專利名稱：物體偵測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種物體偵測系統(tǒng)及方法，特別地，本發(fā)明是關(guān)于一種利用不同時 形成的光域(non-coincident fields of light)以及單一條直線式影像傳感器(line image sensor)的物體偵測系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
由于觸控式屏幕(touch screen)能讓操作者直覺地透過接觸方式進(jìn)行相對顯示 器的坐標(biāo)輸入的優(yōu)點(diǎn)，觸控式屏幕已成為現(xiàn)今顯示器常見配置的輸入裝置。觸控式屏幕以 廣泛地應(yīng)用于各類具有顯示器的電子產(chǎn)品中，例如，監(jiān)視器、筆記型計算機(jī)、平板計算機(jī)、自 動柜員機(jī)、銷售點(diǎn)終端機(jī)、游客導(dǎo)覽系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)，等。除了傳統(tǒng)電阻式、電容式等操作者必須接觸的觸控屏幕外，利用攝像組件 (image-capturing device)讓操作者無需真正接觸到顯示器的坐標(biāo)輸入方式也已被采用。 利用攝像組件的非接觸式觸控屏幕(或稱為光學(xué)式觸控屏幕)的相關(guān)先前技術(shù)請見美國專 利公告號第4，507，557號專利，在此不多做贅述。上述以光學(xué)影像方式，達(dá)成物體位置判斷 的物體偵測系統(tǒng)除可應(yīng)用于觸控屏幕外，也可以應(yīng)用于觸控繪圖板、觸控控制器等。為了更準(zhǔn)確解析輸入點(diǎn)的位置甚至能支持多點(diǎn)輸入，關(guān)于光學(xué)式觸控屏幕的先前 技術(shù)，已有多種不同光源型態(tài)、光反射組件與導(dǎo)光組件的設(shè)計方案被提出，以提供更多關(guān)于 輸入點(diǎn)位置的角函數(shù)，以利準(zhǔn)確地解析輸入點(diǎn)的位置。例如，美國專利公告號第7，460，110 號專利，其揭露利用具備輻射發(fā)光源的對象落在指示區(qū)域內(nèi)，并且配合一片波導(dǎo)組件 (waveguide)以及裝設(shè)波導(dǎo)組件兩邊緣的反射鏡，進(jìn)而造成上、下兩層且同時形成的光域 (coincident fields of light)，藉此攝像單元可以同時擷取上、下兩層不同的影像。然而，若要同時擷取上、兩層不同的影像，攝像單元必須采用成本較高的矩陣式影 像傳感器(area image sensor)、多重直線式影像傳感器(multiple-lineimage sensor)或 兩條直線式影像傳感器。此外，采用矩陣式影像傳感器、多重直線式影像傳感器或兩條直線 式影像傳感器，光學(xué)式觸控屏幕需要耗費(fèi)較多的運(yùn)算資源才能解析這些影像傳感器所擷取 的影像，尤其是采用矩陣式影像傳感器。此外，采用矩陣式影像傳感器、多重直線式影像傳 感器或兩條直線式影像傳感器，光學(xué)式觸控屏幕其系統(tǒng)組裝所造成的誤差會導(dǎo)致這些影像 傳感器感測到錯的光域或感測不到光域的情況，尤其是采用兩條直線式影像傳感器。此外，根據(jù)美國專利公告號第7，460，110號專利的光學(xué)式觸控屏幕需具備輻射發(fā) 光源的對象、波導(dǎo)組件與反射鏡，三者同時搭配才能達(dá)成上、下兩層且同時形成的光域。明 顯地，美國專利公告號第7，460，110號專利的架構(gòu)較為復(fù)雜。而且，關(guān)于光學(xué)示觸控屏幕的 先前技術(shù)，其攝像單元對指示區(qū)域的辨識范圍以及落在指示區(qū)域內(nèi)的對象的分辨率，仍有 待提升。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種物體偵測系統(tǒng)及方法，用以同樣地利用光學(xué)方式偵測物體在指示平面上的目標(biāo)位置。并且特別地，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測系統(tǒng)及方 法利用不同時形成的光域(non-coincident fields of light)以及單一條直線式影像傳 感器，以解決上述利用同時形成的光域以及昂貴的影像傳感器的先前技術(shù)所造成的問題。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種物體偵測系統(tǒng)及方法，用以偵測物體在包 含指示平面的指示空間內(nèi)的物體形狀、物體面積、物體立體形狀以及物體體積等物體信息。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)，其周邊構(gòu)件 (peripheral member)、濾光組件(light-filtering device)、光反身寸組件(reflector) > 第一逆向光反射組件(retro reflector)、第二逆向光反射組件、第三逆向光反射組件、控 制單元(controlling unit)、第一發(fā)光單元(light-emitting unit)以及第一攝像單元 (image-capturing unit)。周邊定義指示空間以及指示空間內(nèi)的指示平面，以供物體指示 在指示平面上的目標(biāo)位置。周邊構(gòu)件與物體具有對比關(guān)系。