虛擬觸控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種虛擬控制裝置，適用于電子裝置。虛擬控制裝置包括第一取像鏡頭、第二取像鏡頭、第一感光元件、第二感光元件以及處理單元。第一感光元件設(shè)置于第一取像鏡頭的鏡頭焦距后，并通過第一取像鏡頭擷取第一圖像，而第二感光元件，設(shè)置于第二取像鏡頭的鏡頭焦距后，并通過第二取像鏡頭擷取第二圖像。處理單元根據(jù)對象投影于第一感光元件的第一投影位置以及投影于第二感光元件的第二投影位置決定對象在虛擬控制平面的坐標(biāo)，并提供對象坐標(biāo)至電子裝置。虛擬控制平面的延伸平面與第一取像鏡頭的鏡心以及第二取像鏡頭的鏡心相交。
【專利說明】虛擬觸控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要為一種虛擬控制裝置，特別是為一種提供電子裝置作為輸入接口的虛擬控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)電子裝置的輸入界面大多利用鍵盤按鍵、鼠標(biāo)、觸控式面板等實體裝置讓使用者進(jìn)行操作，而隨著圖像識別技術(shù)的進(jìn)步，部分電子裝置開始利用攝影鏡頭對使用者的手勢或動作進(jìn)行識別以進(jìn)行對應(yīng)的操作。然而圖像識別的運算量相當(dāng)大，電子裝置經(jīng)常會有反應(yīng)操作不夠迅速的問題。
[0003]此外，目前手勢控制應(yīng)用大多經(jīng)由電子裝置上的攝影鏡頭來擷取圖像，例如筆記本型計算機(jī)的顯示屏幕上方。然而攝影鏡頭在一般使用角度下，檢測的圖像范圍相當(dāng)受限，難以判斷使用者在靠近電子裝置的手勢操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的虛擬控制裝置，適用于一電子裝置，包括:一第一取像鏡頭；一第二取像鏡頭；一第一感光兀件，設(shè)置于上述第一取像鏡頭的一鏡頭焦距后，并通過上述第一取像鏡頭擷取一第一圖像；一第二感光元件，設(shè)置于上述第二取像鏡頭的上述鏡頭焦距后，并通過上述第二取像鏡頭擷取一第二圖像；以及一處理單元，根據(jù)上述第一圖像以及上述第二圖像判斷一對象位于一虛擬控制平面上的一對象坐標(biāo)，以及提供上述對象坐標(biāo)至上述電子裝置， 其中，上述虛擬控制平面的延伸平面與上述第一取像鏡頭的鏡心以及上述第二取像鏡頭的鏡心相交，上述處理單元根據(jù)上述對象投影于上述第一感光元件的一第一投影位置以及上述對象投影于上述第二感光元件的一第二投影位置決定上述對象坐標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]由閱讀以下詳細(xì)說明及配合所附圖式的舉例，可更完整地了解本發(fā)明所揭露，如下:
[0006]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的虛擬控制裝置。
[0007]圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的感光元件通過取像鏡頭接收圖像的示意圖。
[0008]圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的感光元件通過取像鏡頭接收圖像的俯視圖。
[0009]圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明圖1所示的虛擬控制裝置的方法實施例的操作流程圖。
[0010][標(biāo)號說明]
[0011]100~虛擬控制裝置；102a、102b~取像鏡頭；
[0012]104a、104b~感光兀件；106~處理單兀；
[0013]200~電子裝置；Aa~區(qū)塊；
[0014]Ca、Cb ~鏡心；dXl、dX2 ~距離；[0015]dL~鏡頭間隔距離；dS~投影間隔距離；
