TWI547788B - 電子裝置及其重力感測校正方法 - Google Patents

Description

電子裝置及其重力感測校正方法

本發明是有關於一種電子裝置的校正技術，且特別是有關於一種電子裝置及其重力感測校正方法。

目前許多消費型電子產品皆有設置重力感應器(如，陀螺儀、加速度計)，以偵測電子產品的擺置角度或方向，使電子產品(如，智慧型手機、平板電腦)中的應用程式得以進行相應的體感或重力感應類型操作。重力感應類型操作可應用在例如播放音樂、拍照攝影、防抖校準、體感遊戲…等應用程式中。然而，目前的重力感應器僅在電子產品設計出廠時會被校準其基準數據，使用者無法在獲得電子產品後另外以其他方式來重新校準重力感應器的基準數據。

因此，當使用者在正常的坐姿或站姿下來使用電子產品以進行重力感應類型操作時，電子產品將可正常運作。然而，當使用者已經躺下或者處於非站姿或非坐姿的其他姿勢時(例如， 倒立、側躺…等姿勢)，電子產品將由於重力感應器無法適應性地被調整，而使得重力感應類型操作將不會如使用者預期般地運作。

因此，如何使電子產品適應性地在使用者的不同姿勢下也能正常使用其重力感應類型操作，便是廠商可研議的技術之一。

本發明提供一種電子裝置及其重力感測校正方法，可讓使用者在非正規姿勢(例如，側躺、倒立、平躺)下順利地利用電子裝置來進行重力感應類型操作。

本發明提出一種電子裝置，其包括重力感測單元、影像擷取單元以及處理單元。重力感測單元藉由預設重力基準數據以識別所述電子裝置的轉動方向。影像擷取單元用以擷取包括一物件的影像。處理單元耦接所述重力感測單元以及所述影像擷取單元。所述處理單元透過所述重力感測單元來獲得當前重力感測值，依據所述當前重力感測值來產生特定重力基準數據。處理單元分析所述影像以判斷所述物件相對於所述電子裝置的移動方向，從而藉由所述特定重力基準數據以及所述物件的所述移動方向來識別所述電子裝置的所述轉動方向。

在本發明的一實施例中，上述的處理單元在接收到重力感應校正請求時，透過所述重力感測單元來獲得所述當前重力感測值，並依據所述當前重力感測值來產生特定重力基準數據。

在本發明的一實施例中，上述的處理單元將依據所述特 定重力基準數據所識別得到的所述轉動方向的數值傳送至所述電子裝置所執行的應用程式。

在本發明的一實施例中，上述的影像擷取單元為所述電子裝置的前置鏡頭模組。

在本發明的一實施例中，上述的物件為使用者的臉部。

從另一角度來看，本發明提出一種電子裝置的重力感測校正方法。所述電子裝置包括重力感測單元以及影像擷取單元。所述重力感測校正方法包括下列步驟：藉由所述重力感測單元來獲得當前重力感測值；依據所述當前重力感測值來產生特定重力基準數據；藉由所述影像擷取單元擷取包括一物件的影像，並分析所述影像以判斷所述物件相對於所述電子裝置的移動方向；以及，藉由所述特定重力基準數據以及所述物件的所述移動方向來識別所述電子裝置的轉動方向。

在本發明的一實施例中，重力感測校正方法更包括下列步驟：判斷是否接收一重力感應校正請求；以及，當接收所述重力感應校正請求時，藉由所述重力感測單元來獲得所述當前重力感測值，並依據所述當前重力感測值來產生所述特定重力基準數據。

在本發明的一實施例中，重力感測校正方法更包括下列步驟：將依據所述特定重力基準數據所識別得到的所述轉動方向的數值傳送至所述電子裝置所執行的應用程式。

基於上述，本發明實施例所述的電子裝置可依據重力感 測單元所偵測得到的當前重力感測值來校準其重力基準數據，藉以使電子裝置可以適應性地配合使用者在持有電子裝置時的姿勢來調整重力感測單元。如此一來，電子裝置便可基於此校準後的重力基準數據、當前感測的重力感測值以及前置鏡頭模組所感測之目標物件(例如，使用者人臉)與電子裝置之間的移動方向來得知電子裝置的轉動方向。藉此，當使用者在非正規姿勢(例如，側躺、倒立、平躺)下使用電子裝置時，電子裝置仍可藉由此重力感應校準設置來順利地進行重力感應類型操作。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧電子裝置

