專利名稱：互動影像系統(tǒng)、互動控制裝置及其運作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種互動影像系統(tǒng)、互動控制裝置及其運作方法，特別是指一種于閑置狀態(tài)下能調整互動裝置中影像模塊的影像取樣條件，從而節(jié)省電能的互動影像系統(tǒng)、互動控制裝置及其運作方法。
背景技術：
現(xiàn)有的游戲遙控裝置，如TW專利第1267754號的“攝影機的指針定位裝置”，其可應用于一光槍游戲，該指針定位裝置于攝影指針裝置中設置有控制電路，其分別連接有攝影機、計算單元以及通信接口。該通信接口連接于主機，該攝影機前方設置有濾鏡，并于屏 幕上設置有可供攝影機拍攝的多個發(fā)光元件。當一使用者使用該攝影指針裝置進行主機所執(zhí)行的程序時，當該攝影機會拍攝顯示屏，因攝影機具有濾鏡，故會將發(fā)光元件所發(fā)出的光譜以外的光源濾除，所以攝影機所拍攝的畫面只會出現(xiàn)發(fā)光元件的光源。再將此畫面交由計算單元計算出攝影機瞄準點的坐標值并傳送至主機，使主機可利用此坐標值進行相關的控制。然而在實際使用上，為了提升遙控裝置的操控便利性，遙控裝置利用無線通訊與主機間進行數(shù)據(jù)傳輸，并使用一電池模塊供應遙控裝置整體所需的電能。由于遙控裝置包含數(shù)個耗能元件，必須盡量降低各元件的耗能以延長電池模塊的壽命。通常為了提升計算單元計算瞄準點坐標的精準度，攝影機較佳使用較高的影像擷取頻率擷取圖像，但是高影像擷取率相對會增加計算單元的計算負載，進而增加遙控裝置的整體消耗電能，并降低電池模塊的使用壽命。Tff專利公開第200912700號公開一種“位移偵測裝置及其省電方法”。該位移偵測裝置應為一鼠標，包含一光源及一影像擷取單元，其中影像擷取單元會連續(xù)擷取光源投射于一表面所形成的影像。位移偵測裝置會計算出前述連續(xù)影像中參考對象的位置差以得到運動向量(motion vector),當運動向量值于一預定時間內均小于一閥值,則位移偵測裝置被確認處于閑置狀態(tài)而非操作狀態(tài)。若位移偵測裝置處在閑置狀態(tài)，會降低光源的發(fā)光頻率，如此能降低電能消耗。類似地，TW專利公開第200943131號公開一種“位移偵測裝置及其省電方法”，其會根據(jù)光源連續(xù)兩次發(fā)光期間中該位移偵測裝置的位移量，以調整光源的發(fā)光周期，并盼能降低電能消耗。不同于前述兩公開專利說明書的標的為鼠標，TW專利第1338241號公開一種“互動影像系統(tǒng)、互動裝置及其運作方法”，可通過實時地調變互動裝置中影像模塊的取樣頻率，以節(jié)省互動裝置整體的消耗電能。無論降低影像模塊的取樣頻率，或降低光源的發(fā)光頻率，此等現(xiàn)有技術仍為擷取完整畫面(frame)并處理該完整畫面的資料，因此仍無法有效降低電能消耗。有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種能于閑置狀態(tài)下能調整互動裝置中影像模塊的影像取樣條件，從而節(jié)省電能的互動影像系統(tǒng)、互動控制裝置及其運作方法。
與本案可能相關的專利可參閱美國專利或公開專利US 7，839，388 ；US7，738，013 ；US 7，738，013 ；US 7，619，669 ；US 20070024587 等。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術的不足與缺陷，提出一種可以節(jié)省電能的互動影像系統(tǒng)。本發(fā)明另一目的之一在于，提出一種用于互動影像系統(tǒng)的互動控制裝置。本發(fā)明的再一目的之一在于，提出一種互動影像系統(tǒng)的運作方法。為達上述目的，就其中一個觀點言，本發(fā)明提供了一種互動影像系統(tǒng)，包含一主機，產生互動影像；一光源，發(fā)出至少一光線；以及一互動控制裝置，和該主機間傳輸資料，及在一操作狀態(tài)和一閑置狀態(tài)間切換，包括一影像傳感器，于該閑置狀態(tài)下擷取一第一圖像，其中該第一圖像包括該光線成像的一參考點影像；及一控制電路，根據(jù)該第一圖像中該 參考點影像的位置選取一像素區(qū)域，控制該影像傳感器掃描該像素區(qū)域得到一第二圖像，比較一閥值與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，以確認該互動控制裝置是否仍處于該閑置狀態(tài)。