TWI536033B - 物體偵測方法及裝置 - Google Patents

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Description

物體偵測方法及裝置
本發明係指一種物體偵測方法及裝置，尤指一種可用來偵測使用者手勢的物體偵測方法及裝置。
隨著科技的進步，遙控技術已成為人們生活中不可或缺的部分。現有的遙控技術普遍用於家電用品(如電視、錄影機、冷氣機等)的遙控器，其主要是使用紅外線(Infrared，IR)作為通訊媒介，使用者可操作遙控器上的按鍵，遙控器即可傳送相對應的紅外線訊號至家電用品，以控制家電用品執行相對應的操作。舉例來說，透過電視機的遙控器，使用者可執行開關機、選台、音量控制及選單控制等操作。
然而，在部份情況下，使用者可能因雙手髒污或其它原因而不方便碰觸遙控器上的按鍵。此外，許多設置於公共場所的互動式顯示器，不便提供遙控器及實體按鍵等接觸式控制功能。在此情況下，使用者只能選擇透過手勢來進行非接觸式的操控。有鑑於此，實有必要提出一種物體偵測方法及裝置，以實現非接觸式的操控。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種物體偵測方法及裝置，其可藉由偵測使用者的手勢來進行電子裝置的操作，以實現非接觸式的操控。
本發明揭露一種物體偵測方法，用於一電子裝置，該物體偵測方法包含有依序開啟一第一光源、一第二光源及一第三光源，以分別發送一第一光波訊號、一第二光波訊號及一第三光波訊號；依序接收由一物體反射之 該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號，以分別判斷該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度；以及根據該物體反射之該第一光波訊號及該第二光波訊號的強度變化，判斷該物體於一第一方向之一第一位移，並根據該物體反射之該第一光波訊號及該第三光波訊號的強度變化，判斷該物體於一第二方向之一第二位移，其中，該第一方向與該第二方向垂直或接近垂直。
本發明另揭露一種物體偵測方法，用於一電子裝置，該物體偵測方法包含有依序開啟一第一光源、一第二光源及一第三光源，以分別發送一第一光波訊號、一第二光波訊號及一第三光波訊號；藉由一接收元件依序接收由一物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號，以分別判斷該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度；根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，分別取得相對應之一第一距離、一第二距離及一第三距離；根據該接收元件之位置與該第一光源之位置，取得一第一球心之位置，根據該接收元件之位置與該第二光源之位置，取得一第二球心之位置，並根據接收元件之位置與該第三光源之位置，取得一第三球心之位置；以該第一球心為球心，該第一距離為半徑，設定一第一半球面，以該第二球心為球心，該第二距離為半徑，設定一第二半球面，並以該第三球心為球心，該第三距離為半徑，設定一第三半球面；以及判斷該物體的所在位置為該第一半球面、該第二半球面及該第三半球面的交點。
本發明另揭露一種物體偵測裝置，其包含有一第一光源、一第二光源及一第三光源，分別用來發送一第一光波訊號、一第二光波訊號及一第三光波訊號；一接收元件，用來接收由一物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號；一處理裝置；以及一儲存單元。該儲存單元用來儲存一程式碼，以指示該處理裝置執行以下步驟：依序開啟該第一光源、該第二光源及該第三光源，以依序發送該第一光波訊號、該第二光波訊號及 該第三光波訊號；根據由該接收元件所接收到的該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號，判斷該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度；以及根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，判斷該物體之位移。
10‧‧‧物體偵測裝置
102‧‧‧接收元件
104‧‧‧處理裝置
106‧‧‧儲存單元
108‧‧‧程式碼
LS1~LS3‧‧‧光源
S1~S3‧‧‧光波訊號
20‧‧‧電子裝置
30‧‧‧流程
300~308‧‧‧步驟
TH‧‧‧臨界值
TM_1~TM_3‧‧‧中間時間
dt_x、dt_y‧‧‧位移量
110‧‧‧流程
1100~1114‧‧‧步驟
X‧‧‧物體
O1~O3‧‧‧球心
