專利名稱：多點觸控位置追蹤裝置及互動系統(tǒng)與互動影像處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多點觸控位置追蹤技術，特別是涉及一種利用全反射遭受破壞 的光學現象以檢測可動物體的動作信息的一種多點觸控位置追蹤裝置與互動 系統(tǒng)及其影像處理方法。
背景技術：
多點觸控系統(tǒng)就是可以允許多個可動物體(例如手指)以觸控式的操控 方式來與多媒體互動系統(tǒng)進行互動。在現有技術中，觸控系統(tǒng)的設計方式大都 只能感測到一個接觸點而己，因此在應用時便會受到限制。此外，受限于傳統(tǒng) 利用指示裝置，例如鼠標，作為多媒體系統(tǒng)或者是電子裝置間的溝通接口， 因此多點觸控的技術并未受到重視。不過，隨著消費電子產品的縮小，以及人 機互動的模式的改變，多點觸控的技術發(fā)展，已經逐漸嶄露頭角。
如圖1所示，該圖為美國公開專利US.Pub.No.20080029691所提供的一種 通過全反射失效的方式所形成的多點控制感測顯示裝置。在該技術中，主要具 有一導光板10，其一側具有一發(fā)光源11以提供光線進入該導光板10內，由 于導光板IO外部為折射率小于導光板10的空氣，因此在特殊的光線入射角度 設計下，可使進入導光板10的光線于該導光板10內產生全反射的現象。當使 用者利用折射率比較高的物體12 (如手指上的皮膚)，觸碰導光板10的表 面時，會造成觸碰點上的光線喪失全反射的效果而散射形成一感測光場13。 再通過感測模塊14接收散射的光信號并經過處理分析，就可以作為控制或者 是復雜幾何的操控的基礎。
除此之外，在美國專利US.Pat.No.3,200,701所提供的一種光線全反射現象 的指紋取像技術，其將光源導入一個折射率高于空氣的面板(如玻璃)中，使 得光源的光線在面板中進行全反射。當手指紋路中的皮膚觸碰到面板時，由于 皮膚的折射率高于面板，導致全反射現象遭到破壞。再利用感測模塊擷取由皮 膚散射的散射光所形成具有明暗分布的影像，進而辨識出手指皮膚上的紋路。另夕卜，美國專利US.Pat.No.6,061，177所提供的一種利用全反射原理的觸控 投影互動面板。其主要是在感面板的一側設置一感測模塊。感測模塊與面板之 間具有一偏光鏡，其可以過濾掉非全反射的光線，使得感測模塊無法接收到手 指皮膚(或者是其它折射率比面板高的材質)接觸到面板所造成全反射破壞而 散射的光線。.如此在觸碰位置處變會形成暗部區(qū)域，以作為投影顯示畫面的觸 控互動位置的依據。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種多點觸控位置追蹤裝置，其在導光組件上設計可破壞全反 射的結構，使光線得于因全反射現象的破壞而散射出該導光組件以形成具有短 距離高度分布的散射光場。利用散射光場可以檢測接觸該導光組件或者是非接 觸的可動物體與該導光組件間的物理關系。
本發(fā)明提供一種多點互動系系統(tǒng)，其在導光組件上設計可破壞全反射的結 構，使光線得于因全反射現象的破壞而散射出該導光組件以形成具有短距離高 度分布的散射光場。利用散射光場可以檢測接觸該導光組件或者是非接觸該導 光組件的可動物體與該導光組件間的物理關系。根據該物理關系控制互動程序 與使用者間產生互動。
本發(fā)明還提供一種多點互動影像處理方法，其通過不同的閥門值過濾根據 散射光場所檢測到的影像，然后判斷可動物體與導光組件的物理關系的變化。 另外，該多點互動影像處理方法還可以追蹤可動物體是否持續(xù)觸碰導光組件或 者是觸碰壓力的大小變化。
在一實施例中，本發(fā)明提供一種多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，包
括
一光源；
一導光組件，用于接收該光源所提供的一入射光場，該導光組件的一側面 提供該入射光場出射以形成一散射光場 ，
一感測模塊，用于感測被散射或反射的該散射光場以獲得一感測影像；以
及
一處理單元，用于根據該感測影像判斷對應該感測影像的至少一物體與該 導光組件間的一物理關系并追蹤該物理關系的變化。
6所述的多點觸控位置追蹤裝置，其中，該導光組件的該側面上具有凹凸結構。