110‧‧‧重力感測單元

120‧‧‧影像擷取單元

S210~S250‧‧‧步驟

310、320‧‧‧『特殊重力感應』設置

410、510‧‧‧電子裝置的顯示螢幕

420、430、630、730‧‧‧箭頭方向

610、710‧‧‧物件

620、720‧‧‧虛線箭頭

圖1是依照本發明之一實施例以說明一種電子裝置的方塊圖。

圖2是依照本發明之一實施例來說明電子裝置的一種重力感測校正方法的流程圖。

圖3是依照本發明之一實施例所述的重力感應校準設置的示意圖。

圖4繪示電子裝置設置在水平面且為靜止時的示意圖。

圖5繪示使用者以在平躺姿勢時拿取電子裝置的示意圖。

圖6及圖7是依照本發明之一實施例以繪示電子裝置以及物 件的示意圖。

目前的電子裝置在涉及到重力感應類型操作時，通常藉由重力感應單元(如，加速度計、陀螺儀)以讀取在三個預設座標軸(X、Y、Z軸)上的相應數值，並且由這三個預設座標軸上相應數值的變化來識別出電子裝置的運動方向或轉動方向。然而，當使用者在平躺或側躺等情況下進行電子裝置的重力感應類型操作時，由於此時重力感應單元所感應到的數值並非在出廠預設情況下的數值，並且重力感應類型操作的數值會因為正負數的變化而導致電子裝置並不會如原先使用者預想般的產生相應動作。藉此，本發明實施例藉由重新校準電子裝置中重力感應單元的重力基準數據，並透過電子裝置的前置鏡頭模組來判斷目標物件(如，使用者的臉部)相對於電子裝置的移動方向，便可讓使用者在非正規姿勢(例如，側躺、倒立、平躺)下也可順利地利用電子裝置來進行重力感應類型操作。以下提供符合的本發明實施例，藉以佐證本發明的精神。

圖1是依照本發明之一實施例以說明一種電子裝置100的方塊圖。電子裝置100包括重力感測單元110、影像擷取單元120以及處理單元130。電子裝置100可以是當前的消費型電子產品，例如是智慧型手機、平板電腦、超薄筆記型電腦…等。應用本實施例者可依其需求將本發明實施例的精神應用於其他電子裝 置上，只要此電子裝置100包括重力感測單元110、影像擷取單元120及處理單元130即可。

重力感測單元110可以是加速度計(例如，晶片名稱為BMA2X2的重力感應器(G sensor))或是陀螺儀。在電子裝置100出廠前，重力感測單元110便具備一預設重力基準數據，藉以識別電子裝置的轉動方向。影像擷取單元120可以是電子裝置100的前置鏡頭模組，其用以擷取電子裝置100於其顯示螢幕前方的影像。於部分實施例中，影像擷取單元120也可以是電子裝置100的後置鏡頭模組，應用本實施例者可依照本發明實施例的精神來調整影像擷取單元120的影像擷取方向。

處理單元130分別耦接重力感測單元110以及影像擷取單元120。於本實施例中，處理單元130可以是電子裝置100的中央處理單元、數位訊號處理器(Digital Signal Processor,；DSP)、可編程邏輯裝置(PLD)、影像處理器、複雜可編程邏輯裝置(CPLD)、場可編程閘陣列(FPGA)的其中一個或是上述處理元件的組合。例如，電子裝置100可以具備中央處理單元以及特別用於處理影像的影像處理器，由於影像擷取單元120所擷取的影像會先行經由影像處理器進行相關處理，因此此時的處理單元130便可以是中央處理單元與影像處理器的組合。應用本實施例者應可藉由電子裝置100的需求而適度利用上述處理元件的組合來做為本發明實施例所稱的處理單元130。