在其中一種實施型態(tài)中，該像素區(qū)域為該參考點影像對應像素格的相同或部分像素范圍，例如中間有最大売度的像素范圍。在其中一種實施型態(tài)中，該像素區(qū)域為包括該參考點影像對應像素格的擴大像素范圍。在其中一種實施型態(tài)中，該亮度信息為該像素區(qū)域內一個像素的亮度值或多個像素的亮度平均值。就另一個觀點言，本發(fā)明提供了一種互動控制裝置，接受自一光源發(fā)出至少一光線，及在一操作狀態(tài)和一閑置狀態(tài)間切換，該互動控制裝置包含一影像傳感器，于該閑置狀態(tài)下擷取一第一圖像，其中該第一圖像包括該光線成像的一參考點影像；以及一控制電路，根據(jù)該第一圖像中該參考點影像的位置選取一像素區(qū)域，控制該影像傳感器掃描該像素區(qū)域得到一第二圖像，比較一閥值與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，以確認該互動控制裝置是否仍處于該閑置狀態(tài)。就另一個觀點言，本發(fā)明又提供了一種互動影像系統(tǒng)的運作方法，包含于閑置狀態(tài)下擷取一第一圖像；根據(jù)該第一圖像中至少一參考點影像的位置選取至少一像素區(qū)域；掃描該像素區(qū)域以得到一第二圖像；以及比較一閥值與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，以確認該互動影像系統(tǒng)是否仍處于該閑置狀態(tài)。在其中一種實施型態(tài)中，該互動影像系統(tǒng)被確認仍處于該閑置狀態(tài)，則降低該互動影像系統(tǒng)中影像的取樣頻率或降低該互動影像系統(tǒng)中光源的發(fā)光頻率。在其中一種實施型態(tài)中，該互動影像系統(tǒng)被確認不處于該閑置狀態(tài)，則進入該操作狀態(tài)。下面通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。


圖I顯示本發(fā)明一實施例的互動影像系統(tǒng)的示意圖；圖2A 2D顯示本發(fā)明互動控制裝置擷取包括多個參考點影像的圖像；圖3為本發(fā)明閑置狀態(tài)確認的運作方法的流程圖。圖中符號說明10互動影像系統(tǒng)11互動控制裝置111無線模塊112控制電路 113影像傳感器12主機121無線模塊122處理器13光源131參考點14影像顯示器21 23參考點影像20a 20d 圖像241 245 像素區(qū)域31 36步驟
具體實施例方式本發(fā)明適用于游戲主機的互動游戲程序的執(zhí)行、顯示器上網頁的遙控瀏覽及其它遙控影音系統(tǒng)(例如智能電視smart TV)的操作，但因游戲主機為目前最常見，故以下以游戲主機為例來加以說明。參照圖I所示，其揭示本發(fā)明一實施例的互動影像系統(tǒng)的示意圖。互動影像系統(tǒng)10包含一互動控制裝置11、一主機12、一光源13及一影像顯不器14。主機12的實施例可為一游戲主機、一計算機系統(tǒng)主機或一互動影像撥放器，可以執(zhí)行互動游戲程序，以產生互動影像而顯示于該影像顯示器14上供使用者操控。主機12包括一無線模塊121及一處理器122，通過無線模塊121和互動控制裝置11中無線模塊111間雙向傳輸資料(RFl及RF2)，處理器122可以根據(jù)所述的資料以進行互動游戲。該主機12亦可以有線或無線方式與該顯示器14連接，或直接將該主機12設置于該顯示器14內部。該影像顯示器14的屏幕上顯示一光標，其實施例包括，但不限于，一光槍的彈著點及圖像的點選箭頭等?；涌刂蒲b置11包括一無線模塊111、一控制電路112及一影像傳感器113，其中影像傳感器113可擷取光源13中參考點131的影像，而控制電路112根據(jù)參考點131的影像決定互動控制裝置11的位置、移動方向及移動量，亦即前述光標的定位及位移。光源13的參考點131的實施例可為，但不限于，數(shù)個紅外光發(fā)光二極管或特定波長的發(fā)光單元所排列組成的各種形狀的參考點，其可電性連接至主機12或該影像顯示器14，亦可以獨立的電源自行供應發(fā)光時所需的電能。該光源13亦可整合于該顯示器14或該主機12之中。此外，參考點131的數(shù)目并不限定于圖標中6個，亦可以是一個或多個?；涌刂蒲b置11擷取所述的參考點131的影像，以判定該互動控制裝置11與該參考點的相對位置及/或角度變化，以相對控制光標于影像顯示器14上的位置及移動?；涌刂蒲b置
