及260均設置於光學觸控面板200之的上側側邊side_U的情形為例作說明，然，本實施例之光學觸控系統2並不侷限於此；相對地，只要輔助影像擷取裝置配置在光學觸控面板200周圍，且對應地具有與影像擷取裝置210及230不同的可視區域，均不脫離本案光學觸控系統的權利保護範圍。舉例來說，輔助影像擷取裝置220及260亦可選擇性地配置於光學觸控面板300上其餘任兩個位置PX上，如第6圖所示。
請參照第7A-7C圖，其繪示依照本發明實施例之光學觸控方法的流程圖。對於本實施例之光學觸控方法來說，其中之各操作步驟係已敘明於前述說明書段落，於此不再對其進行贅述。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、2‧‧‧光學觸控系統
100、200‧‧‧光學觸控面板
110、130、210、230‧‧‧影像擷取裝置
120、220、260‧‧‧輔助影像擷取裝置
140、240‧‧‧處理核心裝置
A、Aa、Ab‧‧‧可視區域
A1、A2‧‧‧可視區域邊界
Pa-Pd、Pa’-Pd’、Pa”-Pd”‧‧‧觸控位置
Nt1、Nt2‧‧‧實體觸控點
W1-W4‧‧‧暗部位置
PX‧‧‧位置
第1圖繪示依照本發明實施例之光學觸控系統的方塊圖。
第2A及第2B圖分別繪示亮度分佈影像Im_1及Im_2的示意圖。
第3圖繪示本發明實施例之光學觸控系統1的另一示意圖。
第4圖繪示依照本發明實施例之光學觸控方法的流程圖。
第5圖繪示依照本發明實施例之光學觸控系統的另一方塊圖。
第6圖繪示依照本發明實施例之輔助影像擷取裝置的配置位置示意圖。
第7A至第7C圖繪示依照本發明實施例之光學觸控方法的另一流程圖。
(a)-(g)‧‧‧流程步驟

Claims (12)

  1. 一種光學觸控系統，應用於一光學觸控面板中，以針對觸發於該光學觸控面板上之N個觸控點進行偵測，N為大於1之自然數，該光學觸控系統包括：一第一影像擷取裝置及一第二影像擷取裝置，分別設置於該光學觸控面板之一第一端角及一第二端角，以分別拍攝得到一第一亮度分佈影像及一第二亮度分佈影像，該第一及該第二端角彼此相鄰；一第一輔助影像擷取裝置，設置於該光學觸控面板之側邊上，以拍攝得到一第三亮度分佈影像；以及一處理核心裝置，耦接至該第一、該第二及該第一輔助影像擷取裝置，並根據該第一及該第二亮度分佈影像找出Nn 筆座標資訊，n為大於1之自然數，該處理核心裝置更在該光學觸控面板上定義出該第一輔助影像擷取裝置之一第一可視區域，並對應地判斷各該Nn 筆座標資訊是否落在該第一可視區域中；其中，針對落在該第一可視區域中之一第一目標座標資訊，該處理核心裝置更比對該第一目標座標資訊與該第三亮度分佈影像，以判斷該第一目標座標資訊是否為實體觸控點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統，當該第一目標座標資訊與該第三亮度分佈影像中之一暗部位置對應時，該處理核心裝置判斷該第一目標座標資訊為實體碰觸點； 其中，當該第一目標座標資訊不與該第三亮度分佈影像中之任何暗部位置對應時，該處理核心裝置判斷該第一目標座標資訊為虛擬鬼點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統，其中該處理核心裝置係參考該第一輔助影像擷取裝置與該光學觸控面板的一相對位置資訊及一第一可視角資訊來找出複數個線性方程式，並據以在該光學觸控面板上定義出該第一可視區域；其中，該處理核心裝置更將各該Nn 筆座標資訊代入該些線性方程式中，以判斷各該Nn 筆座標資訊是否中落在該第一可視區域中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控系統，更包括：一第二輔助影像擷取裝置，設置於該光學觸控面板之側邊上並耦接至該處理核心裝置，以拍攝得到一第四亮度分佈影像；其中該處理核心裝置更在該光學觸控面板上定義出該第二輔助影像擷取裝置之一第二可視區域，並對應地判斷各該Nn 筆座標資訊是否落在該第二可視區域中；其中，針對落在該第一可視區域外但落在該第二可視區域中的一第二目標座標資訊，該處理核心裝置更比對該第二目標座標資訊與該第四亮度分佈影像，以判斷該第二目標座標資訊是否為實體觸控點； 其中，針對落在該第一可視區域中且落在該第二可視區域中的一第三目標座標資訊，該處理核心裝置將該第三目標座標資訊與該第三及該第四亮度分佈影像進行比對，以判斷該第二目標座標資訊是否為實體觸控點。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光學觸控系統，其中當該第二目標座標資訊與該第四亮度分佈影像中之一暗部位置對應時，該處理核心裝置判斷該第二目標座標資訊為實體碰觸點；其中，當該第二目標座標資訊不與該第四亮度分佈影像中之任何暗部位置對應時，該處理核心裝置判斷該第二目標座標資訊為虛擬鬼點。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之光學觸控系統，其中當該第三目標座標資訊與該第三亮度分佈影像中之一第一暗部位置對應，且與該第四亮度分佈影像中之一第二暗部對應時，該處理核心裝置判斷該第三目標座標資訊為實體碰觸點；其中，當該第三目標座標資訊不與該第三亮度分佈影像中之任何暗部位置對應，或該第三目標座標資訊不與該第四亮度分佈影像中之任何暗部位置時，該處理核心裝置判斷該第三目標座標資訊為虛擬鬼點。