所述的多點觸控位置追蹤裝置，其中，該導光組件還具有 一導光板，用于提供接收該入射光場；以及
一導光片，連接于i亥導光板的一側面上，該導光片的折射率大于該導光板 的折射率，該導光片的表面具有凹凸結構以使該入射光場出射而形成該散射光 場。
所述的多點觸控位置追蹤裝置，其中，該光源為一紅外光發(fā)光二極管，紅 外光雷射或非可見光波段的光源。
所述的多點觸控位置追蹤裝置，其中，該感測模塊還具有 一影像傳感器；以及
一透鏡組，用于將該感測影像成像于該影像傳感器上。
所述的多點觸控位置追蹤裝置，其中，還具有一濾光片，設置于該鏡頭組 與該影像傳感器之間或者是該鏡頭組與該導光組件之間。
所述的多點觸控位置追蹤裝置，其中，該物理關系為位置或者是作用于該 導光組件上的壓力。
在另一實施例中，本發(fā)明提供一種多點互動系統(tǒng)，其特征在于，包括
一光源；
一導光組件，用于接收該光源所提供的一入射光場，該導光組件的一側面 提供該入射光場出射以形成一散射光場；
一感測模塊，用于感測被散射或反射的該散射光場以獲得一感測影像；
一處理單元，用于根據該感測影像判斷對應該感測影像的至少一物體與該 導光組件間的一物理關系并追蹤該物理關系的變化，并產生對應該物理關系或 該物理關系變化的一控制信號；以及
一顯示裝置，用于根據該控制信號產生對應的一互動影像。
所述的多點互動系統(tǒng)，其中，該導光組件為一導光板，用于提供入射光場 出射的側面上具有凹凸結構。
所述的多點互動系統(tǒng)，其中，該導光組件還具有
一導光板，用于提供接收該入射光場；以及
一導光片，連接于該導光板的一側面上，該導光片的表面具有凹凸結構以提供該入射光場出射而形成該散射光場。
所述的多點互動系統(tǒng)，其中，該光源為一紅外光發(fā)光二極管，紅外光雷射 或非可見光波段的光源。
所述的多點互動系統(tǒng)，其中，該傳感器還具有
一影像感測模塊；以及
一透鏡組，用于將該感測影像成像于該影像傳感器上。
所述的多點互動系統(tǒng)，其中，還具有一濾光片，設置于該鏡頭組與該影像
傳感器之間或者是該鏡頭組與該導光組件之間。
所述的多點互動系統(tǒng)，其中，該顯示裝置與該導光組件相耦接。 所述的多點互動系統(tǒng)，其中，該顯示裝置為背投影顯示裝置或者是液晶顯
示裝置。
所述的多點互動系統(tǒng)，其中，該物理關系為位置或者是作用于該導光組件 上的壓力。
在另一實施例中，本發(fā)明提供一種多點互動影像處理方法，其特征在于， 包括有下列步驟
a，提供一導光組件以及一感測模塊，該導光組件接收一入射光場并提供 該入射光場出射以形成一散射光場，該散射光場投射于至少一可動物體所散射 的光線由該感測模塊接收以形成一感測影像；
b，根據至少一門檻值過濾該感測影像以形成至少一過濾影像；
C，分析該至少一過濾影像以尋找出對應每一過濾影像的至少一特征值群 組，每一特征值群組對應一可動物體；
d，根據該至少一特征值群組決定每一可動物體與該導光組件間的一物理 關系；以及
e，追蹤該物理關系變化。
所述的多點互動影像處理方法，其中，該物理關系為位置或者是作用于該 導光組件上的壓力。
所述的多點互動影像處理方法，其中，該特征值為亮度。 所述的多點互動影像處理方法，其中，該步驟b還包括有下列步驟 bl，決定一第一門檻值以及一第二門檻值；
b2，根據該第一門檻值過濾該感測影像以形成一第一過濾影像；以及b3，根據該第二門檻值過濾該第一過濾影像以形成一第二過濾影像。 所述的多點互動影像處理方法，其中，該第一過濾影像對應至少一非接觸 式可動物體以及該第二過濾影像對應至少一接觸式可動物體。
所述的多點互動影像處理方法，其中，該步驟d與該步驟e之間還包括有
下列步驟
dl，判斷該至少一特征值群組中是否有特征值群組遺失信號的現象，如果
沒有遺失的話則計算前一次的物理關系與本次物理關系間的變化；以及
d2，如果有變化的話，則變更該門檻值的大小，以重新產生新的過濾影像， 并重復步驟a至d。
所述的多點互動影像處理方法，其中，還包括有下列步驟 f,根據該物理關系變化產生一控制信號給一應用程序；以及 g，該應用程序根據該控制信號與該可動物體產生互動。 以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1為現有的多點控制感測顯示裝置。