a1、b1‧‧‧路徑長度
r1~r3‧‧‧距離
HS1~HS3‧‧‧半球面
第1圖為本發明實施例一物體偵測裝置之示意圖。
第2圖為本發明實施例設置有物體偵測裝置之一電子裝置之示意圖。
第3圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第4圖為本發明實施例用來開啟光源之控制訊號之示意圖。
第5圖為本發明實施例一物體反射光波訊號之示意圖。
第6圖為本發明實施例物體偵測裝置偵測物體通過時反射之光波訊號強度之波形圖。
第7圖為本發明實施例物體偵測裝置偵測物體通過時反射之光波訊號強度之波形圖。
第8圖為本發明實施例物體偵測裝置偵測物體通過時反射之光波訊號強度之波形圖。
第9圖為本發明實施例物體偵測裝置偵測物體通過時反射之光波訊號強度之波形圖。
第10圖為本發明實施例物體偵測裝置偵測物體通過時反射之光波訊號強度之波形圖。
第11圖為本發明實施例一流程之示意圖。
第12圖為本發明實施例判斷物體與物體偵測裝置之間的距離之示意圖。
第13圖為本發明實施例處理裝置判斷物體所在位置之示意圖。
第14圖為本發明實施例處理裝置根據物體之座標判斷手勢之示意圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一物體偵測裝置10之示意圖。如第1圖所示，物體偵測裝置10包含有光源LS1~LS3、一接收元件102、一處理裝置104及一儲存單元106。物體偵測裝置10可設置於一電子裝置，用來進行物體偵測。電子裝置可為一行動電話、一筆記型電腦、一平板電腦、一電子書或一家電用品(如電視、顯示器、錄影機、冷氣機等)。光源LS1~LS3可分別用來發送光波訊號S1~S3，接收元件102則用來接收一物體反射之光波訊號S1~S3。光波訊號S1~S3可為紅外線(Infrared，IR)訊號，此時光源LS1~LS3可分別為一紅外線發射器，如紅外線發光二極體(Infrared Light Emitting Diode，IR LED)，而接收元件102可為一紅外線接收器。在其它實施例中，光波訊號S1~S3亦可為其它波長或類型的訊號，只要該訊號可藉由外界物體反射來偵測該物體的位置，其訊號類型不應為本發明的限制。光源LS1~LS3及接收元件102的設計亦可根據不同類型的訊號進行調整，而不限於此。儲存單元106可儲存一程式碼108，程式碼108用來指示處理裝置104執行一物體偵測方法。處理裝置104包含但不限於中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、微處理器(microprocessor)及微控制器(Micro Control Unit，MCU)等。儲存單元106包含但不限於唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、快閃記憶體(Flash Memory)、隨機存取記憶體(Random-Access Memory，RAM)、光碟唯讀記憶體(CD-ROM/DVD-ROM)、磁帶(Magnetic Tape)、硬碟(Hard Disk)及光學資料儲存裝置(Optical Data Storage Device)等。
較佳地，若電子裝置為一顯示器時，光源LS1~LS3及接收元件102可設置於顯示器之一角落。舉例來說，請參考第2圖，第2圖為本發明實施例設置有物體偵測裝置10之一電子裝置20之示意圖。如第2圖所示，物體偵測裝置10中的光源LS1~LS3及接收元件102係設置於電子裝置20的右下角，並配置成「L」形，其中，光源LS1位於電子裝置20之右下角之 頂點，光源LS2位於光源LS1上方，光源LS3位於光源LS1左側，接收元件102則緊鄰於光源LS1。在其它實施例中，光源LS1~LS3及接收元件102亦可依照類似的方式，配置於其它角落。除此之外，若電子裝置為其它類型之裝置時，光源LS1~LS3及接收元件102亦可根據電子裝置的結構，以適合的方式進行配置，而不限於此。
請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一流程30之示意圖。流程30可用於物體偵測裝置10，用來進行物體偵測。流程30可被編譯成程式碼108，其包含以下步驟：步驟300：開始。
步驟302：依序開啟光源LS1~LS3，以分別發送光波訊號S1~S3。
步驟304：透過接收元件102依序接收由一物體反射之光波訊號S1~S3，以分別判斷該物體反射之光波訊號S1~S3的強度。
步驟306：根據該物體反射之光波訊號S1及光波訊號S2的強度變化，判斷該物體於一第一方向之一第一位移，並根據該物體反射之光波訊號S1及光波訊號S3的強度變化，判斷該物體於一第二方向之一第二位移，其中，該第一方向與該第二方向垂直或接近垂直。