指示平面具有第一邊緣、與第一 邊緣相鄰的第二邊緣、與第二邊緣相鄰的第三邊緣以及與第三邊緣及第一邊緣相鄰的第四 邊緣。第三邊緣與第四邊緣形成第一隅角。第二邊緣與該第三邊緣形成第二隅角。濾光組 件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第一邊緣。光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第一邊緣并 位于濾光組件的背面。第一逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第一邊緣并位于光 反射組件的上方或下方。第二逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第二邊緣。第三 逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第三邊緣。第一發(fā)光單元電連接至控制單元，并 且設(shè)置于第一隅角周邊。第一發(fā)光單元包含第一發(fā)光源以及第二發(fā)光源。第一發(fā)光單元由 控制單元控制，以驅(qū)動第一發(fā)光源發(fā)射第一光。第一光通過指示空間，進(jìn)而形成第一光域。 第一發(fā)光單元并且由控制單元控制，以驅(qū)動第二發(fā)光源發(fā)射第二光。第二光通過指示空間， 進(jìn)而形成第二光域。濾光組件不讓第一光通過，但讓第二光通過。第一攝像單元電連接控 制單元，并且設(shè)置于第一隅角周邊。第一攝像單元定義第一攝像點(diǎn)。第一攝像單元由控制 單元控制，當(dāng)?shù)谝还庥蛐纬蓵r，擷取指示空間藉由第一逆向光反射組件及第二逆向光反射 組件呈現(xiàn)于第一邊緣上及第二邊緣上的部分周邊構(gòu)件的第一影像。第一攝像單元并且由控 制單元控制，當(dāng)?shù)诙庥蛐纬蓵r，擷取指示空間藉由第三逆向光反射組件及光反射組件呈 現(xiàn)于第三邊緣上及該第二邊緣的部分周邊構(gòu)件的第一反射影像?？刂茊卧幚淼谝挥跋褚?及第一反射影像，以決定物體位于指示空間內(nèi)的物體信息。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)，其中光反射組件可 以是平面鏡或棱鏡。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)，其中光反射組件包 含第一反射面及第二反射面。第一反射面及第二反射面大致上以直角相交，且朝向指示空 間。指示平面定義主延伸平面。第一反射面定義第一次延伸平面。第二反射面定義第二次 延伸平面。第一次延伸平面與第二次延伸平面各與主延伸平面大致上以45度角相交。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)，其中光反射組件可 以是棱鏡。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)，其中第一攝像單元 直線式影像傳感器。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的另一種具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)，進(jìn)一步包含第四 逆向光反射組件、第二發(fā)光單元以及第二攝像單元。第四逆向光反射組件系設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第四邊緣。第二發(fā)光單元系電連接至控制單元，并且設(shè)置于第二隅角周邊。第 二發(fā)光單元包含第三發(fā)光源以及第四發(fā)光源。第二發(fā)光單元系由控制單元控制，以驅(qū)動第 三發(fā)光源發(fā)射第一光。第二發(fā)光單元并且由控制單元控制，以驅(qū)動第四發(fā)光源發(fā)射第二光。 第二攝像單元系電連接控制單元，并且設(shè)置于第二隅角周邊。第二攝像單元定義第二攝像 點(diǎn)。第二攝像單元系由控制單元控制，當(dāng)?shù)谝还庥蛐纬蓵r，擷取指示空間藉由第一逆向光反 射組件及第四逆向光反射組件呈現(xiàn)于第一邊緣上及第四邊緣上的部分周邊構(gòu)件的第二影 像。第二攝像單元并且由控制單元控制，當(dāng)?shù)诙庥蛐纬蓵r，擷取指示空間藉由第三逆向光 反射組件及光反射組件呈現(xiàn)于第三邊緣及該第四邊緣上的部分周邊構(gòu)件的第二反射影像。 控制單元處理第一影像、第二影像、第一反射影像以及第二反射影像其中至少二者，以決定 物體信息。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的另一種具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)，其中第二攝像單 元是直線式影像傳感器。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種具體實施方式
