光學(xué)觸控系統(tǒng)及其物件分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種觸控系統(tǒng)，且特別涉及一種光學(xué)觸控系統(tǒng)以及其物件分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著觸控技術(shù)的發(fā)展，面板逐漸與顯示設(shè)備整合形成觸摸屏，以供使用者直接通 過觸控方式進(jìn)行輸入操作。光學(xué)觸控系統(tǒng)因具有高準(zhǔn)確度、可靠度佳、損壞率低、支持多點(diǎn) 觸控以及反應(yīng)速度快且不受面板制造技術(shù)的影響等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛地應(yīng)用于各類中大型 電子顯示產(chǎn)品，例如游客導(dǎo)覽系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)。
[0003] 目前光學(xué)觸控系統(tǒng)包括至少一影像感測(cè)器以及多個(gè)發(fā)光二極管，例如紅外光發(fā)光 二極管（Infrared Light Emitting Diode, IR LED)。在光學(xué)觸控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，上述發(fā)光二 極管會(huì)發(fā)出光線照射光學(xué)觸控系統(tǒng)的觸控平面。當(dāng)一物件，例如手指或是觸控筆，接觸該觸 控平面時(shí)，該物件會(huì)遮蔽部份光線而于觸控平面形成遮蔽陰影。光學(xué)觸控系統(tǒng)會(huì)利用影像 感測(cè)器擷取橫跨觸控平面的影像，并根據(jù)所擷取影像中是否存在陰影以及陰影成像位置計(jì) 算出物件相對(duì)于觸控平面上的位置，進(jìn)而達(dá)到觸控操作的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)以及其物件分析方法，此物件分析方法可快 速且準(zhǔn)確地判斷接近光學(xué)觸控系統(tǒng)的觸控平面的物件是觸碰觸控平面或懸浮于觸控平面， 以此有效提升光學(xué)觸控系統(tǒng)中觸控點(diǎn)的識(shí)別率。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法，此物件分析方法包括下列 步驟。首先，驅(qū)動(dòng)一影像感測(cè)裝置擷取橫跨該觸控面的第一影像。所述第一影像具有對(duì)應(yīng)該 指示物的一物件影像。接著，在所述第一影像中定義出對(duì)應(yīng)該物件影像的一影像區(qū)域。而 后，根據(jù)影像區(qū)域中多個(gè)像素之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰觸控面或是懸浮于 觸控面。當(dāng)判斷該指示物觸碰觸控面時(shí)，根據(jù)第一影像中該物件影像的成像位置，計(jì)算該指 示物相對(duì)于該面板的一觸控坐標(biāo)。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例另提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法，其中光學(xué)觸控系統(tǒng)包括 面板、第一影像感測(cè)裝置以及第二影像感測(cè)裝置。所述第一影像感測(cè)裝置與第二影像感測(cè) 裝置是分別設(shè)置于面板上不同位置，且具有重疊的影像感測(cè)范圍。所述物件分析方法包括 下列步驟。首先，驅(qū)動(dòng)第一影像感測(cè)裝置以及第二影像感測(cè)裝置擷取對(duì)應(yīng)面板的觸控面的 第一背景影像以及第二背景影像。而后，驅(qū)動(dòng)第一影像感測(cè)裝置以及第二影像感測(cè)裝置分 別擷取橫跨該觸控面的第一影像及第二影像。所述第一影像具有對(duì)應(yīng)該指示物的第一物件 影像，而所述第二影像具有對(duì)應(yīng)該指示物的第二物件影像。接著，在第一影像中定義出對(duì)應(yīng) 第一物件影像的第一影像區(qū)域。而在第二影像中定義出對(duì)應(yīng)第二物件影像的第二影像區(qū) 域。隨后，分別根據(jù)第一影像區(qū)域以及第二影像區(qū)域中多個(gè)像素之間的亮度差異，判斷指示 物是觸碰觸控面或是懸浮于觸控面。