步驟308：結束。
根據流程30，處理裝置104可依序開啟光源LS1~LS3，以分別發送光波訊號S1~S3。接著，接收元件102依序接收由一物體反射之光波訊號S1~S3，以分別判斷該物體反射之光波訊號S1~S3的強度。較佳地，處理裝置104可在相異時域分別開啟光源LS1~LS3，以分時發送光波訊號S1~S3，其控制訊號如第4圖所示。在此情況下，由於光波訊號S1~S3是分時發送，接收元件102在同一時間內只會接收到其中一個光源所發送的光波訊號。當接收元件102接收到一光波訊號時，處理裝置104即可根據接收到的時段來判斷所接收到的是光波訊號S1~S3中哪一光波訊號的反射結果。
請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一物體反射光波訊號S1~S3之示意圖。如第5圖所示，該物體可為使用者之手掌，亦即，使用者可透過手勢取代遙控器來控制電子裝置(如電視機)的操作。物體偵測裝置10可偵測使用者的手勢，以執行如電視機的開關機、選台、音量控制及選單控制等操作。在此情況下，若物體偵測裝置10與遙控器皆使用紅外線作為其傳送的光波訊號時，接收元件102除了可接收物體(即手掌)反射的紅外線之外，也可接收遙控器所傳送的紅外線訊號。換句話說，物體偵測裝置10可整合手勢遙控及遙控器的輸入，使得後端電路可透過相同方式進行訊號處理，以提升使用上的方便性。
根據流程30，當接收元件102接收到由物體反射之光波訊號S1~S3之後，處理裝置104可判斷物體反射之光波訊號S1~S3的強度。接著，處理裝置104可根據物體反射之光波訊號S1及光波訊號S2的強度變化，判斷物體於第一方向之第一位移，並根據物體反射之光波訊號S1及光波訊號S3的強度變化，判斷物體於第二方向之第二位移，其中，第一方向與第二方向垂直或接近垂直。如第5圖所示，光源LS2位於光源LS1上方，因此處理裝置104可根據物體反射之光波訊號S1及光波訊號S2的強度變化，判斷物體在y方向的位移(即向上或向下的位移)；光源LS3位於光源LS1左方，因此處理裝置104可根據物體反射之光波訊號S1及光波訊號S3的強度變化，判斷物體在x方向的位移(即向左或向右的位移)。更明確來說，當物體接近物體偵測裝置10前方時，接收元件102會接收到強度較強的反射光波訊號S1~S3，因此，處理裝置104可設定對應於接收到的光波訊號S1~S3之一臨界值TH，以判斷物體是否接近物體偵測裝置10前方。當任一反射之光波訊號S1~S3超過臨界值TH時，表示有物體接近物體偵測裝置10前方，此時處理裝置104可根據光波訊號S1~S3的強度變化以及其時間先後關係，來判斷物體移動的方向，並據以執行相對應的操作(如電視機的開關機、選台、音量控制及選單控制等)。
舉例來說，請參考第6圖，第6圖為本發明實施例物體偵測裝置10偵測物體通過時反射之光波訊號S1~S3強度之波形圖。如第6圖所示，當物體(即手掌)接近於物體偵測裝置10前方時，其反射之光波訊號S1~S3皆出現大於臨界值TH的強度，因此，若物體由物體偵測裝置10前方經過，其反射之光波訊號S1~S3會出現先上升後下降的波形。光波訊號S1與光波訊號S2大約在同一時間出現較大的強度，而光波訊號S3較晚出現較大的強度。根據其時間先後關係，處理裝置104即可判斷物體係向左移動。
詳細來說，處理裝置104可於偵測到物體反射之光波訊號S1之強度上升至大於臨界值TH時，記錄物體進入物體偵測裝置10前方之一進入時間TE_1，並於物體反射之光波訊號S1之強度下降至小於臨界值TH時，記錄物體離開物體偵測裝置10前方之一離開時間TX_1。接著，處理裝置104再根據進入時間TE_1及離開時間TX_1，計算相對應於光波訊號S1之一中間時間TM_1。中間時間TM_1可藉由以下方式計算而得：
同樣地，處理裝置104可於偵測到物體反射之光波訊號S2之強度上升至大於臨界值TH時，記錄物體進入物體偵測裝置10前方之一進入時間TE_2，並於物體反射之光波訊號S2之強度下降至小於臨界值TH時，記錄物體離開物體偵測裝置10前方之一離開時間TX_2。接著，處理裝置104再根據進入時間TE_2及離開時間TX_2，計算相對應於光波訊號S2之一中間時間TM_2。中間時間TM_2可藉由以下方式計算而得：
同樣地，處理裝置104可於偵測到物體反射之光波訊號S3之強度上升至大於臨界值TH時，記錄物體進入物體偵測裝置10前方之一進入時間TE_3，並於物體反射之光波訊號S3之強度下降至小於臨界值TH時，記錄物體離開物體偵測裝置10前方之一離開時間TX_3。接著，處理裝置104再根據進入時間TE_3及離開時間TX_3，計算相對應於光波訊號S3之一中間時 間TM_3。中間時間TM_3可藉由以下方式計算而得：