[0016]df~鏡頭焦距；do~對象距離；
[0017]ia、ib~圖像；O~對象；
[0018]O’、O’ ’~對象投影；V~虛擬控制平面；
[0019]V’~虛擬控制平面投影；X、Y~坐標(biāo)軸。
【具體實施方式】
[0020]以下敘述顯示許多藉本發(fā)明完成的實施例。其敘述用以說明本發(fā)明的基本概念并不帶有限定的含意。本發(fā)明的范圍在所附的申請專利范圍中有最佳的界定。
[0021]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的虛擬控制裝置。虛擬控制裝置100可作為輸入界面用于電子裝置200，例如計算機(jī)、筆記本型計算機(jī)、或是平板計算機(jī)等，舉例來說，當(dāng)電子裝置200為筆記本型計算機(jī)時，虛擬控制裝置100可用來檢測使用者手指在虛擬控制平面V的位置，并將取得的位置傳送至電子裝置200，以虛擬控制平面V來取代觸控板作為控制鼠標(biāo)光標(biāo)的操控接口。虛擬控制裝置100包括取像鏡頭102a、取像鏡頭102b、感光元件104a、感光元件104b以及處理單元106。
[0022]取像鏡頭102a設(shè)置于感光元件104a前方，感光元件104a則通過取像鏡頭102a接收圖像ia，并傳送圖像ia至處理單元106，相同地，取像鏡頭102b設(shè)置于感光元件104b前方，感光元件104b則通過取像鏡頭102b接收圖像ib，并傳送圖像ib至處理單元106。處理單元106則根據(jù)圖像ia以及圖像ib判斷使用者在虛擬控制平面V上所選取的位置并將所選許的位置坐標(biāo)傳送至電子裝置200，以下藉由圖2以及圖3來進(jìn)一步說明。
[0023]圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的感光元件藉由取像鏡頭接收圖像的示意圖，而圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的感光元件藉由取像鏡頭接收圖像的俯視圖。如圖2所示，虛擬控制平面V的延伸平面與取像鏡頭102a的鏡心Ca (取像鏡頭102a的光圈中心)相交，因此虛擬控制平面V經(jīng)過取像鏡頭102a在感光元件104a上的投影V’為一直線。相同地，對象0(例如，使用者的手指或是觸控筆)與虛擬控制平面V相交的部分的投影亦在投影V’中，因此處理單元106可根據(jù)感光元件104a所擷取的圖像ia上的投影V’判斷對象O投影在感光元件104a上的位置。舉例來說，處理單元106可藉由比對預(yù)先儲存的對象O投影圖像與圖像ia上的投影V來判斷對象O投影在感光元件104a上的位置，當(dāng)預(yù)先儲存的對象O投影圖像與圖像ia上的投影V’的一區(qū)段相符合，則表示對象O投影在該區(qū)段的位置上。需注意到，若取像鏡頭102a由多個鏡片組合而成，則虛擬控制平面V的延伸平面與該多個鏡片所形成的等效鏡心相交。
[0024]在一些實施例中，為了更準(zhǔn)確判斷對象O投影在感光元件104a上的位置，處理單元106可根據(jù)感光元件104a所擷取的圖像^上的區(qū)塊Aa判斷對象O投影在感光元件104a上的位置。舉例來說，處理單元106可藉由比對預(yù)先儲存的對象O投影圖像與圖像ia上的區(qū)塊Aa來判斷對象O的投影O’在感光元件104a上的位置。另一方面，虛擬控制平面V的延伸平面與取像鏡頭102b的鏡心Cb (取像鏡頭102b的光圈中心)相交，因此取像鏡頭102b以及感光元件104b亦同于上述方法取得對象O投影在感光元件104b上的位置，在此不多加贅述?？梢粤私獾?，由于藉由此方式處理單元106可僅僅比對區(qū)塊Aa上的圖像與對象O投影圖像來判定對象投影O’的位置，因此更減少了處理單元106圖像運算量。需注意到，若取像鏡頭102b由多個鏡片組合而成，則虛擬控制平面V的延伸平面與該多個鏡片所形成的等效鏡心相交。