的物體偵測方法。實施根據(jù)本發(fā)明的 物體偵測方法的基礎(chǔ)包含周邊構(gòu)件、濾光組件、光反射組件、第一逆向光反射組件、第二逆 向光反射組件以及第三逆向光反射組件。周邊構(gòu)件定義指示空間以及指示空間內(nèi)的指示平 面，以供物體指示在指示平面上的目標(biāo)位置。周邊構(gòu)件與物體具對比關(guān)系。指示平面具有 第一邊緣、與第一邊緣相鄰的第二邊緣、與第二邊緣相鄰的第三邊緣以及與第三邊緣及第 一邊緣相鄰的第四邊緣。第三邊緣與第四邊緣形成第一隅角。第二邊緣與第三邊緣形成第 二隅角。濾光組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第一邊緣。光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且 位于第一邊緣并位于濾光組件的背面。第一逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第 一邊緣并位于光反射組件的上方或下方。第二逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于 第二邊緣。第三逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第三邊緣。根據(jù)本發(fā)明的物體 偵測方法首先于第一隅角處，發(fā)射第一光并射向指示空間，其中第一光通過指示空間進(jìn)而 形成第一光域。接著，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法當(dāng)?shù)谝还庥蛐纬蓵r，于第一隅角處擷取 指示空間藉由第一逆向光反射組件及第二逆向光反射組件呈現(xiàn)于第一邊緣上及第二邊緣 上的部分周邊構(gòu)件的第一影像。接著，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法于第一隅角處，發(fā)射第二 光并射向指示空間，其中濾光組件不讓第一光通過但讓第二光通過，第二光通過指示空間 進(jìn)而形成第二光域。接著，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法當(dāng)?shù)诙庥蛐纬蓵r，于第一隅角處擷 取指示空間藉由第三逆向光反射組件及光反射組件呈現(xiàn)于第三邊緣及該第二邊緣上的部 分周邊構(gòu)件的第一反射影像。最后，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法處理第一影像以及第一反 射影像以決定物體位于指示空間內(nèi)的物體信息。本發(fā)明與先前技術(shù)相比1.以鏡像的方式，增加攝像單元可以完全辨識指示區(qū)域 的范圍；2.增加攝像單元與指示區(qū)域邊隅的光程距離，如此可避免當(dāng)對象接近隅角時，分 辨率低落甚至無法辨識的困難；3.對象實像與鏡像光影在攝像單元的成像不分層；4.使用 兩組不同波長的光源；5.物件本體無須發(fā)光；6.與先前技術(shù)需具備輻射發(fā)光源的對象、波 導(dǎo)組件與反射鏡三者同時搭配相較下，本發(fā)明的架構(gòu)相對簡易。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)說明。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。圖IB是圖IA中的周邊構(gòu)件、濾光組件、光反射組件以及第一逆向光反射組件沿 A-A線的橫截面視圖。圖2A是示意地繪示第一光域與第二光域分別形成時，Pl及P2兩輸入點(diǎn)阻礙光線
射至第一攝像單元及第二攝像單元的路徑。圖2B是示意地繪示第一攝像單元在TO及Tl兩時間點(diǎn)分別擷取關(guān)于第一光域的 影像以及關(guān)于第二光域的影像。圖2C是示意地繪示第二攝像單元在TO及Tl兩時間點(diǎn)分別擷取關(guān)于第一光域的 影像以及關(guān)于第二光域的影像。圖3是根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實施方式
的物體偵測方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種物體偵測系統(tǒng)及方法，用以同樣地利用光學(xué)方式偵測物體在指示 平面上的目標(biāo)位置。此外，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測系統(tǒng)及方法可以偵測物體在包含指示平 面的指示空間內(nèi)的物體形狀、物體面積、物體立體形狀以及物體體積等物體信息。并且特別 地，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測系統(tǒng)及方法利用不同時形成的光域。藉此，根據(jù)本發(fā)明的物體偵 測系統(tǒng)及方法可以采用成本較低的影像傳感器以及較少的運(yùn)算資源來執(zhí)行。以下藉由對本 發(fā)明的較佳具體實施方式
的詳細(xì)說明，藉以充分解說關(guān)于本發(fā)明的特征、精神、優(yōu)點(diǎn)以及實 施上的可行性。請參閱圖IA及圖1B，圖IA是根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)1 的架構(gòu)示意圖。圖IB是圖IA中的部分周邊構(gòu)件19(未繪示于圖IA中)、濾光組件132、光 反射組件134以及第一逆向光反射組件122沿A-A線的橫截面視圖。根據(jù)本發(fā)明的物體偵 測系統(tǒng)1用以偵測至少一個物體(例如，手指、指示筆，等)在指示平面10上的位置(例如， 圖IA所示的兩點(diǎn)位置(P1、P2))。如圖IA所示，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測系統(tǒng)1包含多邊形的周邊構(gòu)件19(未繪示于 圖IA中，請見圖1B)、濾光組件132、光反射組件134、第一逆向光反射組件122、第二逆向光 反射組件124、第三逆向光反射組件126、控制單元11、第一發(fā)光單元14以及第一攝像單元 16。