圖2是依照本發明之一實施例來說明電子裝置100的一 種重力感測校正方法的流程圖。於此重力感測校正方法中，電子裝置100需至少包括重力感測單元110以及影像擷取單元120。請同時參照圖1及圖2，於步驟S210中，電子裝置100會判斷是否接收到一重力感應校正請求。於本實施例中，電子裝置100在其作業系統中的設置欄位可以增加一項重力感應校準設置，藉以讓使用者來藉由作業系統中的使用者介面以提出此重力感應校正請求。圖3是依照本發明之一實施例所述的重力感應校準設置的示意圖。如圖3所示，圖3左方的使用者「系統設置」介面中除了原有的『飛航模式』設置、『無線區域網路(WLAN)』設置以外，還可包括『特殊重力感應』設置310。使用者可藉由『特殊重力感應』設置310上的按鈕來開啟或關閉此功能。圖3右方的使用者「快捷設置」介面中也可增加『特殊重力感應』設置320，使用者可以點選此『特殊重力感應』設置320來開啟或關閉此功能。當開始此功能時，電子裝置100便接收到此重力感應校正請求。

請回到圖1及圖2，當電子裝置100接收到此重力感應校正請求時，便從步驟S210進入步驟S220，電子裝置100中的處理單元130藉由重力感測單元110來獲得當前重力感測值。並且，於步驟S230中，處理單元130便依據此當前重力感測值來產生特定重力基準數據。於本實施例中，重力感測單元110便可藉由此特定重力基準數據來識別電子裝置的轉動方向。於其他實施例中，處理單元130也可將此特定重力基準數據做為校準依據，且將重力感測單元110中原先的預設重力基準數據以特定重力基準 數據進行取代。當重力感應校正請求被結束或『特殊重力感應』設置被設定為關閉時，處理單元130才會以原先的預設重力基準數據來對重力感測單元110重新進行設定。應用本實施例者可依照其需求來選擇是否將重力感測單元110中原先的預設重力基準數據進行重新校正。

在此以相關的重力感應數據來詳細說明步驟S220及步驟S230。一般而言，在電子裝置100出廠前，重力感測單元110便具備預設重力基準數據，藉以識別電子裝置的轉動方向。圖4繪示電子裝置100設置在水平面且為靜止時的示意圖。圖4所示的電子裝置100中的重力感測單元在此時所測得的重力感應值可表示為理想上的預設重力基準數據。此預設重力基準數據可如下表(1)所示。

於圖4中，X、Y及Z方向用以表示電子裝置100的原始直角座標系。電子裝置100的顯示螢幕410以及前置鏡頭模組120朝向+Z方向設置。若想要重新校準電子裝置100中的重力感測單元110時，通常會令電子裝置100平放，使得顯示螢幕410朝上或朝下設置時才能進行重力感測單元110的重新校準。使用『重新校準重力感測單元』功能僅是適用於使用者感覺電子裝置100 的重力感應值不準確的時候，且在進行重新校準時不能晃動電子裝置100，且要靜止較長的時間。如果使用者想要更換其姿勢，便需要重新校準電子裝置100，且會浪費較長時間重新進行上述步驟。因此，『重新校準重力感測單元』功能無法在使用者的非正規姿勢情況下進行校準。

於本實施例中，以晶片名稱為BMA2X2的重力感應器作為舉例，X、Y、Z方向的數值最大為+9.8，最小則為-9.8。當手機朝向顯示螢幕410的左方旋轉時，也就是以Y方向為軸且以箭頭方向420進行旋轉時，Y方向的數值不變，X方向的數值將會從0逐漸增加至+9.8，然後再逐步減小至-9.8，然後再次增加至0。Z方向的數值則會逐漸從9.8逐步減小至-9.8，然後再增加至+9.8。另一方面，當手機朝向顯示螢幕410的上方旋轉時，也就是以X方向為軸且以箭頭方向430旋轉時，X方向的數值不變，Y方向的數值將會從0逐漸減小至-9.8，再逐步增加至+9.8，然後再次減小至0。Z方向的數值則會逐漸從9.8逐步減小至-9.8，然後再增加至+9.8。

