TWI479363B - 具有指向功能的可攜式電腦及指向系統 - Google Patents

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TWI479363B
TWI479363B TW101144247A TW101144247A TWI479363B TW I479363 B TWI479363 B TW I479363B TW 101144247 A TW101144247 A TW 101144247A TW 101144247 A TW101144247 A TW 101144247A TW I479363 B TWI479363 B TW I479363B
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Description

具有指向功能的可攜式電腦及指向系統
本發明係關於一種指向系統，特別是關於一種不需搭配觸控面板且具有指向功能的可攜式電腦及指向系統。
目前生物辨識技術已逐漸成熟，其中人臉辨識技術主要是利用一影像感測器擷取一人臉影像及一處理單元計算該人臉影像的特徵量並與預先儲存的特徵量進行比對，以辨識該人臉影像所代表的身分。
利用相同的演算法，該處理單元亦可根據該影像感測器所擷取的手勢影像計算物件特徵量，並與預先儲存的手勢特徵量進行比對，以辨識該手勢影像是否符合特定手勢。
習知具有指向功能的可攜式電腦雖可搭配一觸控面板來實現指向功能，然而使用觸控面板會提高可攜式電腦的製造成本。
有鑑於此，本發明另提出一種具有指向功能的可攜式電腦及指向系統，其可利用可攜式電腦本身具有的網路攝影機搭配一額外紅外光影像感測器來實現觸控功能，因而不需使用觸控面板。
本發明之一目的在提供一種具有指向功能的可攜式電腦及指向系統，其利用演算法的方式來實現指向功能而無需使用觸控面板，藉以降低系統成本。
本發明另一目的在提供一種具有指向功能的可攜式電腦及指向系統，其根據一預設手勢進入一指向模式，並於該指向模式執行游標控制及點擊操作。
本發明提供一種可攜式電腦，包含一顯示幕、一第一影像感測器、一第二影像感測器以及一處理單元。該顯示幕顯示有一游標。該第一影像感測器用以擷取一第一影像。該第二影像感測器用以擷取一第二影像。該處理單元用以根據該第一影像辨識一預設手勢，當辨識出該預設手勢時啟動該第二影像感測器並根據該第一影像之一手勢位置控制該游標及根據該第二影像判斷一點擊事件。
本發明另提供一種指向系統，包含一第一影像感測器、一第二影像感測器以及一處理單元。該第一影像感測器用以擷取一第一影像。該第二影像感測器用以擷取一第二影像。該處理單元用以根據該第一影像辨識一預設手勢，當辨識出該預設手勢時根據該第二影像判斷一點擊事件。
本發明另提供一種可攜式電腦，包含複數按鍵、一第一影像感測器、一第二影像感測器以及一處理單元。該第一影像感測器用以擷取一第一影 像。該第二影像感測器用以擷取一第二影像。該處理單元用以根據該第一影像辨識一預設手勢並根據該第二影像判斷一點擊事件；其中，該處理單元未辨識出該預設手勢前該可攜式電腦回應該等按鍵之輸入資訊，該處理單元辨識出該預設手勢後該可攜式電腦回應該點擊事件之輸入資訊。
一實施例中，該第一影像感測器可為一網路攝影機或一紅外光影像感測器；該第二影像感測器可為一紅外光影像感測器。
一實施例中，一紅外光光源可相對該第二影像感測器之影像擷取操作。例如，該紅外光光源輪流以一第一亮度及一第二亮度發光，該第二影像感測器相對該第一亮度擷取一亮影像並相對該第二亮度擷取一暗影像，該處理單元則計算該亮影像及該暗影像之一差分影像並據以判斷點擊事件。
一實施例中，該第二影像感測器包含一線性影像感測陣列，例如長度為750個畫素而寬度為1~6個畫素等呈類似直線的影像感測陣列以形成一線性感測視野(linear field of view)。
一實施例中，一記憶單元可用以儲存該預設手勢相關的資訊。
本發明實施例之可攜式電腦及指向系統中，該 處理單元未辨識出該預設手勢前該第二影像感測器可被開啟或被關閉。當該第二影像感測器一直被開啟時，該處理單元未辨識出該預設手勢前，該處理單元可忽略該第二影像感測器所擷取的影像資料。