11用以操控該主機12所執(zhí)行的游戲程序或一計算機軟件。當該主機12所執(zhí)行者為一游戲軟件時，該互動裝置11例如可當作(但不限于)一光槍、一撞球桿、一高爾夫球桿、一網球拍、一球棒、一羽球拍及乒乓球拍等以操控游戲的進行。當主機12所執(zhí)行者為一計算機軟件時，該互動裝置11例如可當作一指針(光標)定位裝置以操控該計算機軟件的進行。圖2A 2D顯示本發(fā)明互動控制裝置擷取包括多個參考點影像的圖像。圖2A 2D中圖像20a 20d為多個參考點成像于影像傳感器113內的圖像。圖2A為在閑置狀態(tài)所擷取一完整影像，而參考點影像為參考點(亮點)所成像區(qū)域。本圖中參考點影像21 23僅為例示，不限于一個單元的像素，又圖中一單元亦可代表 多個像素。此外，圖像20a 20d為互動控制裝置11于閑置狀態(tài)下擷取的圖像，然由操作狀態(tài)切換至閑置狀態(tài)的決定機制可以采用任何現(xiàn)有技術所揭露的方法，例如前述利用運動向量判斷進入閑置狀態(tài)等方法均屬本發(fā)明的保護范圍。圖2A中圖像20a有三個參考點影像21 23，圖中以白色區(qū)域代表該三個參考點影像21 23，其它疏點陣列區(qū)域為影像傳感器113掃描未發(fā)現(xiàn)參考點影像的像素單元，此圖像20a為影像傳感器113完整掃描各像素單元而得。圖2B中圖像20b為影像傳感器113以圖像20a中該三個參考點影像所對應的像素格(pixel cell)掃描而得，其它像素格被關閉以有效降低電能消耗，圖中以密點陣列區(qū)域代表未被開啟掃描的像素單元。亦即，互動控制裝置11的控制電路112會開啟影像傳感器113中對應圖像20a中該三個參考點影像21 23的像素格，而僅以所述的像素格進行掃描。圖中參考點影像21及23仍在原位置被掃描而得，但參考點影像22并無法在原被掃描區(qū)域被掃描得到，因此控制電路112會將互動控制裝置11由閑置狀態(tài)切換至操作狀態(tài)。為要確認圖像20b中至少一參考點影像不存在于圖像20a中原位置,而將互動控制裝置11切換至操作狀態(tài)，控制電路112會比較一閥值與圖像20b中對應圖像20a中該三個參考點影像21 23的像素的売度彳目息，例如圖像20b中對應圖像20a中參考點影像22的像素單元的亮度值或亮度平均值低于一預定閥值，則可判斷該參考點影像22或亮點已離開圖像20a中原位置。反之，若該像素單元的亮度高于一預定閥值，則可判斷該參考點影像22仍在圖像20a中原位置，若參考點影像21及23也在他們原本的位置，則可認為互動控制裝置11依舊處于閑置狀態(tài)。當確認互動控制裝置11還處在閑置狀態(tài)，控制電路112可以進一步將影像傳感器113的取樣頻率(frame rate)降低，或降低光源13的發(fā)光頻率，以節(jié)省電能消耗?？筛鶕?jù)系統(tǒng)需求而決定在一亮點消失即切換至操作狀態(tài)，或只要有一亮點持續(xù)存在即保持在閑置狀態(tài)，進一步亦可設定為須有至少N個亮點存在才能保持在閑置狀態(tài)。圖2B為僅掃描圖像20a中三個參考點影像的像素格，然可能會因噪聲或桌面細微晃動而誤認互動控制裝置11離開閑置狀態(tài)。故可以圖像20a中三個參考點影像的像素格為基準，而向四周擴大再選擇多個像素格為掃描范圍，如圖2A中有三個像素區(qū)域241 243作為掃描范圍，或稱為關注區(qū)，亦即其它區(qū)域的像素格于下一畫面掃描時會被關閉。本發(fā)明中像素區(qū)域可以是前述擴大的掃描范圍，或是原本參考點影像所在的像素范圍。圖2C即是下一畫面掃描所得到的圖像20c，像素區(qū)域242 243中參考點影像22 23均未改變其位置，但像素區(qū)域241中參考點影像21的位置有改變。