圖5繪示使用者以在平躺姿勢時拿取電子裝置100的示意圖。圖5中電子裝置100的顯示螢幕510朝向的方向(+Z1方向)是朝向使用者在平躺姿勢時的臉部。藉此，步驟S230的「依據此當前重力感測值來產生特定重力基準數據」是用以表示，電子裝置100可利用當前重力感測值為基準，將以圖5中顯示螢幕510朝向的方向(+Z1方向)、與顯示螢幕510長邊所指的方向(Y1 方向)以及與顯示螢幕510短邊所指的方向(X1方向)來形成新的校正後三維坐標系。詳細來說，假設圖5中電子裝置100於步驟S220以X、Y、Z方向作為原始三維坐標系且透過重力感測單元110偵測得到當前重力感測值如表(2)所示時，則便依據此當前重力感測值來產生此特定重力基準數據，從而產新的校正後三維坐標系。

如此一來，藉由以X1、Y1及Z1方向結合成的校正後三維坐標系，電子裝置100便可得知電子裝置的轉動方向的絕對數值，藉此便可讓使用者在非正規姿勢下也能正常使用電子裝置100的重力感應類型操作。然而，步驟S220及步驟S230僅能得知電子裝置的轉動方向在兩個三維坐標系之間的絕對數值，但無法得知電子裝置100之轉動方向的指向方向。

請重新參照圖1及圖2，於步驟S240中，處理單元130 藉由影像擷取單元120擷取包括一物件的影像，且處理單元130分析此影像以判斷所述物件相對於電子裝置100的移動方向。如此一來，便可藉由物件相對於電子裝置100的移動方向來得知電子裝置100之轉動方向的指向方向。

圖6及圖7是依照本發明之一實施例以繪示電子裝置100以及物件610、710的示意圖。在此以圖1、圖6及圖7來詳細說明圖2的步驟S240。於本實施例中，圖6及圖7的物件610、710皆位於電子裝置100的顯示螢幕510的前方。電子裝置100的影像擷取單元120可藉由擷取影像而得知物件610、710的位置。由於電子裝置100是由使用者拿取並使用，因此此處的物件610、710常為使用者的臉部。應用本實施例者也可藉由其他物體來作為物件610、710。於本實施例中，由於使用者的臉部具有特定的結構分布特徵，因此可以較為輕易地藉由人臉偵測技術及圖像處理運算來識別人臉的位置以及人臉相對於電子裝置的移動方向。詳細來說，處理單元130可以分析包含有物件610、710的影像中之人臉眼睛、鼻子、嘴巴等部位的形狀以及這些部位相互之間的幾何設置關係來確定人臉的大小及位置。當識別到人臉後，便可利用影像中的人臉圖片樣本來提取膚色圖元以便於建立膚色色度高斯模型。處理單元130根據高斯膚色模型求得人臉大致輪廓。之後，處理單元130可採取形態學處理以除去非人臉的影像區域，從而得到人臉的影像區域，以便於記錄人臉中心點位置的座標。之後，處理單元130透過下一張影像來重複上述動作，便可得知人臉中 心點位置是否有移動，便可得到人臉移動的方向。

於部分實施例中，當電子裝置100的影像擷取單元120(前置鏡頭模組)的影像可能無法擷取到人臉的時候，也可透過影像中具備較為明顯的幾何形狀/顏色的物體的位置來做為物件610、710，處理單元130可通過分析每張影像中具備較為明顯的幾何形狀/顏色的物體來識別到此物件610、710相對於電子裝置100的移動方向。

由於使用者操作電子裝置100以進行重力感應操作，因此圖6及圖7中的物件610、710可能實際上沒有移動，電子裝置100上所偵測到之物件610、710的移動方向(以虛線箭頭620、720表示)實際上是電子裝置100本身在轉動或移動所形成的。例如，當電子裝置100偵測到圖6的物件610往移動方向620移動(也就是，電子裝置100偵測到物件610往電子裝置100的右邊移動)時，表示電子裝置100實際上是以Y方向為軸而朝向箭頭方向630進行轉動。相對地，當電子裝置100偵測到圖7的物件710往移動方向720移動(也就是，電子裝置100偵測到物件710往電子裝置100的上邊移動)時，表示電子裝置100實際上是以Y方向為軸而朝向箭頭方向730進行轉動。如此一來，電子裝置100便可藉由物件610、710的移動方向來判斷自身轉動方向的朝向方向。