本發明實施例之可攜式電腦及指向系統中，當不存在環境光的影響時，該光源可以一固定亮度照明該第二影像感測器之視野範圍，而該處理單元則不針對第二影像進行差分運算。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。於本發明之說明中，相同的構件係以相同的符號表示，於此合先敘明。
請參照圖1及2所示，圖1顯示本發明實施例之具有指向功能的可攜式電腦1之示意圖；圖2顯示本發明實施例之指向系統120之方塊示意圖。本發明實施例之可攜式電腦1包含一按鍵區111、一顯示幕112以及一指向系統120。圖2顯示該指向系統120結合於該可攜式電腦1。該顯示幕112及該按鍵區111例如分別設置於該可攜式電腦1的上蓋及下蓋。必須說明的是，該顯示幕112及該按鍵區111的位置可根據該可攜式電腦1的操作方式而設置，並無特定限制。
該按鍵區111包含複數按鍵，該等按鍵可包含習知鍵盤所常用的按鍵，並無特定限制。使用者即利用該些按鍵作為一種輸入介面。
該顯示幕112可使用液晶顯示面板或其他適當顯示面板，並無特定限制。該顯示幕112可顯示一游標1121以供使用者操控。可以了解的是，該顯示幕112所顯示的畫面係相應於該可攜式電腦1所執行的應用程式。
本實施例中，該指向系統120可用以取代一觸控面板以執行指向功能(pointing function)，以作為該可攜式電腦1的另一個輸入介面。如圖2所示，該指向系統120包含一第一影像感測器121、一第二影像感測器122、至少一光源123、一處理單元124及一記憶單元125；其中，該處理單元124可為該可攜式電腦1的中央處理器(CPU)，該記憶單元125可為該可攜式電腦1之記憶體或獨立的記憶體。
該第一影像感測器121可為一可見光影像感測器或一紅外光影像感測器，以一第一取樣頻率連續擷取第一影像F1 ；其中，當該第一影像感測器121為一紅外光影像感測器時，該指向系統120(該可攜式電腦1)可另包含一紅外光光源123' 用以照明該第一影像感測器121之一視野範圍121V。當使用者的手9進入該視野範圍121V內時(如圖3所示)，該第 一影像F1 則包含一物件影像I9 (如圖3A所示)。為了避免另外增加該可攜式電腦1之元件數目，該第一影像感測器121亦可直接使用該可攜式電腦1本身的網路攝影機，且其視野範圍121V係朝向使用者的方向(或朝向該顯示幕112的垂直方向)；此時，若所述網路攝影機並非紅外光影像感測器，該光源123' 則可不予實施。其他實施例中，該第一影像感測器121也可為另外設置且獨立於網路攝影機的影像感測器，並無特定限制。該第一影像感測器121較佳設置於該顯示幕112的周圍。
該第二影像感測器122較佳為一紅外光影像感測器，以一第二取樣頻率連續擷取第二影像F2 ；其中，該第二取樣頻率可等於或不等於該第一取樣頻率。該第二影像顯示器122較佳設置於該按鍵區111周圍，其視野範圍122V較佳朝向該按鍵區111的上方，例如垂直向上或傾斜一角度。本發明實施例中，由於該第二影像顯示器122主要用以擷取使用者點擊的影像，因此較佳包含一線性影像感測陣列用以擷取一線性範圍的影像；其中，所述線性係指該影像感測陣列的長度方向及寬度方向的像素數目比例很大，例如750：1~750：6，以形成一近似直線的視野範圍122V，如圖4及圖5所示。
例如圖4中，當使用者之手指未進入該視野範 圍122V時，該第二影像感測器122所擷取之第二影像F2 未包含任何物件影像，如圖4A所示。例如圖5中，當使用者之手指已進入該視野範圍122V時，該第二影像感測器122所擷取之第二影像F2 ' 則包含至少一物件影像I9 ' ，如圖5A所示。可以了解的是，雖然圖5A中係顯示該第二影像F2 ' 包含單一物件影像I9 ' ，但本發明並不以此為限，該第二影像中所包含的物件影像的影像數目係根據該預設手勢而定，例如亦可能包含複數物件影像。
為了消除環境光影響該第二影像感測器122所擷取之第二影像F2 (F2 ' )的影像品質，該指向系統120(該可攜式電腦1)較佳包含一光源123用以照明該第二影像感測器122之視野範圍122V。此外，為了避免使用者於使用該可攜式電腦1時受其影響，該光源123較佳為一紅外光光源並相對該第二影像感測器122之影像擷取運作。
