專利名稱：互動式控制系統(tǒng)、物體的動態(tài)檢測方法、主機裝置和其控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種控制系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種利用互動式的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖1繪示為一種現(xiàn)有的互動式控制系統(tǒng)的方塊圖。請參照圖1，現(xiàn)有的互動式控制系統(tǒng)100，包括光源模組102、手持式控制器104和主機裝置106。光源模組102提供多個點光源，并且會將這些點光源所發(fā)出的光線投向手持式控制器104。其中，這些點光源在光源模組102中是排成一列。手持式控制器104具有一影像感測器112，例如是電荷耦合元件(以下簡稱CCD)， 可以接收光源模組102所投射出來的光線。因此，當影像感測器112接收到光源模組102所投射出來的光線時，手持式控制器104可以依據(jù)點光源在影像感測器112上所呈現(xiàn)的大小以及排列的延伸方向，來判斷手持式控制器104在空間中運動的軌跡。而為了要判斷手持式控制器104在空間中運動的速度，因此在現(xiàn)有的手持式控制器104中會安裝加速度計。圖2繪示為另一種現(xiàn)有的互動式控制系統(tǒng)的方塊圖。請參照圖2，另一種現(xiàn)有的互動式控制系統(tǒng)200，包括手持式控制器202、影像擷取裝置204和主機裝置206。另外，在手持式控制器202上還安裝一點光源212。當手持式控制器202在空間中運動時，影像擷取裝置204可以擷取到點光源212的運動的軌跡，并且輸出一檢測信號給主機裝置206。借此， 主機裝置206就可以計算出手持式控制器202在空間中的運動模式。在互動式控制系統(tǒng)200中，由于手持式控制器202上只安裝了一個點光源212，因此只有在手持式控制器202在空間中移動時，主機裝置206才可以辨識。若是手持式控制器202僅在原位旋轉(zhuǎn)，則主機裝置206就無法辨識。因此，在手持式控制器202上，還需要安裝陀螺儀。當手持式控制器202在運動時，陀螺儀會輸出對應的檢測信號給主機裝置206， 以使主機裝置206能夠成功地辨識手持式裝置202在空間運動的狀態(tài)。由上可知，無論是何種形式的互動式控制系統(tǒng)，都需要有特定的手持式裝置。因此，當手持式裝置損壞時，則互動式控制系統(tǒng)即無法正常的運作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種互動式控制系統(tǒng)，可以不用特殊的手持式裝置，即可實現(xiàn)互動式的操作。另外，本發(fā)明也提供一種主機裝置和一種主機裝置的控制方法，可以允許使用者以互動的模式進行操作。此外，本發(fā)明更提供一種物體的動態(tài)檢測方法，可以檢測一物體在空間中運動的軌跡。本發(fā)明提供互動式控制系統(tǒng)，包括光源模組、影像擷取裝置和處理單元。光源模組會朝一檢測范圍投射一圖樣，而影像擷取裝置則擷取此檢測范圍中的影像，并產(chǎn)生一影像資訊的串流給處理單元。借此，處理單元會將目前所擷取到的影像資訊減去檢測范圍的背景影像資訊，而獲得一相減后的影像資訊，用來判斷檢測范圍中是否出現(xiàn)一物體。當處理單元判斷檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)物體時，則依據(jù)物體朝向該光源模組的一表面上所顯現(xiàn)該圖樣的變化，來計算物體的動態(tài)，并產(chǎn)生對應的控制指令給一主機裝置。本發(fā)明也提供一種主機裝置，包括控制模組、光源模組、影像擷取裝置和處理單元。光源模組會朝一檢測范圍投射一圖樣，而影像擷取裝置則擷取此檢測范圍中的影像，并產(chǎn)生一影像資訊的串流給處理單元。借此，處理單元會將目前所擷取到的影像資訊減去檢測范圍的背景影像，而獲得一相減后的影像資訊，以判斷檢測范圍中是否出現(xiàn)一物體。當處理單元判斷檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)物體時，則依據(jù)物體朝向該光源模組的一表面上所顯現(xiàn)該圖樣的變化，來計算物體的動態(tài)，并產(chǎn)生對應的控制指令給控制模組。因此，控制模組就可以依據(jù)此控制指令來控制該主機裝置的運作。在本發(fā)明的一實施例中，光源模組包括鐳射二極管、以及繞射光學元件或微機電光學元件。