周邊構(gòu)件19定義指示空間S以及指示空間S內(nèi)的指示平面10，也就是周邊構(gòu)件19環(huán) 繞指示空間S、指示平面10。周邊構(gòu)件19約與指示空間S等高，以供物體指示在指示平面 10上的目標(biāo)位置(P1、P2)。周邊構(gòu)件19與物體具有對比關(guān)系。指示平面10具有第一邊緣 102、與第一邊緣102相鄰的第二邊緣104、與第二邊緣104相鄰的第三邊緣106以及與第三 邊緣106及第一邊緣102相鄰的第四邊緣108。第三邊緣106與第四邊緣108形成第一隅 角Cl。第二邊緣104與第三邊緣106形成第二隅角C2。同樣示于圖1A，濾光組件132設(shè)置于周邊構(gòu)件19上，且位于第一邊緣102。如圖 IB所示，光反射組件134設(shè)置于周邊構(gòu)件19上，且位于第一邊緣102并位于濾光組件132 的背面。第一逆向光反射組件122設(shè)置于周邊構(gòu)件19上，且位于第一邊緣102并位于光 反射組件134的上方或下方(于此實施方式中以位于光反射組件134上方為例)。第二逆 向光反射組件124設(shè)置于周邊構(gòu)件19上，且位于第二邊緣104。第三逆向光反射組件126設(shè)置于周邊構(gòu)件19上，且位于第三邊緣106。各逆向光反射組件反射具有一行徑方向的入 射光Li，并使其反射光L2大致上沿著與入射光Ll的該行徑方向反向而平行的方向反射回 去，如圖IB所示。同樣示于圖1A，第一發(fā)光單元14電連接至控制單元11，并且設(shè)置于第一隅角Cl 周邊。第一發(fā)光單元14包含第一發(fā)光源142以及第二發(fā)光源144。第一發(fā)光單元14由控 制單元11控制，以驅(qū)動第一發(fā)光源142發(fā)射第一光。第一光通過指示空間S，進(jìn)而形成第一 光域。第一發(fā)光單元14并且由控制單元11控制，以驅(qū)動第二發(fā)光源144發(fā)射第二光。第 二光通過指示空間S，進(jìn)而形成第二光域。特別地，如圖IB所示，濾光組件132不讓第一光 通過，但讓第二光通過。于圖IB中標(biāo)示實線箭頭代表第一光的行進(jìn)路徑，虛線箭頭代表第 二光的行進(jìn)路徑。同樣示于圖1B，第一光及第二光皆會被第一逆向光反射組件122逆向反 射，第二光會通過濾光組件132，進(jìn)而被光反射組件134正規(guī)反射。第一光不會通過濾光組 件132，也不會被濾光組件132反射。于實際應(yīng)用中，第一發(fā)光源142可以是發(fā)射波長為850nm的紅外線發(fā)射器，第二發(fā) 光源144可以是發(fā)射波長為940nm的紅外線發(fā)射器。于一具體實施方式
中，光反射組件134可以是平面鏡。于另一具體實施方式
中，如圖IB所示，光反射組件134可以包含第一反射面1342 及第二反射面1344。第一反射面1342及第二反射面1344大致上以直角相交，且朝向指示 空間S。指示平面10定義主延伸平面。第一反射面1342定義第一次延伸平面。第二反射 面1344定義第二次延伸平面。第一次延伸平面與第二次延伸平面各與主延伸平面大致上 以45度角相交。于實際應(yīng)用中，上述的光反射組件134可以是棱鏡。第一攝像單元16電連接控制單元11，并且設(shè)置于第一隅角Cl的周邊。第一攝像 單元16定義第一攝像點(diǎn)。第一攝像單元16由控制單元11控制，當(dāng)?shù)谝还庥蛐纬蓵r，擷取 指示空間S藉由第一逆向光反射組件122及第二逆向光反射組件124呈現(xiàn)于第一邊緣102 上及第二邊緣104上的部分周邊構(gòu)件19的第一影像。第一影像包含在指示空間S內(nèi)的物 體對第一光造成的阻礙，也就是投影在第一影像上的陰影，例如，圖2B所示影像Il上的陰 影(圖2B所示案例將詳述于下文)。第一攝像單元16并且由控制單元11控制，當(dāng)?shù)诙?域形成時，擷取指示空間S藉由第三逆向光反射組件126及光反射組件134呈現(xiàn)于第三邊 緣106及第二邊緣104上的部分周邊構(gòu)件19的第一反射影像。第一反射影像包含在指示 空間S內(nèi)的物體對第二光造成的阻礙，也就是投影在第一反射影像上的陰影，例如，圖2B所 示影像12上的陰影(圖2B所示案例將詳述于下文)。于實際應(yīng)用中，第一攝像單元16可以是直線式影像傳感器。最后，控制單元11處理第一影像以及第一反射影像，以決定物體位于指示空間S 內(nèi)的物體信息。于一具體實施方式
中，物體信息包含目標(biāo)位置相對于該指示平面10的相對位置。 控制單元11根據(jù)第一影像中的物體于第一邊緣102上或于第二邊緣104上決定第一物體 點(diǎn)(例如，如圖2A中的01及02點(diǎn))?？刂茊卧?1并且根據(jù)第一反射影像中的物體于第三 邊緣106上決定第一反射物體點(diǎn)(例如，如圖2A中的Rl及R2點(diǎn))。控制單元11并且根據(jù) 第一攝像點(diǎn)(如圖2A中的坐標(biāo)點(diǎn)(0，0))及第一物體點(diǎn)(如圖2A中的01及02點(diǎn))的聯(lián) 機(jī)關(guān)系決定第一直進(jìn)路徑(例如，如圖2A中的Dl及D2路徑)，根據(jù)第一攝像點(diǎn)(如圖2A中的坐標(biāo)點(diǎn)(0，0))及第一反射物體點(diǎn)(如圖2A中的Rl及R2點(diǎn))的聯(lián)機(jī)關(guān)系以及光反射 組件134決定一第一反射路徑(例如，如圖2A中的D3及D4路徑)，并根據(jù)第一直進(jìn)路徑 (如圖2A中的Dl及D2路徑)及第一反射路徑(如圖2A中的D3及D4路徑)的交會點(diǎn)以 決定相對位置。同樣示圖1A，根據(jù)本發(fā)明的另一較佳具體實施方式