例如參照圖6所示，其顯示本實施例中該第二影像感測器122之影像擷取以及該光源123之點亮之示意圖。該第二影像感測器122例如可以固定的取樣頻率擷取影像，該光源123輪流以一第一亮度B1 及一第二亮度B2 相對該第二影像感測器122的影像擷取發光；其中，該第二亮度B2 可小於該第一亮度B1 且該第二亮度B2 可為零亮度或非零亮度。藉 此，該第二影像感測器122可相對該第一亮度B1 擷取一亮影像FB 並可相對該第二亮度B2 擷取一暗影像FD 。必須說明的是，此處所謂亮影像FB 係指相對該光源123以較亮亮度發光時所擷取的影像而所謂暗影像FD 係指相對該光源123以較暗亮度發光(或不發光)時所擷取的影像。由於亮暗影像中均包含固定不動的環境光影像，因此當該亮影像FB 減去該暗影像FD 時，即可消除環境光影像並僅留下物件影像，例如圖5A之物件影像I9 ' 。
該處理單元124用以根據該第一影像F1 辨識一預設手勢，其中該預設手勢可以如圖3、4及5所示的伸出食指向前的手勢，但也可以使用其他預設手勢(例如伸出食指及中指向前、伸出拇指及食指向前或同時伸出三指向前等手勢)，只要預先將該預設手勢相關的資訊儲存於該記憶單元125中以供該處理單元124進行比對即可，並無特定限制。當該處理單元124辨識出該預設手勢時，則進入指向模式。
該指向模式中，該第二影像感測器122被啟動，該處理單元124則可根據該第一影像F1 之一手勢位置相對控制該游標1121並根據該第二影像F2 判斷一點擊事件(click event)。
例如圖3A中，該處理單元124可根據該第一影像F1 中一手勢位置計算一物件二維座標(x,y)以作為 一游標座標，該顯示幕112則可根據該游標座標顯示一游標1121並根據該二維座標之座標變化移動該游標1121；其中，該物件座標例如可為物件影像I9 之一重心或中心，而根據一物件影像計算一物件位置的方式已為習知，故於此不再贅述。
例如圖5A中，當該第二影像F2 包含一物件影像I9 ' 時，該處理單元124則判斷一點擊事件發生。如前所述，為了消除環境光影像，該處理單元124另可根據該第二影像感測器122所擷取之亮暗影像計算一差分影像(differential image)，而當該處理單元124辨識出該差分影像包含一物件影像(例如圖5A此時可為差分影像)，則可判斷一點擊事件發生。
換句話說，該處理單元124未根據該第一影像F1 辨識出預設手勢前，該可攜式電腦1可操作於按鍵操作模式，亦即此時該可攜式電腦1回應該等按鍵之輸入資訊，例如將按鍵輸入顯示於該顯示幕112；當該處理單元124根據該第一影像F1 辨識出預設手勢後，該可攜式電腦1可操作於指向模式，亦即此時該可攜式電腦1回應該點擊事件之輸入資訊及/或該二維座標資訊，例如執行被點選的圖示(icon)及/或於該顯示幕112上移動游標1121。
一實施例中，在該處理單元124未根據該第一影像F1 辨識出預設手勢前，該第二影像感測器122 係被關閉，因此該處理單元124僅需處理該第一影像F1 。另一實施例中，在該處理單元124未根據該第一影像F1 辨識出預設手勢前，該第二影像感測器122係被開啟以擷取第二影像F2 ，只是該處理單元124忽略而不處理該第二影像F2 。
可以了解的是，當該第二影像感測器122未被開啟時，該光源123則被關閉；而當該第二影像感測器122持續被開啟，該光源123可在該處理單元124辨識出該預設手勢後才開始運作。
此外，當不存在環境光的影響時，可不執行消除環境光機制；亦即，該光源123可以一固定亮度配合該第二影像感測器122之影像擷取運作以照明該第二影像感測器122之視野範圍122V，該處理單元124亦不計算差分影像。
請參照圖7所示，其顯示本發明實施例之指向系統之運作方法之流程圖，包含下列步驟：以一第一影像感測器擷取一第一影像(步驟S21 )；判斷一預設手勢(步驟S22 )；以及當未辨識出該預設手勢時，重新擷取一第一影像；當辨識出該預設手勢時，進入指向模式(步驟S23 )。
步驟S21 ~S22 ：本發明實施例之指向系統要進入指向模式前，必須先判斷一觸發機制，即利用該處理單元124判斷該第一影像感測器121所擷取之一 第一影像F1 是否包含一預設手勢；其中，如前所述該預設手勢之相關資訊(例如手勢特徵量)係預先儲存於該記憶單元125中。若該處理單元124持續未辨識出該預設手勢，則重複執行步驟S21 ~S22 。