其中，繞射光學元件或微機電光學元件會配置在鐳射二極管所發(fā)射的鐳射光束的路徑上。借此，繞射光學元件或微機電光學元件就會將鐳射光束轉(zhuǎn)換成具有上述圖樣的面光源。另外，本發(fā)明還提供一種主機裝置的控制方法，包括向一檢測范圍投射一圖樣，并且產(chǎn)生一影像資訊的串流，以建構(gòu)檢測范圍內(nèi)的一背景影像資訊。接著，將目前所擷取到的影像資訊減去背景影像資訊，而獲得一相減后的影像資訊，以判斷檢測范圍內(nèi)是否出現(xiàn)一物體。當檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)有物體時，則依據(jù)物體的一表面上所呈現(xiàn)的圖樣的變化，來計算物體的動態(tài)，并且產(chǎn)生對應的控制指令給主機裝置，使得主機裝置會依據(jù)此控制指令而運作。在本發(fā)明的一實施例中，上述的圖樣包括多條朝一預設方向延伸的平行線條。從另一觀點來看，本發(fā)明更提供一種物體的動態(tài)檢測方法，包括向一檢測范圍投射一圖樣，并且擷取檢測范圍內(nèi)反射此圖樣所呈現(xiàn)的影像，而產(chǎn)生一影像資訊的串流，其中影像資訊具有多個像素。接著，將目前所擷取到的影像資訊減去背景影像資訊，而獲得一相減后的影像資訊，并且檢測相減后的影像資訊中每一像素的灰階值。當像素至少其中之一的灰階值的絕對值大于一預設門檻值時，則判斷物體出現(xiàn)在該檢測范圍中具有絕對值大于預設門檻值的灰階值的像素所對應的位置。另外，依據(jù)該相減后的影像資訊內(nèi)灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素位置的變化，來判斷物體的移動軌跡。由于本發(fā)明是朝檢測范圍投射一圖樣，并且依據(jù)在預設范圍內(nèi)的物體的一表面上所呈現(xiàn)的圖樣的變化，來檢測物體的移動軌跡。因此，本發(fā)明不需要特殊的手持式裝置，就可以實現(xiàn)互動式的控制技術(shù)。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1繪示為一種現(xiàn)有的互動式控制系統(tǒng)的方塊圖。圖2繪示為另一種現(xiàn)有的互動式控制系統(tǒng)的方塊圖。圖3繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種互動式控制系統(tǒng)的方塊圖。圖4繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種光源模組所投射的圖樣的示意圖。
圖5繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的ー種在相減的影像資訊中顯示灰階值 的絕對值大于ー預設門檻值的像素的示意圖。圖6A繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的ー種在相減的影像資訊中顯示灰階值 的絕對值大于預設門檻值的像素朝左移動的示意圖。圖6B繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的ー種在相減的影像資訊中顯示灰階值 的絕對值大于預設門檻值的像素朝右移動的示意圖。圖7繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的ー種在相減的影像資訊中顯示灰階值 的絕對值大于預設門檻值的像素區(qū)域中線條變粗的示意圖。圖8繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種控制模組的系統(tǒng)方塊圖。圖9繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種主機裝置的控制方法的步驟流程 圖。主要元件符號說明100、200、302 互動式控制系統(tǒng)102、312 光源模組104,202 手持式控制器106、206 主機裝置112:影像感測器204:影像擷取裝置212:點光源300:主機裝置 304 控制模組314 影像擷取裝置 316 處理單元 322 鐳射ニ極管324 繞射光學元件 3 鐳射光束 330 物體502:區(qū)域802 儲存單元 804 晶片組806 中央處理器 808 傳輸接ロ模組812 作業(yè)系統(tǒng)(OS)814 應用程序(AP) Al 檢測范圍INS 控制指令S902、S904、S906、S908、S910、S912、S914、S916 主機裝置的控制方法的步驟流程
