專利名稱：光學(xué)輸入設(shè)備及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸入設(shè)備及控制方法，特別是涉及一種在非處于操作面時(shí)能停止輸出位移向量的光學(xué)輸入設(shè)備及控制方法。
背景技術(shù)：
參閱圖1，鼠標(biāo)是用戶最常使用的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，現(xiàn)有的光學(xué)鼠標(biāo)9具有一殼體90、一光源91、一透鏡92、一影像傳感器93及一處理單兀94。光學(xué)鼠標(biāo)9在硬件上是利用影像傳感器93及處理單元94取代滾輪鼠標(biāo)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，目前亦有影像傳感器93及處理單元94的整合型光學(xué)鼠標(biāo)控制芯片的產(chǎn)品；光學(xué)鼠標(biāo)9的動(dòng)作原理是光源91發(fā)出光線，在一操作面8上被反射，且反射光穿過(guò)透鏡92，由半導(dǎo)體芯片制成的影像傳感器93加以取像，每次取像約為數(shù)百幀(frame) /每秒以上，并送至處理 單元94進(jìn)行位移向量的運(yùn)算。處理單元94對(duì)于位移向量的計(jì)算方式，主要是依時(shí)序取得兩張影像，先從第一張影像中選出一目標(biāo)區(qū)域(Region of Interest，簡(jiǎn)稱R0I)的圖樣，再找到第二張影像中與目標(biāo)區(qū)域相同的圖樣后，然后判斷第一張影像的目標(biāo)區(qū)域中的圖樣是移動(dòng)至第二張影像的哪個(gè)位置后再計(jì)算出一位移向量，位移向量的計(jì)算方式可以使用相關(guān)性(correlation)估測(cè)法判斷于第一張與第二張影像上的圖樣位置變化得到位移向量。關(guān)于前述相關(guān)性估測(cè)法可參考例如美國(guó)專利第5644139號(hào)等相關(guān)專利技術(shù)公開(kāi)的內(nèi)容，或者還有其它選擇方案，例如區(qū)塊比較法(block match method)可根據(jù)比較函數(shù)(例如均方差 MSE (meansquared error)或絕對(duì)值平均法 MAD (mean absolute difference)而求得位移向量。由于光學(xué)鼠標(biāo)9 一般只會(huì)在水平面操作，因此，光學(xué)鼠標(biāo)9的處理單元94只會(huì)進(jìn)行Χ，γ方向(即水平面上)的位移向量的運(yùn)算，不會(huì)基于影像的特定圖樣的比例變化進(jìn)行是否遠(yuǎn)離操作面8的判斷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于光學(xué)輸入設(shè)備非處于操作面的瞬時(shí)，偵測(cè)到的影像的特定圖樣將產(chǎn)生比例變化，因此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用偵測(cè)影像的特定圖樣產(chǎn)生的比例變化判斷為非處于操作面，并且在非處于操作面時(shí)，能停止輸出位移向量的光學(xué)輸入設(shè)備及控制方法。本發(fā)明的光學(xué)輸入設(shè)備的控制方法中，該光學(xué)輸入設(shè)備在一操作面移動(dòng)且每間隔一段時(shí)間擷取該操作面的影像；所述方法包括下述步驟(a)依擷取時(shí)間先后接收一參考影像與一目前影像，利用參考影像與目前影像的一特定圖樣的位置變化計(jì)算出一位移向量；(b)計(jì)算參考影像的特定圖樣的幾何中心與目前影像的特定圖樣的幾何中心；(C)若參考影像與目前影像的特定圖樣的幾何中心相同，計(jì)算該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例；(d)判斷該比例是否維持不變，若比例不變，輸出該位移向量，若是比例改變，不輸出位移向量或不動(dòng)作。
較佳的，步驟(b)是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣定位出最外圍的數(shù)個(gè)特征點(diǎn)并計(jì)算所述特征點(diǎn)的幾何中心。較佳的，步驟(C)是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣各特征點(diǎn)至幾何中心位置的距離比值決定該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例。 本發(fā)明的光學(xué)輸入設(shè)備用于在一操作面移動(dòng)，所述光學(xué)輸入設(shè)備包含一影像感測(cè)模塊、一處理模塊及一傳輸模塊。該影像感測(cè)模塊每間隔一段時(shí)間擷取該操作面的影像并輸出依擷取時(shí)間先后的