圖2A為本發(fā)明的多點觸控位置追蹤裝置第一實施例示意圖。
圖2B為本發(fā)明的濾光片配置位置另一實施例示意圖。
圖3A與圖3B為本發(fā)明的多點觸控位置追蹤裝置第一實施例動作示意圖。
圖4為本發(fā)明的多點互動影像處理方法流程示意圖。
圖5為本發(fā)明的多點互動影像處理方法流程另一實施例示意圖。
圖6為本發(fā)明的多點觸控位置追蹤裝置第二實施例示意圖。
圖7A與圖7B為本發(fā)明的多點觸控位置追蹤裝置第二實施例動作示意圖。
圖8A為本發(fā)明多點互動系統(tǒng)第一實施例示意圖。
圖8B為本發(fā)明多點互動系統(tǒng)第二實施例示意圖。
圖9為本發(fā)明的多點互動系統(tǒng)影像處理與控制流程示意圖。
圖IO為本發(fā)明的多點互動系統(tǒng)第三實施例示意圖。
10- 導光板
11- 發(fā)光源12- 物體
13- 感測光場
14- 感測模塊
2- 多點觸控位置追蹤裝置
21- 導光組件
210- 凹凸結構
211- 導光板
212- 導光片
213- 凹凸結構
22- 感測模塊
23- 處理單元
3- 影像處理方法
30 36-步驟
4- 影像處理方法
40~47-步驟
440~442-步驟 450 454-步驟
6- 顯示裝置
7- 游戲裝置
80、 81、 82、 83-可動物體 卯、93-散射光場 91、 92、 94-感測光場
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術方案作進一步更詳細的描述。
請參閱圖2A所示的實施例，該圖為本發(fā)明的多點觸控位置追蹤裝置第一 實施例示意圖。該多點觸控位置追蹤裝置2包括有至少一光源20、 一導光 組件21、 一感測模塊22以及一處理單元23。該光源20，可產生紅外光源，但不以此為限，例如紫外光源亦可以實施。該光源20， 一般而言可使用發(fā)光
二極管或者是雷射或者是其它非可見光源。在本實施例中，該光源20為一紅 外光發(fā)光二極管。該導光組件21可接收該光源20所提供的一入射光場，其一 表面上具有凹凸結構210使得該入射光場于該導光組件21內部形成的全反射 現象遭到破壞，使該入射光場散射出該導光組件21，以形成具有特定高度以 及分布區(qū)域的散射光場，該特定高度的大小并無一定的限制，基本上其大小可 取決于該光源20的強度而定。
該感測模塊22可感測被反射或散射的該散射光場以取得一感測影像。該 感測模塊22還進一歩包含一影像傳感器以及一透鏡組221。在本實施例中， 該影像傳感器220為紅外光CCD影像傳感器。該透鏡組221，其設置于該影 像傳感器220與該導光組件21之間以將該感測影像成像于該影像傳感器220 上。為了能夠避免其它光線干擾該影像傳感器220擷取的影像，在該鏡頭221 組與該影像傳感器220之間還可以設置一濾光片222。在本實施例中，該濾光 片222為一紅外帶通濾光片以過濾紅外光以外的不必要波段的雜光(例如環(huán) 境可見光)，進而提高影像傳感器220的感測效率。該影像傳感器220的數量 可根據需要而定，并不以圖式中的數量為限。如圖2B所示，該圖為本發(fā)明的 濾光片配置位置另一實施例示意圖。在本實施例中，該濾光片222的配置位置 亦可以設置于該導光組件21與該鏡頭組221之間。
請參閱圖3A與圖3B所示的實施例，該圖為本發(fā)明的多點觸控位置追蹤 裝置第一實施例動作示意圖。如圖3A所示，由于散射光場90從該導光組件 21表面散射出來形成具有特定高度的散射光場分布，因此當有可動物體80與 81 (例如手指或者是其它指示裝置)靠近時，該散射光場90的光線會由該 可動物體80與81表面散射或反射成一感測光場91，該感測光場91穿透該導 光組件21而被該感測模塊22接收，經過信號處理后形成一感測影像。此外， 如圖3B所示，在本圖標中，顯示可動物體82與83接觸到該導光組件21的 表面。同樣地，該散射光場的光線也會由接觸在該導光組件21上的可動物體 82與83表面散射而形成感測光場92。該感測光場92由該感測模塊22接收經 過信號處理而形成一感測影像。