具體實施例方式圖3繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種主機裝置的方塊圖。請參照圖3，本 實施例所提供的主機裝置300，例如是電腦系統(tǒng)或游戲機，其包括了互動式控制系統(tǒng)302和 控制模組304。在本實施例中，互動式控制系統(tǒng)302包括光源模組312、影像擷取裝置314 和處理單元316。其中，光源模組312可以朝向ー檢測范圍Al投射一圖樣，例如圖4所示。 在本實施例中，光源模組312所投射的圖樣，可以是多條朝ー預設方向延伸的平行線條。請繼續(xù)參照圖3，在本實施例中，光源模組312包括鐳射ニ極管322和繞射光學元 件324。在另外的實施例中，繞射光學元件3M也可以利用微機電光學元件來取代，本發(fā)明 并不限制。當鐳射ニ極管322發(fā)出的鐳射光束3 到達繞射光學元件324吋，會在其中產(chǎn) 生繞射線向，而產(chǎn)生類似圖4所示的圖樣。此時，光源模組312就會將此圖樣投射到檢測范 圍Al中。另ー方面，影像擷取裝置314可以是(XD、金氧半導體影像感測元件或是攝影機， 其會擷取預設范圍Al中的影像，而輸出影像資訊IMG的串流給處理単元316。在本實施例 中，處理單元316可以是單晶片、內(nèi)嵌式系統(tǒng)、中央處理器、電腦系統(tǒng)或軟件程序，本發(fā)明并 不限制。當處理單元316接收到影像資訊IMG的串流后，若是發(fā)現(xiàn)在ー預設時間內(nèi)，影像資 訊IMG都沒有發(fā)生變化，則處理単元316會認定在此預設時間內(nèi)所擷取到的影像資訊IMG，就是預設范圍內(nèi)的背景影像資訊。此時，處理單元316就會儲存此背景影像資訊。當處理單元316取得預設范圍Al的背景影像資訊后，會將新取得的影像資訊IMG 減去背景影像資訊，而獲得相減后的影像資訊，以判斷在檢測范圍Al中，是否出現(xiàn)物體 330。當處理單元316發(fā)現(xiàn)檢測范圍Al內(nèi)出現(xiàn)物體330時，則依據(jù)該物體朝向光源模組312 的表面上所呈現(xiàn)圖樣的變化，來計算物體的動態(tài)，并且產(chǎn)生對應的控制指令INS給控制模組 304。更詳細地說，由于影像擷取裝置314所擷取的影像資訊IMG具有多個像素，因此若是目前所獲得的影像資訊IMG與背景影像資訊相同，也就是說在檢測范圍Al內(nèi)沒有任何的物體出現(xiàn)，相減后的影像資訊中所有像素的灰階值的絕對值都會小于一預設門檻值。因此， 當處理單元316發(fā)現(xiàn)，在相減后的影像資訊中，有部分像素的灰階值的絕對值大于預設門檻值時，例如圖5所示的區(qū)域502，則判斷在灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素所對應的位置(也就是區(qū)域502的位置)出現(xiàn)一物體330。當灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素區(qū)域502的位置移動時，例如在圖6A 中，灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素區(qū)域502的位置朝左移動。相對地，在圖6B中， 灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素區(qū)域502的位置則是朝右移動。此時，處理單元316 會依據(jù)灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素區(qū)域502的位置的變化，而判斷物體330在檢測范圍Al是朝左移動或朝右移動，并且會輸出對應的控制指令I NS給控制模組304。另外，當處理單元316發(fā)現(xiàn)，在灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素區(qū)域502中的線條變粗時，則代表物體330是接近一參考點0。此時，處理單元316也會輸出對應的控制指令INS給控制模組304。相對地，當物體330遠離參考點0時，則灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素區(qū)域502中的線條會變細。當控制模組304接收到控制指令INS時，就會依據(jù)控制指令INS而控制主機裝置 300的運作。