因參考點影像21仍位于像素區(qū)域241中，因此控制電路112可判斷互動控制裝置11未離開閑置狀態(tài)。或是若偵測到像素區(qū)域241有至少一亮點存在，就可判斷互動控制裝置11未離開閑置狀態(tài)。所謂亮點存在或判斷，即一像素的亮度值大于一預定閥值，則可認定該像素為亮點所在。參見圖2D，圖像20d中像素區(qū)域244及245為根據(jù)圖像20a中三個參考點影像21 23的所在位置選取整列像素格為掃描范圍。在其它實施例，亦可以選擇整欄像素格為掃描范圍，前述各實施例的掃描范圍可設定為參考影像21 23所對應相同大小、擴大或縮小的像素格。前述實施例是以簡圖例示，此段落是采用實際的例子作進一步的說明。一影像傳感器的像素格大小為128X96，若第一圖像中有兩個參考點影像，且各參考點影像大小約為30 50個像素。將兩個像素區(qū)域設為50個像素格，因此影像傳感器僅需要開啟O. 81%的像素格即可，其計算如下(50X2)/(128X96) = 0.00813。同樣，互動控制裝置11中訊號
及影像處理等電路模塊可以同比例減少處理像素數(shù)目，因此能進一步減少電能消耗。圖3為本發(fā)明互動影像系統(tǒng)的運作方法的流程圖。參見步驟31，于閑置狀態(tài)下，互動控制裝置會開啟影像傳感器的全部像素格以擷取一第一圖像。根據(jù)第一圖像中至少一參考點影像的位置選取至少一像素區(qū)域，又像素區(qū)域可以是包括參考點影像的對應像素格的相同范圍或擴大范圍，如步驟32所示。根據(jù)步驟33所示，影像傳感器掃描像素區(qū)域內的像素格以得到一第二圖像。如步驟34所示，比較一閥值th與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，例如亮度值或亮度平均值，以確認該互動控制裝置是否仍處于該閑置狀態(tài)。如步驟35所示，當確認互動控制裝置還處在閑置狀態(tài)，可以進一步將影像傳感器的取樣頻率降低，或降低光源的發(fā)光頻率，以節(jié)省電能消耗。若取樣頻率或發(fā)光頻率已經降至最低頻率值，就不需要再調降，而直接跳回步驟33。反之，若該像素的亮度值低于閥值th，則可判斷該參考點影像不在第一圖像中原位置，則要求動控制裝置進入操作狀態(tài)，如步驟36所示。以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領域技術人員易于了解本發(fā)明的內容，并非用來限定本發(fā)明的權利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領域技術人員可以思及各種等效變化。例如，像素區(qū)域的范圍選擇及數(shù)量，可以不同于前述實施例的例示?；蛘?，確認參考點影像仍位于各像素區(qū)域的方法，例如通過比較像素區(qū)域內單一像素的亮度相關數(shù)值或多個像素的亮度相關數(shù)值，亦為本發(fā)明保護的范疇。本發(fā)明的范圍應涵蓋上述及其它所有等效變化。
權利要求
1.一種互動影像系統(tǒng)，其特征在于，包含 一主機,產生互動影像； 一光源，發(fā)出至少一光線；以及 一互動控制裝置，和該主機間傳輸資料，及在一操作狀態(tài)和一閑置狀態(tài)間切換，包括 一影像傳感器，于該閑置狀態(tài)下擷取一第一圖像，其中該第一圖像包括該光線成像的一參考點影像 '及 一控制電路，根據(jù)該第一圖像中該參考點影像的位置選取一像素區(qū)域，控制該影像傳感器掃描該像素區(qū)域得到一第二圖像，比較一閥值與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，以確認該互動控制裝置是否仍處于該閑置狀態(tài)。
2.如權利要求I所述的互動影像系統(tǒng)，其中，該像素區(qū)域為該參考點影像對應像素格的相同像素范圍。
3.如權利要求I所述的互動影像系統(tǒng)，其中，該像素區(qū)域為包括該參考點影像對應像素格的擴大像素范圍。
4.如權利要求I所述的互動影像系統(tǒng)，其中，該像素區(qū)域為該參考點影像對應像素格的部分像素范圍。
5.如權利要求I所述的互動影像系統(tǒng)，其中，該亮度信息為該像素區(qū)域內一個像素的亮度值或多個像素的亮度平均值。