一參考影像與一目前影像。該處理模塊包括一將該影像感測(cè)模塊所擷取的模擬影像訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊及一運(yùn)算模塊；該運(yùn)算模塊具有一圖像處理單元、一位移計(jì)算單元、一防誤處理單元及一接口單元。 該圖像處理單元自參考影像與目前影像取得一特定圖樣。該位移計(jì)算單元利用特定圖樣的位置變化計(jì)算出一位移向量。該防誤處理單元計(jì)算參考影像的特定圖樣的幾何中心與目前影像的特定圖樣的幾何中心，若參考影像與目前影像的特定圖樣的幾何中心相同，計(jì)算該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例，及判斷該比例是否維持不變，若比例不變，輸出該位移向量，若是比例改變，不輸出位移向量或不動(dòng)作。該接口單元接收防誤處理單元所輸出的位移向量，并且根據(jù)預(yù)定接口規(guī)格對(duì)位移向量轉(zhuǎn)換為接口規(guī)格數(shù)據(jù)。該傳輸模塊將該處理模塊輸出的接口規(guī)格數(shù)據(jù)輸出。較佳的，所述防誤處理單元是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣定位出最外圍的數(shù)個(gè)特征點(diǎn)并計(jì)算所述特征點(diǎn)的幾何中心。較佳的，所述防誤處理單元是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣各特征點(diǎn)至幾何中心位置的距離比值決定該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例。 較佳的，所述光學(xué)輸入設(shè)備是一筆式輸入設(shè)備。本發(fā)明的有益效果在于將光學(xué)鼠標(biāo)的概念應(yīng)用于筆式輸入設(shè)備時(shí)，借由判斷影像內(nèi)圖樣的比例關(guān)系得知是否處于操作面，如果不處于操作面則維持原輸出或不動(dòng)作。


圖I是一示意圖，說(shuō)明現(xiàn)有的光學(xué)鼠標(biāo)；圖2是一單元方塊圖，說(shuō)明本發(fā)明光學(xué)輸入設(shè)備的較佳實(shí)施例；圖3是一示意圖，說(shuō)明光學(xué)輸入設(shè)備接觸在操作面上偵測(cè)到的影像中的特定圖樣；圖4是一示意圖，說(shuō)明光學(xué)輸入設(shè)備垂直非處于操作面上偵測(cè)到的影像中的特定圖樣；圖5是一示意圖，說(shuō)明依據(jù)如圖3所示的參考影像的特定圖樣與如圖4所示的目前影像的特定圖樣在幾何中心相同的情況下，各特征點(diǎn)至幾何中心位置的距離；圖6是一流程圖，說(shuō)明本發(fā)明光學(xué)輸入設(shè)備的控制方法的較佳實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2是本發(fā)明的較佳實(shí)施例。本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，所述光學(xué)輸入設(shè)備100是一筆式輸入設(shè)備，包含一筆具
10、一光源模塊11、一影像感測(cè)模塊12、一電源模塊13、一處理模塊2、一傳輸模塊3及一記憶模塊4。筆具10內(nèi)部建置光源模塊11、影像感測(cè)模塊12、電源模塊13、處理模塊2、傳輸模塊3及記憶模塊4，且是用以在一操作面6移動(dòng)，電源模塊13供應(yīng)各組件所需電力；光源模 塊11發(fā)出光線，在操作面6上被反射，且反射光穿過(guò)透鏡(圖未示)供給影像感測(cè)模塊12加以接收，并送至處理模塊2作運(yùn)算，為了能接收較大范圍影像，本實(shí)施例的透鏡采用廣角鏡片。影像感測(cè)模塊12每間隔一段時(shí)間擷取操作面6的影像并輸出依時(shí)間順序先后擷取的一參考影像與一目前影像的模擬影像訊號(hào)給處理模塊2 ;處理模塊2包括一將擷取的模擬影像訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊21及一運(yùn)算模塊22，運(yùn)算模塊22具有一圖像處理單元221、一位移計(jì)算單元222、一防誤處理單元223及一接口單元224，各組件動(dòng)作原理介紹如下。參閱圖2至圖4，圖像處理單元221自參考影像201與目前影像202取得一特定圖樣,例如二值化處理。位移計(jì)算單元222利用特定圖樣的位置變化計(jì)算出一位移向量并將其暫存于記憶模塊4，關(guān)于位移向量的計(jì)算，例如可利用目標(biāo)區(qū)域的特定圖樣的區(qū)塊比較法，在參考影像201取得特定圖樣41 (如圖3)，在目前影像202取得特定圖樣42 (如圖4)，然而，目標(biāo)區(qū)域的特定圖樣的區(qū)塊比較法僅是眾多圖像處理方式的一種舉例而非限制，其它類似的特定圖樣搜尋的位移向量計(jì)算方式也屬于可應(yīng)用的范疇。防誤處理單元223主要利用圖樣的比例關(guān)系決定是否輸出位移向量，也就是圖樣的比例不變時(shí)，代表光學(xué)輸入設(shè)備100 —直處于操作面6,屬于正常操作,所以可輸出位移向量，但是圖樣的比例一旦改變時(shí)，代表光學(xué)輸入設(shè)備100非處于操作面6 (包含遠(yuǎn)離或接近)，屬于異常操作，所以不輸出位移向量，其計(jì)算方式介紹如下。首先，計(jì)算參考影像201的特定圖樣41的幾何中心(X。，Y0)與目前影像202的特定圖樣42的幾何中心(Xc/，Y0丨)，計(jì)算方式是依據(jù)特定圖樣41、42定位出最外圍的數(shù)個(gè)特征點(diǎn)并計(jì)算所述特征點(diǎn)的幾何中心，例如取特定圖樣41最外圍的三個(gè)特征點(diǎn)位置(X1,Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)和特定圖樣42的最外圍的三個(gè)特征點(diǎn)位置(X1'，Y/ )、(V，V )、(X3；，V )并計(jì)算所述特征點(diǎn)的幾何中心，計(jì)算方式為下述公式I及公式2。
/(X1 +Z2 + Xa) (Yi + Y2 + Ys)\(X0,Y0) =^公式 I