圖8繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種控制模組的系統(tǒng)方塊圖。本領域普通技術(shù)人員應當知道，本實施例所提供的控制模組的架構(gòu)，僅僅是用來說明本發(fā)明的運作，并非用來限定本發(fā)明。因此，不同控制模組的架構(gòu)并不會影響本發(fā)明的精神。請參照圖8，在本實施例中的控制模組304中，包括了儲存單元802、晶片組804和中央處理器806。儲存單元802可以是電可擦除記憶體，例如是快閃記憶體。在另外一些實施例中，儲存單元802則可以利用硬碟來實現(xiàn)。在儲存單元802中，則可以安裝作業(yè)系統(tǒng) (OS) 812和應用程序(AP) 814。另外，晶片組804還可以耦接一傳輸接口模組808，并且可以透過傳輸接口模組 808與處理單元316連線，以接收控制指令INS。在一些實施例中，傳輸接口模組808可以透過一些匯流排接口或是通用接口而連線至處理單元316。在另外的實施例中，傳輸接口模組808則可以透過一些網(wǎng)絡接口，例如網(wǎng)際網(wǎng)絡或是區(qū)域網(wǎng)絡而與處理單元316連線。當處理單元316傳送控制指令INS到控制模組304時，會先送到傳輸接口模組 808。此時，晶片組804會透過傳輸接口模組808取得此控制指令INS，并且將其交由作業(yè)系統(tǒng)812和應用程序814進行處理。因此，作業(yè)系統(tǒng)812可以依據(jù)控制指令INS，而控制中央處理器806進行相關(guān)的運算和處理，以控制主機裝置300的運作。圖9繪示為依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種主機裝置的控制方法的步驟流程圖。請參照圖9，本實施所提供的控制方法首先如步驟S902所述，向一檢測范圍投射一圖樣。接著，如步驟S904所述，擷取檢測范圍中的影像，并且產(chǎn)生一影像資訊的串流。借此， 就可以進行步驟S906，就是依據(jù)影像資訊的串流而建立檢測范圍內(nèi)的背景影像資訊。另外， 如步驟S908所述，將目前所擷取到的影像資訊減去背景影像資訊，而獲得一相減后的影像資訊，用來判斷在檢測范圍內(nèi)是否出現(xiàn)有物體。當判斷檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)物體時，則進行步驟 S912，就是依據(jù)物體的一表面上所呈現(xiàn)圖樣的變化，來計算物體在空間中的動態(tài)。更詳細地來看步驟S910，其包括進行步驟S912，就是判斷在相減后的影像資訊中，是否有出現(xiàn)灰階值的絕對值大于一預設門檻值的像素。若是在相減后的影像資訊中，發(fā)現(xiàn)有灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素時(就是步驟S912中所標示的“是”)，則如步驟S914所述，判斷一物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)。此時，就可以進行步驟S916，就是依據(jù)灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素位置的變化，而判斷物體在空間中的移動軌跡，并且輸出對應的控制指令來控制主機裝置。綜上所述，在本發(fā)明中，是依據(jù)投射在物體上的圖樣影像的變化，來判斷物體的動態(tài)，因此本發(fā)明不需要特別的手持裝置，就可以進行互動式的操控。由此可知，本發(fā)明可以降低硬體的成本。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求書所界定為準。
權(quán)利要求
1.一種互動式控制系統(tǒng)，其特征在于包括 光源模組，朝一個檢測范圍投射一個圖樣；影像擷取裝置，擷取該檢測范圍中的影像，并產(chǎn)生影像資訊的串流；以及處理單元，耦接該影像擷取裝置，以將目前所擷取到的影像資訊減去該檢測范圍的背景影像，而獲得相減后的影像資訊，來判斷檢測范圍中是否出現(xiàn)一個物體，而當該檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)該物體時，則該處理單元依據(jù)該物體朝向該光源模組的表面上所顯現(xiàn)該圖樣的變化，來計算該物體的動態(tài)，并產(chǎn)生對應的控制指令給主機裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的互動式控制系統(tǒng)，其特征在于該光源模組包括 一個鐳射二極管，發(fā)出一個鐳射光束；以及一個繞射光學元件或一個微機電光學元件，配置在該鐳射光束行進的路徑上，以將鐳射光束轉(zhuǎn)換成具有該圖樣的面光源。