接著，處理裝置104即可根據中間時間TM_1~TM_3，判斷物體之位移。詳細來說，由於光源LS2位於光源LS1上方，處理裝置104可根據中間時間TM_1及中間時間TM_2，判斷物體在垂直方向(即流程30所述之第一方向)的位移；由於光源LS3位於光源LS1左方，處理裝置104可根據中間時間TM_1及中間時間TM_3，判斷物體在水平方向(即流程30所述之第二方向)的位移。更明確來說，處理裝置104可根據中間時間TM_1與中間時間TM_2的差的絕對值，計算物體經過物體偵測裝置10前方時，在垂直方向的位移量dt_y；並根據中間時間TM_1與中間時間TM_3的差的絕對值，計算物體經過物體偵測裝置10前方時，在水平方向的位移量dt_x。其詳細計算方式如下所示：dt_x=|TM_1-TM_3|
dt_y=|TM_1-TM_2|
根據以上計算結果可知，當物體在垂直方向的位移量dt_y大於物體在水平方向的位移量dt_x時，處理裝置104即可判斷物體是於垂直方向移動；當物體在垂直方向的位移量dt_y小於物體在水平方向的位移量dt_x時，處理裝置104即可判斷物體是於水平方向移動。
如第6圖所示，根據接收元件102所接收到的物體反射之光波訊號S1~S3強度，處理裝置104可先取得分別對應於反射之光波訊號S1~S3之進入時間TE_1~TE_3及離開時間TX_1~TX_3，並藉由上述方式計算出分別對應於反射之光波訊號S1~S3之中間時間TM_1~TM_3。接著，處理裝置104即可計算出物體經過物體偵測裝置10前方時，垂直方向的位移量dt_y及水平方向的位移量dt_x。由第6圖的波形可知，水平方向的位移量dt_x明顯大於垂直方向的位移量dt_y，且中間時間TM_3晚於中間時間TM_1及中間時間TM_2，因此，處理裝置104可判斷出物體係向左移動，進而判斷 使用者是執行一向左手勢。
請參考第7圖，第7圖為本發明實施例物體偵測裝置10偵測物體通過時反射之光波訊號S1~S3強度之波形圖。如第7圖所示，光波訊號S1與光波訊號S2大約在同一時間出現較大的強度，而光波訊號S3較早出現較大的強度。根據其時間先後關係，處理裝置104即可判斷物體係向右移動。更明確來說，處理裝置104可根據接收元件102所接收到的物體反射之光波訊號S1~S3強度，先取得分別對應於反射之光波訊號S1~S3之進入時間TE_1~TE_3及離開時間TX_1~TX_3，並藉由上述方式計算出分別對應於反射之光波訊號S1~S3之中間時間TM_1~TM_3。接著，處理裝置104即可計算出物體經過物體偵測裝置10前方時，垂直方向的位移量dt_y及水平方向的位移量dt_x。由第7圖的波形可知，水平方向的位移量dt_x明顯大於垂直方向的位移量dt_y，且中間時間TM_3早於中間時間TM_1及中間時間TM_2，因此，處理裝置104可判斷出物體係向右移動，進而判斷使用者是執行一向右手勢。
請參考第8圖，第8圖為本發明實施例物體偵測裝置10偵測物體通過時反射之光波訊號S1~S3強度之波形圖。如第8圖所示，光波訊號S1與光波訊號S3大約在同一時間出現較大的強度，而光波訊號S2較晚出現較大的強度。根據其時間先後關係，處理裝置104即可判斷物體係向上移動。更明確來說，處理裝置104可根據接收元件102所接收到的物體反射之光波訊號S1~S3強度，先取得分別對應於反射之光波訊號S1~S3之進入時間TE_1~TE_3及離開時間TX_1~TX_3，並藉由上述方式計算出分別對應於反射之光波訊號S1~S3之中間時間TM_1~TM_3。接著，處理裝置104即可計算出物體經過物體偵測裝置10前方時，垂直方向的位移量dt_y及水平方向的位移量dt_x。由第8圖的波形可知，垂直方向的位移量dt_y明顯大於水平方向的位移量dt_x，且中間時間TM_2晚於中間時間TM_1及中間時間TM_3，因此，處理裝置104可判斷出物體係向上移動，進而判斷使用者是執 行一向上手勢。
請參考第9圖，第9圖為本發明實施例物體偵測裝置10偵測物體通過時反射之光波訊號S1~S3強度之波形圖。如第9圖所示，光波訊號S1與光波訊號S3大約在同一時間出現較大的強度，而光波訊號S2較早出現較大的強度。根據其時間先後關係，處理裝置104即可判斷物體係向下移動。更明確來說，處理裝置104可根據接收元件102所接收到的物體反射之光波訊號S1~S3強度，先取得分別對應於反射之光波訊號S1~S3之進入時間TE_1~TE_3及離開時間TX_1~TX_3，並藉由上述方式計算出分別對應於反射之光波訊號S1~S3之中間時間TM_1~TM_3。接著，處理裝置104即可計算出物體經過物體偵測裝置10前方時，垂直方向的位移量dt_y及水平方向的位移量dt_x。由第9圖的波形可知，垂直方向的位移量dt_y明顯大於水平方向的位移量dt_x，且中間時間TM_2早於中間時間TM_1及中間時間TM_3，因此，處理裝置104可判斷出物體係向下移動，進而判斷使用者是執行一向下手勢。