[0025]接著藉由圖3來說明本發(fā)明。如圖3所示，取像鏡頭102a與取像鏡頭102b設(shè)置于同一平面上，取像鏡頭102a的鏡心Ca與取像鏡頭102b的鏡心Cb距離一鏡頭間隔距離
另一方面，感光兀件104a設(shè)置于取像鏡頭102a后一鏡頭焦距df,感光兀件104b設(shè)置于取像鏡頭102b后一鏡頭焦距df，且感光元件104a與感光元件104b設(shè)置于同一平面上。
[0026]在圖2的實施例中，處理單元106可取得對象O投影在感光元件104a上的位置，以及對象O投影在感光元件104b上的位置。因此，處理單元106可藉由對象O投影在感光元件104a上的位置以及感光元件104b上的位置來判斷投影間隔距離ds。舉例來說，處理單元106可預(yù)先儲存感光元件104a與感光元件104b的相對位置信息(例如，間隔距離值)，當(dāng)處理單元106取得對象O投影在感光元件104a上的位置以及感光元件104b上的位置時，則可相應(yīng)的計算出投影間隔距離ds。
[0027]接著，為了取得對象O在虛擬控制平面V的位置，處理單元106預(yù)先儲存鏡頭間隔距離4以及鏡頭焦距df的值，當(dāng)處理單元106計算出投影間隔距離ds后，則可根據(jù)對象距離^:鏡頭間隔距離df (對象距離屯+鏡頭焦距df):投影間隔距離ds的比例關(guān)系取得C^df.dL/(dL-ds)的關(guān)系式，進(jìn)一步地計算出對象O的深度值，即為對象O與取像鏡頭102a以及102b所在的平面的對象距離dQ。
[0028]當(dāng)處理單元106計算出對象距離dQ后，接著根據(jù)對象距離dQ來計算對象O于虛擬控制平面V上的Y軸坐標(biāo)，并將對象O的Y軸坐標(biāo)傳送至電子裝置200。應(yīng)了解到，在實施例中所取得的Y軸坐標(biāo)可為一相對坐標(biāo)值，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明所揭露的實施方式，選定虛擬控制平面V上 一點作為原點，再藉由計算對象O與選定的原點在Y軸方向的距離來決定對象O于虛擬控制平面V上的Y軸坐標(biāo)。
[0029]在一些實施例中，處理單元106可預(yù)先儲存取像鏡頭102a的鏡心Ca于感光元件104a的投影位置，因此處理單元106可進(jìn)一步判斷取像鏡頭102a的鏡心Ca于感光元件104a的投影與對象投影O’的距離dxl。當(dāng)處理單元106計算出對象距離dQ以及距離dxl后，則可根據(jù)距離dxl:鏡頭焦距df=距離dX2:對象距離dQ的比例關(guān)系取得dX2=dQ.dxl/df的關(guān)系式，進(jìn)一步地計算出對象O于感光元件104a以及104b所在平面的投影與鏡心Ca于感光元件104a的投影的距離dX2，即虛擬控制平面V上的X軸坐標(biāo)。應(yīng)了解到，在實施例中所取得的X軸坐標(biāo)亦可為一相對坐標(biāo)值，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明所揭露的實施方式，選定虛擬控制平面V上一點作為原點，再藉由計算對象O與選定的原點在X軸方向的距離來決定對象O于虛擬控制平面V上的X軸坐標(biāo)。
[0030]圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明圖1所示的虛擬控制裝置的方法實施例的操作流程圖。在步驟S402中，感光元件104a通過取像鏡頭102a接收圖像ia，而感光元件104b通過取像鏡頭102b接收圖像ib。接著在步驟S404中，感光元件104a以及感光元件104b分別將圖像ia以及圖像ib傳送至處理單元106。
[0031]在步驟S406中，處理單元106藉由比對預(yù)先儲存的對象O投影圖像與圖像ia上的區(qū)塊Aa來判斷對象O的投影O’在感光元件104a上的位置，相同地藉由比對預(yù)先儲存的對象O投影圖像與圖像ib上的區(qū)塊來判斷對象O的投影O’ ’在感光元件104b上的位置。