請重新參照圖1及圖2，於步驟S250中，處理單元130便可藉由上述的特定重力基準數據以及物件的移動方向來識別電 子裝置100的轉動方向。處理單元130還將依據此特定重力基準數據所識別得到的轉動方向的數值傳送至電子裝置100所執行的應用程式中，藉以執行相應的重力感應類型操作。

舉例來說，於步驟S250中，當使用者偏轉電子裝置100時，重力感測單元110以原始三維坐標系所讀取到的當前重力感測值如下表(3)所示。

另一方面，由於處理單元130經由影像擷取單元120得知影像中的物體向右移動，因此處理單元判定使用者是向左偏移電子裝置100。由於使用者是向左偏移電子裝置100導致當前重力感測值產生變化，因此以校正後三維坐標系的重力感測值便如下表(4)所示。

如此一來，應用程式便可以得到以校正後三維坐標系的重力感應值，如此產生的重力感測值可傳送給應用程式後，使用者便可在非正規姿勢(例如，側躺、倒立、平躺)下順利地利用電子裝置100來進行重力感應類型操作。

綜上所述，本發明本發明實施例所述的電子裝置中可被增加一項重力感應校準設置。當使用者將此重力感應校準設置開啟(也就是，提出重力感應校正請求)時，電子裝置便會依據重力感測單元所偵測得到的當前重力感測值來校準其重力基準數據，藉以使電子裝置可以適應性地配合使用者在持有電子裝置時的姿勢來調整重力感測單元。如此一來，電子裝置便可基於此校準後的重力基準數據、當前感測的重力感測值以及前置鏡頭模組所感測之目標物件(例如，使用者人臉)與電子裝置之間的移動方向來得知電子裝置的轉動方向。藉此，當使用者在非正規姿勢(例如，側躺、倒立、平躺)下使用電子裝置時，電子裝置仍可藉由此重力感應校準設置來順利地進行重力感應類型操作。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S210~S250‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種電子裝置，包括：一重力感測單元，藉由一預設重力基準數據以識別該電子裝置的一轉動方向；一影像擷取單元，擷取包括一物件的一影像；以及一處理單元，耦接該重力感測單元以及該影像擷取單元，該處理單元透過該重力感測單元來獲得一當前重力感測值，依據該當前重力感測值來產生一特定重力基準數據，且在依據該當前重力感測值來產生該特定重力基準數據的運作之後，該處理單元分析該影像以判斷該物件相對於該電子裝置的一移動方向，從而藉由該特定重力基準數據以及該物件的該移動方向來識別該電子裝置的該轉動方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該處理單元在接收到一重力感應校正請求時，透過該重力感測單元來獲得該當前重力感測值，並依據該當前重力感測值來產生該特定重力基準數據。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該處理單元將依據該特定重力基準數據所識別得到的該轉動方向的數值傳送至該電子裝置所執行的一應用程式。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該影像擷取單元為該電子裝置的一前置鏡頭模組。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該物件為使 用者的臉部。
6. 一種電子裝置的重力感測校正方法，其中該電子裝置包括一重力感測單元以及一影像擷取單元，所述重力感測校正方法包括：藉由該重力感測單元來獲得一當前重力感測值；依據該當前重力感測值來產生一特定重力基準數據；在依據該當前重力感測值來產生該特定重力基準數據的步驟之後，藉由該影像擷取單元擷取包括一物件的一影像，並分析該影像以判斷該物件相對於該電子裝置的一移動方向；以及藉由該特定重力基準數據以及該物件的該移動方向來識別該電子裝置的該轉動方向。
7. 如申請專利範圍第6項所述的重力感測校正方法，更包括：判斷是否接收一重力感應校正請求；以及當接收該重力感應校正請求時，藉由該重力感測單元來獲得該當前重力感測值，並依據該當前重力感測值來產生該特定重力基準數據。
8. 如申請專利範圍第6項所述的重力感測校正方法，更包括：將依據該特定重力基準數據所識別得到的該轉動方向的數值傳送至該電子裝置所執行的一應用程式。
9. 如申請專利範圍第6項所述的重力感測校正方法，其中該影像擷取單元為該電子裝置的一前置鏡頭模組。
10. 如申請專利範圍第6項所述的重力感測校正方法，其中 該物件為使用者的臉部。