請參考第10圖，第10圖為本發明實施例物體偵測裝置10偵測物體通過時反射之光波訊號S1~S3強度之波形圖。如第10圖所示，光波訊號S1、光波訊號S2與光波訊號S3大約在同一時間出現較大的強度。處理裝置104可根據接收元件102所接收到的物體反射之光波訊號S1~S3強度，先取得分別對應於反射之光波訊號S1~S3之進入時間TE_1~TE_3及離開時間TX_1~TX_3，並藉由上述方式計算出分別對應於反射之光波訊號S1~S3之中間時間TM_1~TM_3。接著，處理裝置104即可計算出物體經過物體偵測裝置10前方時，垂直方向的位移量dt_y及水平方向的位移量dt_x。由第10圖的波形可知，垂直方向的位移量dt_y與水平方向的位移量dt_x均極小，且中間時間TM_1~TM_3皆彼此接近，因此物體可能是由物體偵測裝置10正前方向物體偵測裝置10靠近，再由正前方遠離物體偵測裝置10。在此情況下，若物體偵測裝置10是用來偵測使用者的手勢時，由於無法判別出手勢的 方向，處理裝置104可判斷此手勢為一確認手勢，此確認手勢可能代表音量調整或選台的確認或其它選單功能的輸入確認。
在一實施例中，可針對上述確認手勢，定義更明確的判斷方式。舉例來說，可設定對應於垂直方向位移量dt_y及水平方向位移量dt_x的一臨界值TH_d，當垂直方向的位移量dt_y與水平方向的位移量dt_x皆小於臨界值TH_d時，即可判斷使用者執行確認手勢。臨界值TH_d可根據一般情況下使用者揮動手掌進行操控的速度而定，也可根據物體偵測裝置10發送光波訊號S1~S3進行偵測的週期而調整。例如若物體偵測裝置10的偵測週期為10毫秒(millisecond)時，可設定臨界值TH_d為偵測週期的1.5倍，即15毫秒。換句話說，當垂直方向的位移量dt_y與水平方向的位移量dt_x皆小於15毫秒時，處理裝置104可判斷出使用者係執行一確認手勢。
透過上述方式，物體偵測裝置10可取得使用者的手勢方向或確認手勢，進而判斷使用者的操作(如開關機、選台、音量控制及選單控制等)。
值得注意的是，本發明之物體偵測方法及物體偵測裝置可藉由偵測使用者的手勢來進行電子裝置的操作，本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，上述判斷物體移動方向的方式是藉由預設的臨界值TH來決定對應於物體反射之光波訊號S1~S3的進入時間TE_1~TE_3及離開時間TX_1~TX_3，再取得中間時間TM_1~TM_3以進行手勢的判斷。在其它實施例中，亦可透過物體反射之光波訊號S1~S3的波形的最大值來估計中間時間TM_1~TM_3，或透過其它方式判斷物體移動的方向，而不限於此。
舉例來說，請參考第11圖，第11圖為本發明實施例一流程110之示意圖。流程110可用於物體偵測裝置10，用來進行物體偵測。流程110可被編譯成程式碼108，其包含以下步驟：步驟1100：開始。
步驟1102：依序開啟光源LS1~LS3，以分別發送光波訊號S1~ S3。
步驟1104：透過接收元件102依序接收由一物體反射之光波訊號S1~S3，以分別判斷該物體反射之光波訊號S1~S3的強度。
步驟1106：根據該物體反射之光波訊號S1~S3的強度，分別取得相對應之距離r1~r3。
步驟1108：根據接收元件102之位置與光源LS1之位置，取得一球心O1之位置，根據接收元件102之位置與光源LS2之位置，取得一球心O2之位置，並根據接收元件102之位置與光源LS3之位置，取得一球心O3之位置。
步驟1110：以球心O1為球心，距離r1為半徑，設定一半球面HS1，以球心O2為球心，距離r2為半徑，設定一半球面HS2，並以球心O3為球心，距離r3為半徑，設定一半球面HS3。
步驟1112：判斷該物體的所在位置為半球面HS1、半球面HS2及半球面HS3的交點。
步驟1114：結束。
根據流程110，處理裝置104可依序開啟光源LS1~LS3，以分別發送光波訊號S1~S3。接著，接收元件102依序接收由一物體反射之光波訊號S1~S3，以分別判斷該物體反射之光波訊號S1~S3的強度。較佳地，處理裝置104可在相異時域分別開啟光源LS1~LS3，以分時發送光波訊號S1~S3，其控制訊號如第4圖所示。在此情況下，由於光波訊號S1~S3是分時發送，接收元件102在同一時間內只會接收到其中一個光源所發送的光波訊號。當接收元件102接收到一光波訊號時，處理裝置104即可根據接收到的時段來判斷所接收到的是光波訊號S1~S3中哪一光波訊號。
接著，處理裝置104可根據物體反射之光波訊號S1~S3的強度，分別取得相對應之距離r1~r3。詳細來說，每一光波訊號的強度都會對應於物體偵測裝置10與前方物體的距離，亦即，當物體距離物體偵測裝置10愈 近時，光波訊號會愈強；而當物體距離物體偵測裝置10愈遠時，光波訊號會愈弱。