[0007] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)，且所述光學(xué)觸控系統(tǒng)耦接一影像顯示設(shè) 備。所述光學(xué)觸控系統(tǒng)包括一面板、至少一發(fā)光源、一反光鏡、至少一反光單元、影像感測(cè)裝 置以及處理單元。所述面板具有一觸控面。該至少一發(fā)光元件用以產(chǎn)生一光線照亮該觸控 面。所述反光鏡用以產(chǎn)生該面板的鏡像。該至少一反光單元用以反射該發(fā)光元件產(chǎn)生的該 光線。影像感測(cè)裝置用以擷取橫跨該觸控面的多張影像，且該多個(gè)影像的至少其中之一具 有對(duì)應(yīng)指示物的一物件影像以及一鏡像。處理單元耦接影像感測(cè)裝置以及該發(fā)光元件。當(dāng) 處理單元驅(qū)動(dòng)該影像感測(cè)裝置擷取橫跨該觸控面的一第一影像，且所述第一影像具有對(duì)應(yīng) 該指示物的該物件影像以及該鏡像時(shí)，處理單元在該第一影像中定義對(duì)應(yīng)該物件影像的一 影像區(qū)域。處理單元根據(jù)影像區(qū)域內(nèi)多個(gè)像素之間的亮度差異，判斷該指示物是否觸碰觸 控面或是懸浮于觸控面。處理單元并根據(jù)判斷結(jié)果，決定是否計(jì)算該指示物相對(duì)于該面板 的一觸控坐標(biāo)。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種非瞬時(shí)的計(jì)算機(jī)可讀取媒體（non-transitory computer readable medium)，此非瞬時(shí)式計(jì)算機(jī)可讀取媒體用以記錄一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行 程序，當(dāng)計(jì)算機(jī)可讀取記錄媒體被處理器讀取時(shí)，處理器可執(zhí)行上述光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件 分析方法中的該多個(gè)步驟。
[0009] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光學(xué)觸控系統(tǒng)以及其物件分析方法，所述物件 分析方法可根據(jù)所擷取的橫跨觸控面的影像中遮蔽區(qū)域的亮度分布信息，快速且準(zhǔn)確地判 斷檢測(cè)到的物件是觸碰觸控平面或懸浮于觸控面，有效辨識(shí)指示物的觸控狀態(tài)。所述物件 分析方法并可根據(jù)判斷結(jié)果，決定是否計(jì)算檢測(cè)到的物件的觸控坐標(biāo)，進(jìn)而有效提升光學(xué) 觸控系統(tǒng)中觸控點(diǎn)識(shí)別率與運(yùn)行效率。
[0010] 上文以概略地?cái)⑹霰景l(fā)明的技術(shù)特征及所達(dá)到的技術(shù)效果，為使能更進(jìn)一步了解 本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，但是此等說(shuō)明與所 附圖式僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2A是本發(fā)明實(shí)施例提供的影像感測(cè)裝置所擷取的具有物件影像的示意圖。
[0013]圖2B是本發(fā)明實(shí)施例提供的影像感測(cè)裝置所擷取另一具有物件影像的二維影像 的示意圖。
[0014]圖3A是本發(fā)明實(shí)施例提供的影像感測(cè)裝置擷取的背景影像及其對(duì)應(yīng)的亮度曲線 的示意圖。
[0015] 圖3B是本發(fā)明實(shí)施例提供的影像感測(cè)裝置所擷取的具有物件影像的二維影像的 示意圖。
[0016] 圖3C是對(duì)應(yīng)圖3B所示的二維影像的亮度曲線的示意圖。
[0017] 圖4A~圖4B分別是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的影像感測(cè)裝置所擷取的具有物件影 像的二維影像的示意圖。
[0018]圖5A是本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的操作示意圖。
[0019] 圖5B是對(duì)應(yīng)圖5A的影像感測(cè)裝置所擷取的部分影像的示意圖。
[0020] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法的流程示意圖。
[0021] 圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法的流程示意圖。
[0022] 圖8是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法的流程示意圖。
[0023] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的影像感測(cè)裝置所擷取的具有物件影像的二維影像的 示意圖。
[0024] 圖10是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法的流程示意圖。
[0025] 圖11是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法的流程示意圖。
[0026] 圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的背景影像中強(qiáng)光區(qū)域界定方法的流程示意圖。