的物體偵測系統(tǒng)1進(jìn)一步包含 第四逆向光反射組件128、第二發(fā)光單元15以及第二攝像單元18。第四逆向光反射組件128設(shè)置于周邊構(gòu)件19上，且位于第四邊緣108。第二發(fā)光 單元15電連接至控制單元11，并且設(shè)置于第二隅角C2周邊。第二發(fā)光單元15包含第三 發(fā)光源152以及第四發(fā)光源154。第二發(fā)光單元15由控制單元11控制，以驅(qū)動第三發(fā)光 源152發(fā)射第一光。于實際應(yīng)用中，第一發(fā)光源142與第三發(fā)光源152被驅(qū)動同時發(fā)射第 一光，并且第一光通過指示空間S，進(jìn)而形成第一光域。第二發(fā)光單元15并且由控制單元11控制，以驅(qū)動第四發(fā)光源154發(fā)射第二光。于 實際應(yīng)用中，第二發(fā)光源144與第四發(fā)光源154被驅(qū)動同時發(fā)射第二光，并且第二光通過指 示空間S，進(jìn)而形成第二光域。第二影像擷取單元18電連接控制單元11，并且設(shè)置于第二隅角C2的周邊。第二 攝像單元18定義第二攝像點(diǎn)。第二攝像單元18由控制單元11控制，當(dāng)?shù)谝还庥蛐纬蓵r， 擷取指示空間S藉由第一逆向光反射組件122及第四逆向光反射組件128呈現(xiàn)于第一邊緣 102上及第四邊緣108上的部分周邊構(gòu)件19的第二影像。第二影像包含在指示空間S內(nèi)的 物體對第一光造成的阻礙，也就是投影在第二影像上的陰影，例如，圖2C所示影像13上的 陰影(圖2C所示案例將詳述于下文)。第二攝像單元18并且由控制單元11控制，當(dāng)?shù)诙?域形成時，擷取指示空間S藉由第三逆向光反射組件126及光反射組件134呈現(xiàn)于第三邊緣 106及第四邊緣108上的部分周邊構(gòu)件19的第二反射影像。第二反攝影像包含在指示空間 S內(nèi)的物體對第二光造成的阻礙，也就是投影在第二反攝影像上的陰影，例如，圖2C所示影像 14上的陰影(圖2C所示案例將詳述于下文)。于此較佳具體實施方式
中，控制單元11處理 第一影像、第二影像、第一反射影像以及第二反射影像其中至少二者，以決定物體信息。需強(qiáng)調(diào)的是，控制單元11也可以控制驅(qū)動第二發(fā)光源144及第四發(fā)光源154先行 發(fā)射第二光以先形成第二光域，再行控制驅(qū)動第一發(fā)光源142及第三發(fā)光源152發(fā)射第一 光以形成第一光域。于實際應(yīng)用中，第二攝像單元18可以是直線式影像傳感器。以下將以兩個輸入點(diǎn)(P1、P2)落于圖IA中指示平面10內(nèi)并藉由第一攝像單元16 及第二攝像單元18為例，藉以說明根據(jù)本發(fā)明的物體偵測系統(tǒng)1其在不同時間形成光域以 及擷取的影像情況。如圖2A所示，圖中實線代表在TO時間點(diǎn)控制單元11控制驅(qū)動第一發(fā)光源142及 第三發(fā)光源152發(fā)射第一光以形成第一光域，且Pl及P2兩輸入點(diǎn)阻礙第一光逆向反射至 第一攝像單元16及第二攝像單元18的路徑。圖2A中的點(diǎn)虛線代表在Tl時間點(diǎn)控制單元 11驅(qū)動第二發(fā)光源144及第四發(fā)光源154先行發(fā)射第二光以先形成第二光域，且Pl及P2 兩輸入點(diǎn)阻礙第二光逆向反射并正規(guī)反射至第一攝像單元16及第二攝像單元18的路徑。同樣示于圖2A，Pl及P2兩輸入點(diǎn)在TO及Tl兩時間點(diǎn)阻礙第一光及第二光反射 至第一攝像單元16的路徑分別形成Φ2、Φ1、Φ4及Φ3四個角向量。如圖2Β所示，在TO時間點(diǎn)，第一攝像單元16擷取關(guān)于第一光域的影像II，其上具有對應(yīng)角向量Φ2及Φ1的 實像陰影。在Tl時間點(diǎn)，第一攝像單元16擷取關(guān)于第二光域的影像12，其上具有對應(yīng)角 向量Φ4及Φ3的鏡像陰影。由于Pl及P2兩輸入點(diǎn)在第二光域中，同樣會在影像12上造 成具有對應(yīng)角向量Φ2及Φ1的實像陰影。為了減輕運(yùn)算資源、縮短處理時間，在Tl時間 點(diǎn)，第一攝像單元16僅擷取對應(yīng)第一邊緣102的子影像，對應(yīng)第二邊緣104的子影像則不 擷取，所以，圖2B中所示的影像12上除了對應(yīng)角向量Φ4及Φ3的鏡像陰影之外，還有對 應(yīng)角向量Φ 2的實像陰影，但沒有對應(yīng)角向量Φ 1的實像陰影。同樣示于圖2Α，Pl及Ρ2兩輸入點(diǎn)在TO及Tl兩時間點(diǎn)阻礙第一光及第二光反射 至第二攝像單元18的路徑分別形成θ 2、θ 21、θ 24及θ 23四個角向量。如圖2C所示， 在TO時間點(diǎn)，第二攝像單元18擷取關(guān)于第一光域的影像13，其上具有對應(yīng)角向量θ 22及 θ 21的實像陰影。在Tl時間點(diǎn)，第二攝像單元18擷取關(guān)于第二光域的影像14，其上具有 對應(yīng)角向量θ 24及θ 23的鏡像陰影。