6.如權利要求I所述的互動影像系統(tǒng)，其中，該光源包括多個會發(fā)出光線的參考點。
7.如權利要求I所述的互動影像系統(tǒng)，其中，該互動控制裝置被確認仍處于該閑置狀態(tài)，則該控制電路降低該影像傳感器的取樣頻率或通知該主機以降低該光源的發(fā)光頻率。
8.—種互動控制裝置，接受自一光源發(fā)出至少一光線，及在一操作狀態(tài)和一閑置狀態(tài)間切換，其特征在于，該互動控制裝置包含 一影像傳感器，于該閑置狀態(tài)下擷取一第一圖像，其中該第一圖像包括該光線成像的一參考點影像；以及 一控制電路，根據(jù)該第一圖像中該參考點影像的位置選取一像素區(qū)域，控制該影像傳感器掃描該像素區(qū)域得到一第二圖像，比較一閥值與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，以確認該互動控制裝置是否仍處于該閑置狀態(tài)。
9.如權利要求8所述的互動控制裝置，其中，該像素區(qū)域為該參考點影像對應像素格的相同像素范圍。
10.如權利要求8所述的互動控制裝置，其中，該像素區(qū)域為包括該參考點影像對應像素格的擴大像素范圍。
11.如權利要求8所述的互動控制裝置，其中，該像素區(qū)域為該參考點影像對應像素格的部分像素范圍。
12.如權利要求8所述的互動控制裝置,其中，該亮度信息為該像素區(qū)域內一個像素的亮度值或多個像素的亮度平均值。
13.如權利要求8所述的互動控制裝置，其中，該互動控制裝置被確認仍處于該閑置狀態(tài)，則該控制電路降低該影像傳感器的取樣頻率或通知該主機以降低該光源的發(fā)光頻率。
14.一種互動影像系統(tǒng)的運作方法，其特征在于，包含 于閑置狀態(tài)下擷取一第一圖像；根據(jù)該第一圖像中至少一參考點影像的位置選取至少一像素區(qū)域； 掃描該像素區(qū)域以得到一第二圖像；以及 比較一閥值與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，以確認該互動影像系統(tǒng)是否仍處于該閑置狀態(tài)。
15.如權利要求14所述的互動影像系統(tǒng)的運作方法，其中，該像素區(qū)域為該參考點影像對應像素格的相同像素范圍。
16.如權利要求14所述的互動影像系統(tǒng)的運作方法，其中，該像素區(qū)域為包括該參考點影像對應像素格的擴大像素范圍。
17.如權利要求14所述的互動影像系統(tǒng)的運作方法，其中，該像素區(qū)域為該參考點影像對應像素格的部分像素范圍。
18.如權利要求14所述的互動影像系統(tǒng)的運作方法，其中，該亮度信息為該像素區(qū)域內一個像素的亮度值或多個像素的亮度平均值。
19.如權利要求14所述的互動影像系統(tǒng)的運作方法，其中，該互動影像系統(tǒng)被確認仍處于該閑置狀態(tài)，則降低該互動影像系統(tǒng)中影像的取樣頻率或降低該互動影像系統(tǒng)中光源的發(fā)光頻率。
20.如權利要求14所述的互動影像系統(tǒng)的運作方法，其中，該互動影像系統(tǒng)被確認不處于該閑置狀態(tài)，則進入該操作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種互動影像系統(tǒng)、互動控制裝置及其運作方法，該互動影像系統(tǒng)包含一主機，產生互動影像；一光源，發(fā)出至少一光線；以及一互動控制裝置，和該主機間傳輸資料，及在一操作狀態(tài)和一閑置狀態(tài)間切換。該互動控制裝置包括一影像傳感器，于該閑置狀態(tài)下擷取一第一圖像，其中該第一圖像包括該光線成像的一參考點影像；及一控制電路，根據(jù)該第一圖像中該參考點影像的位置選取一像素區(qū)域，控制該影像傳感器掃描該像素區(qū)域得到一第二圖像，比較一閥值與該第二圖像中該像素區(qū)域內至少一個像素的亮度信息，以確認該互動控制裝置是否仍處于該閑置狀態(tài)。
文檔編號G06F3/01GK102866772SQ201110193959
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權日2011年7月7日
發(fā)明者梁家鈞, 高銘燦 申請人:原相科技股份有限公司