[0027] 圖13是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖14A~圖14B是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的影像感測(cè)裝置所擷取的具有物件影像 的影像的示意圖。
[0029] 圖15是本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的物件分析方法的流程示意圖。
[0030] 其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0031] 1、3:光學(xué)觸控系統(tǒng)
[0032] 11 :面板
[0033] 110:觸控面
[0034] 111 :第一邊緣
[0035] 113:第二邊緣
[0036] 115:第三邊緣
[0037] 117:第四邊緣
[0038] 120 :發(fā)光元件
[0039] 130 :反光鏡
[0040] 140 :第一反光單元
[0041] 150 :第二反光單元
[0042] 310 :第三反光單元
[0043] 12 :影像感測(cè)裝置
[0044] 1如：第一影像感測(cè)裝置
[0045] Ub :第二影像感測(cè)裝置
[0046] 13 :處理單元
[0047] 14 :存儲(chǔ)單元
[0048] 15 :傳輸單元
[0049] 16 :影像顯示設(shè)備
[0050] 161 :光標(biāo)
[0051] 2:使用者
[0052] 21 :手指
[0053] DR :背景區(qū)域
[0054] BR :強(qiáng)光區(qū)域
[0055] H:觸控感測(cè)區(qū)域的高度
[0056] P1 ~PN :像素
[0057] F1 ~F8、FB:影像
[0058] 121、121，、I21a、I21b、141、ITP、ITP，：物件影像
[0059] LB、LB1、LB2 :左邊界
[0060] RB、RB1、RB2 :右邊界
[0061] H_UB:強(qiáng)光上邊界
[0062] H_LB :強(qiáng)光下邊界
[0063] IA、IA，、IA1、IA2 :影像區(qū)域
[0064] IS :虛像空間
[0065] RS :實(shí)像空間
[0066] TP :觸控點(diǎn)位置
[0067] TP' ：觸控點(diǎn)的鏡像位置
[0068] 120' ：發(fā)光元件的鏡像
[0069] 140' ：第一反光單元的鏡像
[0070] 150' ：第二反光單元的鏡像
[0071] SL:第一感測(cè)路線
[0072] SL' ：第二感測(cè)路線
[0073] D1、D2、D3:距離
[0074] A1、A2:夾角
[0075] L :像素行數(shù)量
[0076] VA :視野范圍
[0077] i :第i像素行
[0078] C10、C20、C30 :曲線
[0079] S6〇l~S6〇9 :步驟流程
[0080] S701~S709 :步驟流程
[0081] S801~S807 :步驟流程
[0082] S1001 ~S1007 :步驟流程
[0083] S1101 ~S1107 :步驟流程
[0084] S1201 ~S1209 :步驟流程
[0085] S1501 ~S1515 :步驟流程
【具體實(shí)施方式】
[0086] 在下文中，將通過【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的各種例示實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本 發(fā)明所述的概念可以有許多不同形式來(lái)體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為限于本文中所闡述的例示性實(shí) 施例。此外，在圖式中相同參考數(shù)字可用以表示類似的元件。
[0087] 本發(fā)明的光學(xué)觸控系統(tǒng)可主動(dòng)在影像感測(cè)裝置所擷取到具有對(duì)應(yīng)一指示物的物 件影像的影像中定義一影像區(qū)域，并根據(jù)影像區(qū)域內(nèi)的像素亮度分布信息，準(zhǔn)確地判斷靠 近或接近光學(xué)觸控系統(tǒng)的觸控區(qū)域的該指示物是觸碰（touching)光學(xué)觸控系統(tǒng)的觸控平 面或是懸浮（hovering)于觸控平面。以此，有效提升光學(xué)觸控系統(tǒng)中觸控點(diǎn)識(shí)別率與觸控 靈敏度的運(yùn)行。
[0088] 〔光學(xué)觸控系統(tǒng)的實(shí)施例〕
[0089] 請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1顯示本發(fā)明實(shí)施例提供的光學(xué)觸控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。光學(xué) 觸控系統(tǒng)1用以感測(cè)至少一指示物（p