由于Pl及Ρ2兩輸入點(diǎn)在第二光域中，同樣會在影 像14上造成具有對應(yīng)角向量θ 22及θ 21的實像陰影。為了減輕運(yùn)算資源、縮短處理時間， 在Tl時間點(diǎn)，第二攝像單元18僅擷取對應(yīng)第一邊緣102的子影像，對應(yīng)第四邊緣108的子 影像則不擷取，所以，圖2C中所示的影像14上除了對應(yīng)角向量Θ24及Θ23的鏡像陰影之 外，還有對應(yīng)角向量θ 22的實像陰影，但沒有對應(yīng)角向量θ 21的實像陰影。明顯地，藉由解析影像II、影像12、影像13以及影像14上陰影所指示的角向量， 根據(jù)本發(fā)明的物體偵測系統(tǒng)1可以準(zhǔn)確地計算出圖2Α所示Pl及Ρ2兩輸入點(diǎn)的位置。更需 強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)本發(fā)明的第一攝像單元16及第二攝像單元18皆可以是單一條直線式影像 傳感器。藉此，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測系統(tǒng)可以不必采用昂貴的影像傳感器，其組裝上也能 避免影像傳感器感測到錯的光域或感測不到光域的情況。本發(fā)明與先前技術(shù)最大不同之處 在于1.以鏡像的方式，增加攝像單元可以完全辨識指示區(qū)域的范圍；2.增加攝像單元與 指示區(qū)域邊隅的光程距離，如此可避免當(dāng)對象接近隅角時，分辨率低落甚至無法辨識的困 難；3.對象實像與鏡像光影在攝像單元的成像不分層；4.使用兩組不同波長的光源；5.物 件本體無須發(fā)光；6.與先前技術(shù)需具備輻射發(fā)光源的對象、波導(dǎo)組件與反射鏡三者同時 搭配相較下，本發(fā)明的架構(gòu)相對簡易。請參閱圖3，圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施方式
的物體偵測方法2的流程 圖。實施根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法2的基礎(chǔ)包含周邊構(gòu)件、濾光組件、光反射組件、第一 逆向光反射組件、第二逆向光反射組件以及第三逆向光反射組件。周邊構(gòu)件定義指示空間 以及指示空間內(nèi)的指示平面，以供物體指示在指示平面上的目標(biāo)位置。周邊構(gòu)件與物體具 一對比關(guān)系。指示平面具有第一邊緣、與第一邊緣相鄰的第二邊緣、與第二邊緣相鄰的第三 邊緣以及與第三邊緣及第一邊緣相鄰的第四邊緣。第三邊緣與第四邊緣形成第一隅角。第 二邊緣與第三邊緣形成第二隅角。濾光組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第一邊緣。光反射 組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第一邊緣并位于濾光組件的背面。第一逆向光反射組件設(shè) 置于周邊構(gòu)件上，且位于第一邊緣并位于光反射組件的上方或下方。第二逆向光反射組件 設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第二邊緣。第三逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第三 邊緣。周邊構(gòu)件、濾光組件、光反射組件、第一逆向光反射組件、第二逆向光反射組件以 及第三逆向光反射組件的具體實施方式
請見圖IA及圖IB所示，在此不再贅述。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法2首先執(zhí)行步驟S20，于第一隅角處，發(fā)射 第一光并射向指示空間，其中第一光通過指示空間進(jìn)而形成第一光域。接著，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法2執(zhí)行步驟S22，當(dāng)?shù)谝还庥蛐纬蓵r，于第一隅 角處擷取指示空間藉由第一逆向光反射組件及第二逆向光反射組件呈現(xiàn)于第一邊緣上及 第二邊緣上的部分周邊構(gòu)件的第一影像。接著，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法2執(zhí)行步驟S24，于第一隅角處，發(fā)射第二光并 射向指示空間，其中濾光組件不讓第一光通過但讓第二光通過，第二光通過指示空間進(jìn)而 形成第二光域。接著，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法2執(zhí)行步驟S26，當(dāng)?shù)诙庥蛐纬蓵r，于第一隅 角處擷取指示空間藉由第三逆向光反射組件及光反射組件呈現(xiàn)于第三邊緣及該第二邊緣 上的部分周邊構(gòu)件的第一反射影像。最后，根據(jù)本發(fā)明的物體偵測方法2執(zhí)行步驟S28，處理第一影像以及第一反射 影像以決定物體位于指示空間內(nèi)的物體信息。關(guān)于物體信息涵蓋的內(nèi)容以及其決定的方式 已于上文中詳述，在此不再贅述。根據(jù)本發(fā)明的另一較佳具體實施方式