,,/(X/ + X2f+ X3f) CV + V + Y3T、(X0,,Y0O =II公式 2若參考影像201的特定圖樣41與目前影像202的特定圖樣42的幾何中心相同，如公式3所示。(X0/) = (X0, Y0)公式 3
就計(jì)算特定圖樣41在參考影像201與特定圖樣42在目前影像202的比例，本實(shí)施例是依據(jù)特定圖樣41與特定圖樣42的各特征點(diǎn)至幾何中心位置的距離比值k判斷特定圖樣41、42的比例，如公式4所示。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)輸入設(shè)備的控制方法，該光學(xué)輸入設(shè)備在一操作面移動(dòng)且每間隔一段時(shí)間擷取該操作面的影像；其特征在于所述方法包括下述步驟 (a)依時(shí)間順序先后擷取一參考影像與一目前影像，利用參考影像與目前影像的一特定圖樣的位置變化計(jì)算出一位移向量； (b)計(jì)算參考影像的特定圖樣的幾何中心與目前影像的特定圖樣的幾何中心； (C)若參考影像與目前影像的特定圖樣的幾何中心相同，計(jì)算該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例； (d)判斷該比例是否維持不變，若比例不變，輸出該位移向量，若是比例改變，不輸出位移向量或不動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)輸入設(shè)備的控制方法，其特征在于步驟(b)是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣定位出最外圍的數(shù)個(gè)特征點(diǎn)并計(jì)算所述特征點(diǎn)的幾何中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)輸入設(shè)備的控制方法，其特征在于步驟(c)是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣各特征點(diǎn)至幾何中心位置的距離比值決定該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例。
4.一種光學(xué)輸入設(shè)備，在一操作面移動(dòng)，其特征在于所述光學(xué)輸入設(shè)備包含 一影像感測(cè)模塊，每間隔一段時(shí)間擷取該操作面的影像并輸出依擷取時(shí)間先后的一參考影像與一目前影像； 一處理模塊，包括一將該影像感測(cè)模塊所擷取的模擬影像訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊及一運(yùn)算模塊；運(yùn)算模塊具有 一圖像處理單元，自模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的參考影像與目前影像取得一特定圖樣， 一位移計(jì)算單元，利用特定圖樣的位置變化計(jì)算出一位移向量， 一防誤處理單元，計(jì)算參考影像的特定圖樣的幾何中心與目前影像的特定圖樣的幾何中心；若參考影像與目前影像的特定圖樣的幾何中心相同，計(jì)算該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例；并判斷該比例是否維持不變，若比例不變，輸出該位移向量，若是比例改變，不輸出位移向量或不動(dòng)作， 一接口單元，接收防誤處理單元所輸出的位移向量，并且根據(jù)預(yù)定接口規(guī)格對(duì)位移向量轉(zhuǎn)換為接口規(guī)格數(shù)據(jù)； 一傳輸模塊，將該處理模塊輸出的接口規(guī)格數(shù)據(jù)輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)輸入設(shè)備，其特征在于所述防誤處理單元是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣定位出最外圍的數(shù)個(gè)特征點(diǎn)并計(jì)算所述特征點(diǎn)的幾何中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)輸入設(shè)備，其特征在于所述防誤處理單元是依據(jù)參考影像的特定圖樣與目前影像的特定圖樣各特征點(diǎn)至幾何中心位置的距離比值決定該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述的光學(xué)輸入設(shè)備,其特征在于所述光學(xué)輸入設(shè)備是一筆式輸入設(shè)備。
全文摘要
一種光學(xué)輸入設(shè)備及控制方法，其控制方法包含下述步驟(a)依時(shí)間順序先后擷取一參考影像與一目前影像，利用參考影像與目前影像的一特定圖樣的位置變化計(jì)算出一位移向量；(b)計(jì)算參考影像的特定圖樣的幾何中心與目前影像的特定圖樣的幾何中心；(c)若參考影像與目前影像的特定圖樣的幾何中心相同，計(jì)算該特定圖樣在參考影像與目前影像的比例；(d)判斷該比例是否維持不變，若比例不變，輸出該位移向量，若是比例改變，不輸出位移向量或不動(dòng)作；借此，光學(xué)輸入設(shè)備非處于操作面時(shí)不輸出位移向量或不動(dòng)作。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102810027SQ20111014879
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者余文雄 申請(qǐng)人:友碁科技股份有限公司