步驟S23 ：當進入指向模式時，該處理單元124辨識兩種影像資料並執行兩種功能。一種功能為根據該第一影像感測器121所擷取的第一影像F1 計算物件影像之一二維座標，如圖3A所示之(x,y)，(步驟S231 )；當該指向系統120應用於包含一顯示幕112之可攜式電腦1時，該處理單元124則可根據該二維座標或該二維座標之座標變化進行游標操控(步驟S2311 )。另一種功能為根據該第二影像感測器122所擷取的第二影像F2 判斷一點擊事件；亦即，當該第二影像F2 出現物件影像I9 ' 時則判斷該點擊事件發生，如圖5A所示(步驟S232 ~S2322 )。如前所述，當指向模式包含消除環境光機制時，該處理單元124則計算亮暗影像之差分影像且當該差分影像出現物件影像時則判斷該點擊事件發生。藉此，使用本實施例之指向系統之可攜式電腦則不需使用觸控面板亦可達成觸控功能。
此外，本發明實施例中所述點擊事件可為單擊事件(single click)或多擊事件(multi click)。例如，該處理單元124可於一預設時間內判斷一點擊次數 以判斷使用者係進行單擊觸控或多擊觸控，以實現直覺操作(instinct operation)的目的。
綜上所述，習知可攜式電腦需搭配一觸控面板方能執行指向功能。本發明另提出一種可攜式電腦(圖1)及指向系統(圖2)，其係利用演算法來達成觸控功能，因而不需搭配觸控面板以降低整體成本。
雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何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修改。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‧‧‧可攜式電腦
111‧‧‧按鍵區
112‧‧‧顯示幕
1121‧‧‧游標
120‧‧‧指向系統
121‧‧‧第一影像感測器
121V‧‧‧視野範圍
122‧‧‧第二影像感測器
122V‧‧‧視野範圍
123、123' ‧‧‧光源
124‧‧‧處理單元
125‧‧‧記憶單元
F1 ‧‧‧第一影像
F2 、F2 ' ‧‧‧第二影像
I9 、I9 ' ‧‧‧物件影像
S21 ~S23 ‧‧‧步驟
圖1顯示本發明實施例之可攜式電腦之示意圖。
圖2顯示本發明實施例之指向系統之方塊示意圖。
圖3顯示本發明實施例之第一影像感測器之操作示意圖。
圖3A顯示圖3之第一影像感測器擷取之一第一影像之示意圖。
圖4顯示本發明實施例之第二影像感測器之操作示意圖，其中手指未進入該第二影像感測器之視野。
圖4A顯示圖4之第二影像感測器擷取之一第二影像之示意圖。
圖5顯示本發明實施例之第二影像感測器之操作示意圖，其中手指已進入該第二影像感測器之視野。
圖5A顯示圖5之第二影像感測器擷取之一第二影像之示意圖。
圖6顯示本發明實施例之第二影像感測器之影像擷取及光源點亮之示意圖。
圖7顯示本發明實施例之指向系統之運作方法之流程圖。
1‧‧‧可攜式電腦
111‧‧‧按鍵區
112‧‧‧顯示幕
1121‧‧‧游標
121‧‧‧第一影像感測器
121V‧‧‧視野範圍
122‧‧‧第二影像感測器
122V‧‧‧視野範圍
123、123' ‧‧‧光源

Claims (22)

  1. 一種可攜式電腦，包含：一顯示幕，顯示有一游標；一第一影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取包含一手之一第一影像；一第二影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取包含該手之一部分之一第二影像；以及一處理單元，用以根據該第一影像辨識該手之一預設手勢，當辨識出該預設手勢時啟動該第二影像感測器並根據該第一影像之一手勢位置控制該游標及當該第二影像包含該手之該部分時判斷一點擊事件。
  2. 依申請專利範圍第1項之可攜式電腦，其中該第一影像感測器為一網路攝影機；該第二影像感測器為一紅外光影像感測器。
  3. 依申請專利範圍第2項之可攜式電腦，另包含一紅外光光源相對該第二影像感測器之影像擷取操作。
  4. 依申請專利範圍第3項之可攜式電腦，其中該紅外光光源輪流以一第一亮度及一第二亮度發光，該第二影像感測器相對該第一亮度擷取一亮影像並相對該第二亮度擷取一暗影像，該處理單元另計算該亮影像及該暗影像之一差分影像。