[0032]接著于步驟S408中，處理單元106根據(jù)投影O’在感光元件104a上的位置與投影O’ ’感光元件104b上的位置計算投影間隔距離ds。接著于步驟S410，處理單元106根據(jù)投影間隔距離ds、鏡頭間隔距離4以及鏡頭焦距df計算對象O的對象距離‘并計算對象距離^與預(yù)設(shè)原點的距離差取得Y軸坐標(biāo)值。
[0033]接著于步驟S412，處理單元106根據(jù)距離dxl、鏡頭焦距df以及對象距離dQ計算對象O于感光元件104a以及104b所在平面的投影與鏡心Ca于感光元件104a的投影的距離dX2，并計算距離dX2與預(yù)設(shè)原點的距離差取得X軸坐標(biāo)值。最后，于步驟S414，處理單元106提供對象O的X軸坐標(biāo)值以及Y軸坐標(biāo)值至電子裝置200，電子裝置200則根據(jù)所取得的坐標(biāo)位置進(jìn)行對應(yīng)的操作。
[0034]在另一些實施例中，在進(jìn)行步驟S408之前，處理單元106可藉由比對圖像ia上的對象O的投影O’與投影V’來判斷對象O是否在虛擬控制平面V進(jìn)行控制操作。當(dāng)投影O’與投影V在圖像ia中交迭，即表示對象O在虛擬控制平面V進(jìn)行控制操作，則接著再繼續(xù)步驟S408以進(jìn)一步計算坐標(biāo)值。另一方面，當(dāng)投影O’與投影V’在圖像ia中沒有交迭，即表示對象O并未在虛擬控制平面V進(jìn)行控制操作，則不需再進(jìn)一步計算坐標(biāo)值。
[0035]根據(jù)上述說明可了解到，由于本發(fā)明的虛擬控制平面V設(shè)置為其延伸平面通過取像鏡頭102a以及取像鏡頭102b的鏡心，因此處理單元106可僅僅針對感光元件所擷取的圖像中虛擬控制平面V的投影附近的圖像區(qū)塊來進(jìn)行運算判斷對象O的位置，進(jìn)而降低運算量。另外，由于虛擬控制平面V的投影V’在圖像ia中為一直線，因此本發(fā)明可藉由判斷投影O’與投影V’在圖像^中是否交迭來判斷對象O是否在虛擬控制平面V進(jìn)行控制操作，進(jìn)而可簡單地判斷使用者(對象O)是否于虛擬控制平面V所進(jìn)行的點擊或是選取等操作。再者，亦可了解到空間中通過取像鏡頭102a以及取像鏡頭102b的鏡心的任意平面接可作為虛擬控制平面V以進(jìn)行操作，處理單元106根據(jù)使用者所選定的虛擬控制平面V的位置來調(diào)整其圖像計算的 區(qū)塊。舉例來說，當(dāng)電子裝置200為一筆記本型計算機(jī)時，取像鏡頭102a、感光元件104a以及取像鏡頭102b、感光元件104b可設(shè)置在筆記本型計算機(jī)的屏幕下方，藉以取得顯示屏幕前方以及鍵盤上方的圖像，因此虛擬控制平面V的位置可根據(jù)使用者的需求設(shè)置于顯示屏幕前方或是鍵盤上方。
[0036]在本發(fā)明一些實施例中，虛擬控制裝置可包括二個以上的取像鏡頭以及感光元件，而處理單元則根據(jù)各個感光元件所取得的圖像來計算更精確的對象坐標(biāo)。在本發(fā)明另一些實施例中，取像鏡頭以及感光元件可由紅外線感測裝置或是其它圖像擷取裝置來完成。
[0037]本發(fā)明雖已敘述較佳的實施例如上，但應(yīng)了解上述所揭露并非用以限制本發(fā)明實施例。相反地，其涵蓋多種變化以及相似的配置(本領(lǐng)域技術(shù)人員可明顯得知)。此外，應(yīng)根據(jù)所附的權(quán)利要求范圍作最廣義的解讀以包含所有上述的變化以及相似的配置。
【權(quán)利要求】