根據流程110，物體與物體偵測裝置10之間的距離可依照以下方式判斷。以光源LS1及光波訊號S1的偵測為例，請參考第12圖，第12圖為本發明實施例判斷物體X與物體偵測裝置10之間的距離之示意圖。如第12圖所示，光波訊號S1係由光源LS1發送，經由物體X的反射之後，由接收元件102接收。在此情況下，光波訊號S1經過的路徑長度為a1+b1。一般來說，接收元件102所接收到的光波訊號S1強度係與光波訊號S1經過的路徑長度呈反向關係。當接收到的光波訊號S1強度愈強時，代表光波訊號S1經過的路徑長度a1+b1愈短；當接收到的光波訊號S1強度愈弱時，代表光波訊號S1經過的路徑長度a1+b1愈長。因此，處理裝置104可判斷光波訊號S1的強度與路徑長度a1+b1之間的一對應關係。
接著，處理裝置104可根據接收元件102之位置與光源LS1之位置，取得一球心O1之位置，使得物體X與物體偵測裝置10之間的距離可定義為物體X與球心O1的距離r1。較佳地，球心O1可位於接收元件102與光源LS1之直線距離的中點，使得物體X與球心O1的距離r1約略等於光波訊號S1經過的路徑長度a1+b1的一半。在此情況下，處理裝置104可取得光波訊號S1的強度與距離r1之間的一對應關係。因此，處理裝置104即可根據接收到的光波訊號S1的強度，取得相對應的距離r1。同樣地，藉由上述方式，處理裝置104亦可根據接收到的光波訊號S2的強度，取得相對應的距離r2；並根據接收到的光波訊號S3的強度，取得相對應的距離r3。除此之外，處理裝置104亦可將接收元件102與光源LS2之直線距離的中點設定為球心O2的位置；並將接收元件102與光源LS3之直線距離的中點設定為球心O3的位置。
由於物體X與球心O1之距離為r1，處理裝置104可以球心O1為球心，距離r1為半徑，設定一半球面HS1，代表物體X位於半球面HS1 上。由於光波訊號LS1僅能傳送至位於物體偵測裝置10前方的物體，因此只需考慮物體位於物體偵測裝置10前方之半球面的情況。同樣地，透過相同的方式，處理裝置104可以球心O2為球心，距離r2為半徑，設定一半球面HS2；並以球心O3為球心，距離r3為半徑，設定一半球面HS3。半球面HS1~HS3可取得一交點，處理裝置104即可判斷物體X的所在位置為該交點，如第13圖所示。
更進一步地，處理裝置104可透過上述方式，在一段時間內持續偵測物體X的所在位置。藉由每一次偵測到的位置，處理裝置104可判斷物體X行進的軌跡。若物體X為使用者的手掌時，處理裝置104即可根據手掌移動的方向來判斷使用者所執行的操作。
舉例來說，在一實施例中，處理裝置104可根據物體X經過物體偵測裝置10前方的起點與終點的座標來進行手勢判斷。請參考第14圖，第14圖為本發明實施例處理裝置104根據物體X之座標判斷手勢之示意圖。如第14圖所示，處理裝置104可在物體X進入物體偵測裝置10前方時，記錄物體X之一起點座標(x1，y1，z1)，並在物體X離開物體偵測裝置10前方時，記錄物體X之一終點座標(x2，y2，z2)。關於物體在何處進入物體偵測裝置10前方之判斷可根據上述臨界值TH而決定，而物體在何處離開物體偵測裝置10前之判斷，可根據物體進入偵測裝置10的一限定時間內(例如100毫秒以內)，物體的最後位置，或是一限定時間內符合上述臨界值TH而決定。
根據物體X的起點座標(x1，y1，z1)及終點座標(x2，y2，z2)，處理裝置104可分別取得物體X的位移在x方向、y方向及z方向的分量△x、△y及△z，其計算方式如下：△x=x2-x1
△y=y2-y1
△z=z2-z1
在取得位移分量△x、△y及△z之後，處理裝置104可進而判斷使用者的手勢。舉例來說，在光源LS1~LS3及接收元件102以第2圖所示的方式設置於電子裝置20右下角，同時在第14圖的座標定義之下，當|△x|>|△y|，|△x|>|△z|，且△x>0時，處理裝置104可判斷使用者是執行一向右手勢；當|△x|>|△y|，|△x|>|△z|，且△x<0時，處理裝置104可判斷使用者是執行一向左手勢；當|△y|>|△x|，|△y|>|△z|，且△y>0時，處理裝置104可判斷使用者是執行一向上手勢；當|△y|>|△x|，|△y|>|△z|，且△y<0時，處理裝置104可判斷使用者是執行一向下手勢；當|△z|>|△x|，|△z|>|△y|，且△z<0時，處理裝置104可判斷使用者是執行一確認手勢。
透過上述方式，物體偵測裝置10可取得使用者的手勢方向或確認手勢，進而判斷使用者的操作(如開關機、選台、音量控制及選單控制等)。
綜上所述，本發明提供了一種物體偵測方法及裝置，用來偵測物體之位置及移動方向，並藉此偵測使用者的手勢，進而根據手勢判斷使用者所執行的操作。在此情況下，使用者可在不需要接觸遙控器或電子裝置的情況下，實現非接觸式的操控。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