3.如權(quán)利要求1所述的互動式控制系統(tǒng)，其特征在于該影像擷取裝置為攝影機、電荷耦合元件、金氧半導體影像感測器。
4.一種主機裝置，其特征在于包括 一個控制模組；一個光源模組，朝一個檢測范圍投射圖樣；一個影像擷取裝置，擷取該檢測范圍中的影像，并產(chǎn)生影像資訊的串流；以及一個處理單元，耦接該影像擷取裝置，以將目前所擷取到的影像資訊減去該檢測范圍的背景影像，而獲得相減后的影像資訊，來判斷檢測范圍中是否出現(xiàn)一個物體，而當該檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)該物體時，則該處理單元依據(jù)該物體朝向該光源模組的表面上所顯現(xiàn)該圖樣的變化，來計算該物體的動態(tài)，并產(chǎn)生對應的控制指令給該控制模組，使得該控制模組依據(jù)該控制指令來控制該主機裝置的運作。
5.如權(quán)利要求4所述的主機裝置，其特征在于該光源模組包括 一個鐳射二極管，發(fā)出一個鐳射光束；以及一個繞射光學元件或一微機電光學元件，配置在該鐳射光束行進的路徑上，以將鐳射光束轉(zhuǎn)換成具有該圖樣的面光源。
6.一種主機裝置的控制方法，其特征在于包括下列步驟 向一個檢測范圍投射一個圖樣；擷取該檢測范圍內(nèi)的影像，而產(chǎn)生影像資訊的串流，以建構(gòu)該檢測范圍內(nèi)的背景影像資訊；將目前所擷取到的影像資訊減去該背景影像資訊，而獲得相減后的影像資訊，以依據(jù)該相減后的影像資訊來判斷該檢測范圍內(nèi)是否出現(xiàn)一個物體；以及當該檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)該物體時，則依據(jù)該物體的表面上所呈現(xiàn)該圖樣的變化，來計算該物體的動態(tài)，并產(chǎn)生對應的控制指令給該主機裝置，以使該主機裝置依據(jù)該控制指令而運作。
7.如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于該圖樣為多個朝一個預設方向延伸的平行線條。
8.—種物體的動態(tài)檢測方法，其特征在于包括下列步驟 向一個檢測范圍投射一個圖樣；擷取該檢測范圍內(nèi)反射該圖樣所呈現(xiàn)的影像，而產(chǎn)生影像資訊的串流，其中該影像資訊具有多個像素；將目前所擷取到的影像資訊減去該背景影像資訊，而獲得相減后的影像資訊； 檢測該相減后的影像資訊中每一個該些像素的灰階值；當該些像素至少其中之一的灰階值的絕對值大于預設門檻值時，則判斷一個物體出現(xiàn)在該檢測范圍中具有灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素所對應的位置；以及依據(jù)該相減后的影像資訊內(nèi)灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素位置的變化，來判斷該物體的移動軌跡。
9.如權(quán)利要求8所述的檢測方法，其特征在于該圖樣為多個朝一預設方向延伸的平行線條。
10.如權(quán)利要求9所述的檢測方法，其特征在于更包括依據(jù)該相減后的影像資訊中灰階值的絕對值大于預設門檻值的像素的數(shù)目，來判斷該物體的表面所呈現(xiàn)出該些線條的粗細變化，其中當該影像擷取裝置上所顯示該些線條的影像愈粗，則判斷該物體離參考點愈近，以及當該影像擷取裝置上所顯示該些線條的影像愈細，則判斷該物體離參考點愈遠。
全文摘要
一種主機裝置的控制方法，包括向一檢測范圍投射一圖樣，并且產(chǎn)生一影像資訊的串流，以建構(gòu)檢測范圍內(nèi)的一背景影像資訊。接著，將目前所擷取到的影像資訊減去背景影像資訊，而獲得一相減后的影像資訊，以判斷檢測范圍內(nèi)是否出現(xiàn)一物體。當檢測范圍內(nèi)出現(xiàn)有物體時，則依據(jù)物體的一表面上所呈現(xiàn)的圖樣的變化，來計算物體的動態(tài)，并且產(chǎn)生對應的控制指令給主機裝置，使得主機裝置會依據(jù)此控制指令而運作。
文檔編號G06F3/042GK102402273SQ20101027420
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者呂志宏, 陳信嘉 申請人:原相科技股份有限公司