  5. 依申請專利範圍第1至4項其中一項之可攜式電腦，另包含一按鍵區，其中該第一影像感測器設置 於該顯示幕周圍而該第二影像顯示器設置於該按鍵區周圍。
  6. 依申請專利範圍第1至4項其中一項之可攜式電腦，其中該第二影像感測器包含一線性影像感測陣列。
  7. 一種指向系統，包含：一第一影像感測器，用以擷取包含一手之一第一影像；一第二影像感測器，用以擷取包含該手之一部分之一第二影像；以及一處理單元，用以根據該第一影像辨識該手之一預設手勢，當辨識出該預設手勢時才根據該第二影像之該手之該部分判斷一點擊事件。
  8. 依申請專利範圍第7項之指向系統，另包含一紅外光光源相對該第二影像感測器之影像擷取操作。
  9. 依申請專利範圍第8項之指向系統，其中該紅外光光源輪流以一第一亮度及一第二亮度發光，該第二影像感測器相對該第一亮度擷取一亮影像並相對該第二亮度擷取一暗影像，該處理單元另計算該亮影像及該暗影像之一差分影像。
  10. 依申請專利範圍第9項之指向系統，其中當該處理單元辨識出該差分影像包含一物件影像時，則判斷該點擊事件發生。
  11. 依申請專利範圍第7至10項其中一項之指向系統，其中該第二影像感測器包含一線性影像感測陣列。
  12. 依申請專利範圍第7至10項其中一項之指向系統，其中該第一影像感測器為一可見光影像感測器或一紅外光影像感測器。
  13. 依申請專利範圍第7至10項其中一項之指向系統，其中該處理單元另根據該第一影像計算一二維座標。
  14. 一種可攜式電腦，包含：複數按鍵；一第一影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取包含一手之一第一影像；一第二影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取包含該手之一部分之一第二影像；以及一處理單元，用以根據該第一影像辨識該手之一預設手勢並當該第二影像包含該手之該部分時判斷一點擊事件；其中，該處理單元未辨識出該預設手勢前該可攜式電腦回應該等按鍵之輸入資訊，該處理單元辨識出該預設手勢後該可攜式電腦回應該點擊事件之輸入資訊。
  15. 依申請專利範圍第14項之可攜式電腦，其中該第一影像感測器為一網路攝影機；該第二影像感測器為一紅外光影像感測器。
  16. 依申請專利範圍第15項之可攜式電腦，另包含一紅外光光源相對該第二影像感測器之影像擷取操作。
  17. 依申請專利範圍第16項之可攜式電腦，其中該紅外光光源輪流以一第一亮度及一第二亮度發光，該第二影像感測器相對該第一亮度擷取一亮影像並相對該第二亮度擷取一暗影像，該處理單元另計算該亮影像及該暗影像之一差分影像。
  18. 依申請專利範圍第14至17項其中一項之可攜式電腦，其中當該處理單元辨識出該預設手勢時，另根據該第一影像計算一游標座標。
  19. 依申請專利範圍第14至17項其中一項之可攜式電腦，另包含一記憶單元用以儲存該預設手勢相關的資訊。
  20. 依申請專利範圍第14至17項其中一項之可攜式電腦，其中該處理單元未辨識出該預設手勢前，該第二影像感測器被開啟或被關閉。
  21. 一種可攜式電腦，包含：一顯示幕，顯示有一游標；一第一影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取一第一影像； 一第二影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取一第二影像；以及一處理單元，用以根據該第一影像辨識一預設手勢，當辨識出該預設手勢時啟動該第二影像感測器並根據該第一影像之一手勢位置控制該游標及根據該第二影像判斷一點擊事件。
  22. 一種可攜式電腦，包含：複數按鍵；一第一影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取一第一影像；一第二影像感測器，設置在該可攜式電腦上，用以擷取一第二影像；以及一處理單元，用以根據該第一影像辨識一預設手勢並根據該第二影像判斷一點擊事件；其中，該處理單元未辨識出該預設手勢前該可攜式電腦回應該等按鍵之輸入資訊，該處理單元辨識出該預設手勢後該可攜式電腦回應該點擊事件之輸入資訊。
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