30‧‧‧流程
300~308‧‧‧步驟

Claims (18)

  1. 一種物體偵測方法，用於一電子裝置，該物體偵測方法包含有：依序開啟一第一光源、一第二光源及一第三光源，以分別發送一第一光波訊號、一第二光波訊號及一第三光波訊號；依序接收由一物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號，以分別判斷該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度；以及根據該物體反射之該第一光波訊號及該第二光波訊號的強度變化，判斷該物體於一第一方向之一第一位移，並根據該物體反射之該第一光波訊號及該第三光波訊號的強度變化，判斷該物體於一第二方向之一第二位移，其中，該第一方向與該第二方向垂直或接近垂直。
  2. 如請求項1所述之物體偵測方法，其中依序開啟該第一光源、該第二光源及該第三光源，以分別發送該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號之步驟包含有：在相異時域分別開啟該第一光源、該第二光源及該第三光源，以分時發送該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號。
  3. 如請求項1所述之物體偵測方法，其中該第二光源位於該第一光源之該第一方向，且該第三光源位於該第一光源之該第二方向。
  4. 如請求項1所述之物體偵測方法，其中根據該物體反射之該第一光波訊號及該第二光波訊號的強度變化，判斷該物體於該第一方向之該第一位移，並根據該物體反射之該第一光波訊號及該第三光波訊號的強度變化，判斷該物體於該第二方向之該第二位移之步驟包含有：於該物體反射之該第一光波訊號之強度上升至大於一第一臨界值時，記錄該物體之一第一進入時間，於該物體反射之該第一光波訊號之強度下降至小於該第一臨界值時，記錄該物體之一第一離開時間，並 根據該第一進入時間及該第一離開時間，計算一第一中間時間；於該物體反射之該第二光波訊號之強度上升至大於該第一臨界值時，記錄該物體之一第二進入時間，於該物體反射之該第二光波訊號之強度下降至小於該第一臨界值時，記錄該物體之一第二離開時間，並根據該第二進入時間及該第二離開時間，計算一第二中間時間；於該物體反射之該第三光波訊號之強度上升至大於該第一臨界值時，記錄該物體之一第三進入時間，於該物體反射之該第三光波訊號之強度下降至小於該第一臨界值時，記錄該物體之一第三離開時間，並根據該第三進入時間及該第三離開時間，計算一第三中間時間；以及根據該第一中間時間及該第二中間時間，判斷該物體之該第一位移，並根據該第一中間時間及該第三中間時間，判斷該物體之該第二位移。
  5. 如請求項4所述之物體偵測方法，其中當該第一中間時間與該第二中間時間的差的絕對值大於該第一中間時間與該第三中間時間的差的絕對值時，判斷該物體係於該第一方向移動，且當該第一中間時間與該第二中間時間的差的絕對值小於該第一中間時間與該第三中間時間的差的絕對值時，判斷該物體係於該第二方向移動。
  6. 如請求項4所述之物體偵測方法，其中該物體為一使用者之一手勢，且當該第一中間時間與該第二中間時間的差的絕對值以及該第一中間時間與該第三中間時間的差的絕對值皆小於一第二臨界值時，判斷該使用者執行一確認手勢。
  7. 如請求項1所述之物體偵測方法，其中該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號為紅外線(Infrared，IR)，且該第一光源、該第二光源及該第三光源分別為一紅外線發射器。
  8. 一種物體偵測方法，用於一電子裝置，該物體偵測方法包含有： 依序開啟一第一光源、一第二光源及一第三光源，以分別發送一第一光波訊號、一第二光波訊號及一第三光波訊號；藉由一接收元件依序接收由一物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號，以分別判斷該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度；根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，分別取得相對應之一第一距離、一第二距離及一第三距離；根據該接收元件之位置與該第一光源之位置，取得一第一球心之位置，根據該接收元件之位置與該第二光源之位置，取得一第二球心之位置，並根據該接收元件之位置與該第三光源之位置，取得一第三球心之位置；以該第一球心為球心，該第一距離為半徑，設定一第一半球面，以該第二球心為球心，該第二距離為半徑，設定一第二半球面，並以該第三球心為球心，該第三距離為半徑，設定一第三半球面；以及判斷該物體的所在位置為該第一半球面、該第二半球面及該第三半球面的交點。