的物體偵測方法2的基礎(chǔ)并且包含第四逆 向光反射組件。第四逆向光反射組件設(shè)置于周邊構(gòu)件上，且位于第四邊緣。步驟S20并且于第二隅角處發(fā)射第一光并射向指示空間。步驟S22并且于第二隅 角處擷取指示空間，藉由第一逆向光反射組件及第四逆向光反射組件呈現(xiàn)于第一邊緣上及 第四邊緣上的部分周邊構(gòu)件的第二影像。步驟S24并且于第二隅角處發(fā)射第二光并射向指 示空間。步驟S26并且擷取指示空間藉由第三逆向光反射組件及光反射組件呈現(xiàn)于第三邊 緣及該第四邊緣上的部分周邊構(gòu)件的第二反射影像。步驟S28處理第一影像、第二影像、第 一反射影像以及第二反射影像其中至少二者以決定物體信息。于一具體實施方式
中，第一影像以及第一反射影像可以藉由單一條直線式影像傳 感器擷取而得。第二影像以及第二反射影像可以藉由另一條直線式影像傳感器擷取而得。由以上較佳具體實施方式
的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而 并非以上述所揭露的較佳具體實施方式
來對本發(fā)明的權(quán)利要求范圍加以限制。相反地，其 目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種物體偵測系統(tǒng)，其特征在于包含周邊構(gòu)件，該周邊構(gòu)件定義指示空間以及該指示空間內(nèi)的指示平面以供物體指示在該指示平面上的目標(biāo)位置，該周邊構(gòu)件與該物體具有對比關(guān)系，該指示平面具有第一邊緣、與該第一邊緣相鄰的第二邊緣、與該第二邊緣相鄰的第三邊緣以及與該第三邊緣及該第一邊緣相鄰的第四邊緣，該第三邊緣與該第四邊緣形成第一隅角，該第二邊緣與該第三邊緣形成第二隅角；濾光組件，該濾光組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第一邊緣；光反射組件，該光反射組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第一邊緣并位于該濾光組件的背面；第一逆向光反射組件，該第一逆向光反射組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第一邊緣并位于該光反射組件的上方或下方；第二逆向光反射組件，該第二逆向光反射組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第二邊緣；第三逆向光反射組件，該第三逆向光反射組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第三邊緣；控制單元；第一發(fā)光單元，該第一發(fā)光單元電連接至該控制單元并且設(shè)置于該第一隅角周邊，該第一發(fā)光單元包含第一發(fā)光源以及第二發(fā)光源，該第一發(fā)光單元系由該控制單元控制以驅(qū)動該第一發(fā)光源發(fā)射第一光，該第一光通過該指示空間進(jìn)而形成第一光域，該第一發(fā)光單元并且由該控制單元控制以驅(qū)動該第二發(fā)光源發(fā)射第二光，該第二光通過該指示空間進(jìn)而形成第二光域，其中該濾光組件不讓該第一光通過但讓該第二光通過；以及第一攝像單元，該第一攝像單元電連接該控制單元并且設(shè)置于該第一隅角周邊，該第一攝像單元定義第一攝像點(diǎn)，該第一攝像單元由該控制單元控制，當(dāng)該第一光域形成時擷取該指示空間藉由該第一逆向光反射組件及該第二逆向光反射組件呈現(xiàn)于該第一邊緣上及該第二邊緣上的部分該周邊構(gòu)件的第一影像，當(dāng)該第二光域形成時擷取該指示空間藉由該第三逆向光反射組件及該光反射組件呈現(xiàn)于該第三邊緣及該第二邊緣上的部分該周邊構(gòu)件的第一反射影像；其中該控制單元處理該第一影像以及該第一反射影像以決定該物體位于該指示空間內(nèi)的物體信息。
2.如權(quán)利要求1所述的物體偵測系統(tǒng)，其特征在于該光反射組件為平面鏡或棱鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的物體偵測系統(tǒng)，其特征在于該光反射組件包含第一反射面及 第二反射面，該第一反射面及該第二反射面以直角相交且朝向該指示空間，該指示平面定 義主延伸平面，該第一反射面定義第一次延伸平面，該第二反射面定義第二次延伸平面，該 第一次延伸平面與該第二次延伸平面各與該主延伸平面以45度角相交。
4.如權(quán)利要求1所述的物體偵測系統(tǒng)，其特征在于該第一攝像單元是直線式影像傳 感器。
5.如權(quán)利要求1所述的物體偵測系統(tǒng)，其特征在于該物體信息包含該目標(biāo)位置相對 于該指示平面的相對位置，該控制單元根據(jù)該第一影像中的該物體于該第一邊緣上或于該 第二邊緣上決定第一物體點(diǎn)，根據(jù)該第一反射影像中的該物體于該第三邊緣上決定第一反射物體點(diǎn)，根據(jù)該第一攝像點(diǎn)及該第一物體點(diǎn)的聯(lián)機(jī)關(guān)系決定第一直進(jìn)路徑，根據(jù)該第一 攝像點(diǎn)及該第一反射物體點(diǎn)的聯(lián)機(jī)關(guān)系以及該光反射組件決定第一反射路徑，并根據(jù)該第 一直進(jìn)路徑及該第一反射路徑的交會點(diǎn)以決定該相對位置。