1.一種虛擬控制裝置，用于一電子裝置，包括: 一第一取像鏡頭； 一第二取像鏡頭； 一第一感光兀件，設(shè)置于上述第一取像鏡頭的一鏡頭焦距后，并通過上述第一取像鏡頭擷取一第一圖像； 一第二感光元件，設(shè)置于上述第二取像鏡頭的上述鏡頭焦距后，并通過上述第二取像鏡頭擷取一第二圖像；以及 一處理單元，根據(jù)上述第一圖像以及上述第二圖像判斷一對象位于一虛擬控制平面上的一對象坐標(biāo)，以及提供上述對象坐標(biāo)至上述電子裝置， 其中，上述虛擬控制平面的延伸平面與上述第一取像鏡頭的鏡心以及上述第二取像鏡頭的鏡心相交，上述處理單元根據(jù)上述對象投影于上述第一感光元件的一第一投影位置以及上述對象投影于上述第二感光元件的一第二投影位置決定上述對象坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬控制裝置，其中上述處理單元還取得上述第一投影位置與上述第二投影位置相距的一投影間隔距離，以及根據(jù)上述投影間隔距離計算上述對象坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬控制裝置，其中，上述第一取像鏡頭的鏡心與上述第二取像鏡頭的鏡心相距離一鏡頭間隔距離，且上述第一取像鏡頭與上述第二取像鏡頭設(shè)置于一鏡頭平面上，以及上述處理單元根據(jù)上述鏡頭間隔距離、上述投影間隔距離以及上述鏡頭焦距取得一對象距離，其中上述對象距離為上述對象與上述鏡頭平面之間的間隔距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虛擬控制裝置，其中，上述對象距離為上述鏡頭焦距與上述鏡頭間隔距離之積除以上述投影間隔距離與上述鏡頭間隔距離之差。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虛擬控制裝置，其中上述對象坐標(biāo)包括一第一軸坐標(biāo)以及一第二軸坐標(biāo)，以及上述處理單元根據(jù)上述對象距離以及一選定原點與上述鏡頭平面的間隔距離決定上述對象坐標(biāo)的上述第一軸坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬控制裝置，其中上述處理單元還取得上述第一投影位置與上述第一取像鏡頭的鏡心于上述第一感光元件的投影的一鏡心投影間隔距離，以及根據(jù)上述鏡心投影間隔距離計算上述對象坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的虛擬控制裝置，其中上述處理單元還取得上述第一投影位置與上述第二投影位置相距的一投影間隔距離，以及根據(jù)上述投影間隔距離計算上述對象坐標(biāo)； 其中，上述第一取像鏡頭的鏡心與上述第二取像鏡頭的鏡心相距離一鏡頭間隔距離，且上述第一取像鏡頭與上述第二取像鏡頭設(shè)置于一鏡頭平面上；以及 上述處理單元根據(jù)上述鏡頭間隔距離、上述投影間隔距離以及上述鏡頭焦距取得上述對象與上述鏡頭平面的一對象距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的虛擬控制裝置，其中，上述處理單元根據(jù)上述鏡心投影間隔距離、上述對象距離以及上述鏡頭焦距取得一對象橫向距離，其中上述對象橫向距離為上述第一取像鏡頭的鏡心于上述第一感光元件的投影與上述對象于上述第一感光元件的投影之間的間隔距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的虛擬控制裝置，其中，上述對象坐標(biāo)包括一第一軸坐標(biāo)以及一第二軸坐標(biāo)，以及上述處理單元根據(jù)上述對象橫向距離以及一原點橫向距離決定上述對象坐標(biāo)的上述第二軸坐標(biāo)，其中，上述原點橫向距離為上述第一取像鏡頭的鏡心于上述第一感光元件的投影與一選定原點于上述第一感光元件所在的平面上的投影之間的間隔距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的虛擬控制裝置，其中，上述對象橫向距離為上述對象距離與上述鏡心投影間隔 距離之積除以上述鏡頭焦距。
【文檔編號】G06F3/042GK104035628SQ201310113914
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】程之奇, 梁次震, 趙維民 申請人:廣達(dá)電腦股份有限公司