  9. 如請求項8所述之物體偵測方法，其中依序開啟該第一光源、該第二光源及該第三光源，以分別發送該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號之步驟包含有：在相異時域分別開啟該第一光源、該第二光源及該第三光源，以分時發送該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號。
  10. 如請求項8所述之物體偵測方法，另包含有：於一段時間內持續偵測該物體的所在位置，以判斷該物體行進的軌跡。
  11. 如請求項8所述之物體偵測方法，其中該第一球心之位置為該接收元件與該第一光源之直線距離的中點，該第二球心之位置為該接收元件與該第二光源之直線距離的中點，且該第三球心之位置為該接收元件與該第 三光源的直線距離的中點。
  12. 如請求項8所述之物體偵測方法，其中該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號為紅外線(Infrared，IR)，該第一光源、該第二光源及該第三光源分別為一紅外線發射器，且該接收元件為一紅外線接收器。
  13. 一種物體偵測裝置，包含有：一第一光源、一第二光源及一第三光源，分別用來發送一第一光波訊號、一第二光波訊號及一第三光波訊號；一接收元件，用來接收由一物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號；一處理裝置；以及一儲存單元，用來儲存一程式碼，以指示該處理裝置執行以下步驟：依序開啟該第一光源、該第二光源及該第三光源，以依序發送該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號；根據由該接收元件所接收到的該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號，判斷該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度；以及根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，判斷該物體之位移。
  14. 如請求項13所述之物體偵測裝置，其中根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，判斷該物體之位移之步驟包含有：根據該物體反射之該第一光波訊號及該第二光波訊號的強度變化，判斷該物體於一第一方向之一第一位移，並根據該物體反射之該第一光波訊號及該第三光波訊號的強度變化，判斷該物體於一第二方向之一第二位移，其中，該第一方向與該第二方向垂直或接近垂直。
  15. 如請求項13所述之物體偵測裝置，其中根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，判斷該物體之位移之步驟包含有：根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，分別取得相對應之一第一距離、一第二距離及一第三距離；根據該接收元件之位置與該第一光源之位置，取得一第一球心之位置，根據該接收元件之位置與該第二光源之位置，取得一第二球心之位置，以及根據接收元件之位置與該第三光源之位置，取得一第三球心之位置；以該第一球心為球心，該第一距離為半徑，設定一第一半球面，以該第二球心為球心，該第二距離為半徑，設定一第二半球面，並以該第三球心為球心，該第三距離為半徑，設定一第三半球面；以及判斷該物體的所在位置為該第一半球面、該第二半球面及該第三半球面的交點。
  16. 如請求項15所述之物體偵測裝置，其中根據該物體反射之該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號的強度，判斷該物體之位移之步驟另包含有：於一段時間內持續取得該物體的所在位置，以判斷該物體行進的軌跡。
  17. 如請求項13所述之物體偵測裝置，其中該第一光源、該第二光源及該第三光源係於相異時域分別開啟，以分時發送該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號。
  18. 如請求項13所述之物體偵測裝置，其中該第一光波訊號、該第二光波訊號及該第三光波訊號為紅外線(Infrared，IR)，該第一光源、該第二光源及該第三光源分別為一紅外線發射器，且該接收元件為一紅外線接收器。
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