6.如權(quán)利要求1所述的物體偵測系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含第四逆向光反射組件，該第四逆向光反射組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第四邊緣；第二發(fā)光單元，該第二發(fā)光單元電連接至該控制單元并且設(shè)置于該第二隅角周邊，該 第二發(fā)光單元包含第三發(fā)光源以及第四發(fā)光源，該第二發(fā)光單元由該控制單元控制以驅(qū)動 該第三發(fā)光源發(fā)射該第一光，該第二發(fā)光單元并且由該控制單元控制以驅(qū)動該第四發(fā)光源 發(fā)射該第二光；以及第二攝像單元，該第二攝像單元電連接該控制單元并且設(shè)置于該第二隅角周邊，該第 二攝像單元定義第二攝像點(diǎn)，該第二攝像單元由該控制單元控制，當(dāng)該第一光域形成時擷 取該指示空間藉由該第一逆向光反射組件及該第四逆向光反射組件呈現(xiàn)于該第一邊緣上 及該第四邊緣上的部分該周邊構(gòu)件的第二影像，當(dāng)該第二光域形成時擷取該指示空間藉由 該第三逆向光反射組件及該光反射組件呈現(xiàn)于該第三邊緣及該第四邊緣上的部分該周邊 構(gòu)件的第二反射影像；其中該控制單元處理該第一影像、該第二影像、該第一反射影像以及該第二反射影像 其中至少二者以決定該物體信息。
7.如權(quán)利要求6所述的物體偵測系統(tǒng)，其特征在于該第二攝像單元是個直線式影像 傳感器。
8.—種物體偵測方法，包括周邊構(gòu)件定義指示空間以及該指示空間內(nèi)的指示平面以 供物體指示在該指示平面上的目標(biāo)位置，該周邊構(gòu)件與該物體具有對比關(guān)系，該指示平面 具有第一邊緣、與該第一邊緣相鄰的第二邊緣、與該第二邊緣相鄰的第三邊緣以及與該第 三邊緣及該第一邊緣相鄰的第四邊緣，該第三邊緣與該第四邊緣形成第一隅角，該第二邊 緣與該第三邊緣形成第二隅角，濾光組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第一邊緣，光反射 組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第一邊緣并位于該濾光組件的背面，第一逆向光反射組 件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第一邊緣并位于該光反射組件的上方或下方，第二逆向光 反射組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件上且位于該第二邊緣，第三逆向光反射組件設(shè)置于該周邊構(gòu)件 上且位于該第三邊緣，其特征在于該物體偵測方法包含下步驟(a)于該第一隅角處，發(fā)射第一光并射向該指示空間，其中該第一光通過該指示空間進(jìn) 而形成第一光域；(b)當(dāng)該第一光域形成時，于該第一隅角處擷取該指示空間藉由該第一逆向光反射組 件及該第二逆向光反射組件呈現(xiàn)于該第一邊緣上及該第二邊緣上的部分該周邊構(gòu)件的第一影像；(c)于該第一隅角處，發(fā)射第二光并射向該指示空間，其中該濾光組件不讓該第一光但 讓該第二光通過，該第二光通過該指示空間進(jìn)而形成第二光域；(d)當(dāng)該第二光域形成時，于該第一隅角處擷取該指示空間藉由該第三逆向光反射組 件及該光反射組件呈現(xiàn)于該第三邊緣上及該第二邊緣的部分該周邊構(gòu)件的第一反射影像； 以及(e)處理該第一影像以及該第一反射影像以決定該物體位于該指示空間內(nèi)的物體信肩、o
9.如權(quán)利要求8所述的物體偵測方法，其特征在于于步驟(b)中，第一攝像點(diǎn)被定 義，于步驟(e)中，該物體信息包含該目標(biāo)位置相對于該指示平面的相對位置，第一物體點(diǎn) 根據(jù)該第一影像中的該物體于該第一邊緣上或于該第二邊緣上來決定，第一反射物體點(diǎn)根 據(jù)該第一反射影像中的該物體于該第三邊緣上來決定，第一直進(jìn)路徑根據(jù)該第一攝像點(diǎn)及 該第一物體點(diǎn)的聯(lián)機(jī)關(guān)來決定，第一反射路徑根據(jù)該第一攝像點(diǎn)及該第一反射物體點(diǎn)的聯(lián) 機(jī)關(guān)系以及該光反射組件來決定，并且該相對位置根據(jù)該第一直進(jìn)路徑及該第一反射路徑 的交會點(diǎn)來決定。
10.如權(quán)利要求8所述的物體偵測方法，其特征在于第四逆向光反射組件設(shè)置于該 周邊構(gòu)件上且位于該第四邊緣，步驟(a)并且于該第二隅角處發(fā)射該第一光并射向該指示 空間，步驟(b)并且于該第二隅角處擷取該指示空間藉由該第一逆向光反射組件及該第四 逆向光反射組件呈現(xiàn)于該第一邊緣上及該第四邊緣上的部分該周邊構(gòu)件的第二影像，步驟 (c)并且于該第二隅角處發(fā)射該第二光并射向該指示空間，步驟(d)并且擷取該指示空間 藉由該第三逆向光反射組件及該光反射組件呈現(xiàn)于該第三邊緣及該第四邊緣上的部分該 周邊構(gòu)件的第二反射影像，步驟(e)處理該第一影像、該第二影像、該第一反射影像以及該 第二反射影像其中至少二者以決定該物體信息。全文摘要
本發(fā)明提供一種物體偵測系統(tǒng)及方法，用以偵測物體位于指示空間內(nèi)的物體信息，例如，物體指示在指示平面上的目標(biāo)位置。特別地，本發(fā)明利用不同時形成的光域的影像擷取關(guān)于指示空間的影像，進(jìn)而根據(jù)這些擷取的影像決定物體位于指示空間內(nèi)的物體信息。
文檔編號G06F3/042GK101923418SQ20101014368
公開日2010年12月22日 申請日期2010年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月7日
發(fā)明者唐建興, 廖昱維, 蔡華駿 申請人:蘇州佳世達(dá)電通有限公司;佳世達(dá)科技股份有限公司