  7. 一種光學觸控方法，應用於一種光學觸控系統中，以針對觸發於一光學觸控面板上之N個觸控點進行偵 測，N為大於1之自然數，該光學觸控方法包括：應用該光學觸控系統中之一第一影像擷取裝置、一第二影像擷取裝置及一第一輔助影像擷取裝置分別拍攝得到一第一亮度分佈影像、一第二亮度分佈影像及一第三亮度分佈影像，其中該第一及該第二影像擷取裝置分別設置於該光學觸控面板之一第一端角及一第二端角上，該第一輔助影像擷取裝置於該光學觸控面板之側邊上；應用該光學觸控系統中之一處理核心裝置接收並根據該第一及該第二亮度分佈影像找出Nn 筆座標資訊，n為大於1之自然數；應用該處理核心裝置在該光學觸控面板上定義出該第一輔助影像擷取裝置之一第一可視區域；應用該處理核心裝置判斷各該Nn 筆座標資訊是否落在該第一可視區域中；以及針對落在該第一可視區域中之一第一目標座標資訊，應用該處理核心裝置比對該第一目標座標資訊與該第三亮度分佈影像，以判斷該第一目標座標資訊是否為實體觸控點。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學觸控方法，判斷該第一目標座標資訊是否為實體碰觸點的步驟更包括：應用該處理核心裝置判斷該第一目標座標資訊是否與該第三亮度分佈影像中之任何一暗部位置對應，若是，則應用該處理核心裝置判斷該第一目標座標資訊為實體碰觸點；及 當該第一目標座標資訊不與該第三亮度分佈影像中之任何暗部位置對應時，應用該處理核心裝置判斷該第一目標座標資訊為虛擬鬼點。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之光學觸控方法，其中該處理核心裝置係參考該第一輔助影像擷取裝置與該光學觸控面板的一相對位置資訊及一第一可視角資訊來找出複數個線性方程式，並據以在該光學觸控面板上定義出該第一可視區域；其中，該處理核心裝置將各該Nn 筆座標資訊代入該些線性方程式中，以判斷各該Nn 筆座標資訊是否中落在該第一可視區域中。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之光學觸控方法，更包括：應用該光學觸控系統中之一第二輔助影像擷取裝置拍攝得到一第四亮度分佈影像，其中該第二輔助影像擷取裝置設置於該光學觸控面板之側邊上；應用該處理核心裝置在該光學觸控面板上定義出該第二輔助影像擷取裝置之一第二可視區域；應用該處理核心裝置判斷各該Nn 筆座標資訊是否落在該第二可視區域中；針對落在該第一可視區域外但落在該第二可視區域中的一第二目標座標資訊，應用該處理核心裝置比對該第二目標座標資訊與該第四亮度分佈影像，以判斷該第二目 標座標資訊是否為實體觸控點；及針對落在該第一可視區域中且落在該第二可視區域中的一第三目標座標資訊，應用該處理核心裝置將該第三目標座標資訊與該第三及該第四亮度分佈影像進行比對，以判斷該第二目標座標資訊是否為實體觸控點。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光學觸控方法，其中判斷該第二目標座標資訊是否為實體碰觸點的步驟更包括：應用該處理核心裝置判斷該第二目標座標資訊是否與該第四亮度分佈影像中之任何一暗部位置對應，若是，應用該處理核心裝置判斷該第二目標座標資訊為實體碰觸點；及當該第二目標座標資訊不與該第四亮度分佈影像中之任何暗部位置對應時，應用該處理核心裝置判斷該第二目標座標資訊為虛擬鬼點。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之光學觸控方法，其中判斷該第三目標座標資訊是否為實體碰觸點的步驟更包括：應用該處理核心裝置判斷該第三目標座標資訊是否與該第三亮度分佈影像中之一第一暗部位置對應，且與該第四亮度分佈影像中之一第二暗部對應時；若是，則應用該處理核心裝置判斷該第三目標座標資訊為實體碰觸點；及 當該第三目標座標資訊不與該第三亮度分佈影像中之任何暗部位置對應，或該第三目標座標資訊不與該第四亮度分佈影像中之任何暗部位置時，應用該處理核心裝置判斷該第三目標座標資訊為虛擬鬼點。
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