再回到圖2A所示，該處理單元23，其與該感測模塊22相耦接以接收該 感測影像，并根據該感測影像判斷對應該感測影像的至少一物體與該導光組件21間的一物理關系以及追蹤該物理關系變化。該物理關系如果是非接觸的可
動物體80與81的話(如圖3A)所示，則可以代表著該可動物體80與81的位 置，也就是在三維的位置；如果是對于接觸于該導光組件21的可動物體82 與83的話(如圖3B所示)，則可以代表著該可動物體82與83的二維位置 以及接觸于該導光組件21的壓力大小。
接下來說明該處理單元23處理感測影像以分析出可動物體與導光組件間 物理關系的流程。請參閱圖2A與圖4所示，其中圖4為本發(fā)明的多點互動影 像處理方法流程示意圖。在本實施例中該影像處理方法3包括有下列步驟首 先進行歩驟30，該處理單元23接收由該影像傳感器220所傳輸的感測影像信 號。接著進行步驟31，根據一門檻值過濾該感測影像以形成至少一過濾影像， 該門檻值為亮度門檻值。本步驟主要是決定一至少一個亮度門檻值，然后將該 感測影像中每一個像素(pixel)的亮度值與該門檻值進行比較，如果大于該門檻 值的話則予以保留。因此，在比較完畢之后可以得到亮度大于或等于該門檻值 的過濾影像。
隨后進行步驟32，分析該過濾影像以尋找出對應每一過濾影像的至少一 特征值群組，特征值代表著影像像素的亮度。雖然在步驟31中已經過濾了不 需要的信號，但是由于在導光組件21上有可能有多個可動物體(例如同一只 手上不同的手指同時運動，或者是兩雙手的手指同時作動)同時在該導光組件 21上以接觸的方式或者是以非接觸的方式進行位置偵測或者是壓力判斷，而 不同的可動物體所產生的亮度也會有所不同，因此，為了區(qū)別出多個可動物體 判斷可動物體的位置或者是接觸的壓力大小，需要對通過該門檻值的影像進行 亮度群組分類。根據步驟32的分類之后所得的特征值群組數量可以判斷有幾 個可動物體在導光組件21上動作。
隨后，進行步驟33，根據該至少一特征值群組決定每一可動物體與該導 光組件21間的一物理關系。由于每一個特征群組的亮度范圍以及在影像傳感 器220上所感測到的位置并不相同，因此本步驟主要是通過該亮度范圍以及影 像測器220上所感測到的位置的信息得到每一個特征值群組所對應的可動物 體與該導光組件21間的物理關系。該物理關系包括有可動物體與該導光組件 21間的相對位置以及接觸的壓力大小等信息。
步驟33之后，接著進行步驟34，判斷該至少一特征值群組中是否有特征值群組遺失信號的現象。本步驟的判斷目的是在于對于接觸于導光組件21上 的可動物體有可能因為可動物體于該導光組件21上滑動之故，而造成觸壓(接
觸壓力)上的變化，使得特征值群組信號遺失的現象，因此，通過歩驟34追 蹤信號如果有遺失的狀態(tài)時，則進行步驟35，變更或改變原先門檻值的大小。 然后再重新進行步驟31根據新決定的門檻值，再重新過濾一次以產生新的過 濾影像。再回到步驟34，如果沒有遺失的話則進行歩驟36計算前一次的物理 關系與本次物理關系間的變化。通過反復的步驟30至36的進行，可以持續(xù)追 蹤每一個于該導光組件21上方(不論有無接觸)的可動物體的位置或壓力大小 及其變化。
請參閱圖5所示，該圖為本發(fā)明的該圖為本發(fā)明的多點互動影像處理方法 流程另一實施例示意圖。在本實施例中，主要是針對同時有接觸該導光組件的 可動物體以及非接觸的可動物體存在時該處理單元的處理流程。在本實施例的 流程中，該影像處理方法4包括有下列步驟首先進行步驟40，影像處理單 元接收由該影像傳感器所傳輸的感測影像信號。接著進行步驟41，根據一第 一門檻值過濾該感測影像以形成一第一過濾影像。然后進行步驟42，根據一 第二門檻值過濾該第一過濾影像以形成一第二過濾影像。在步驟41以及步驟 42中的第一門檻值以及第二門檻值代表著亮度值大小，且第一門檻值比第二 門檻值小。第一與第二門檻值會有大小的區(qū)別主要是要區(qū)別出屬于接觸式可動 物體以及非接觸式可動物體所產生的影像，以利進行后續(xù)不同的處理程序。
接觸式的可動物體所產生的影像由于是直接接觸在導光組件上，因此由接 觸式可動物體所散射的光線亮度會比非接觸式可動物體所產生的散射光線亮 度來得高。在步驟41與42中，通過第一門檻值以及第二門檻值的差異可以過 濾出屬于非接觸式可動物體的第一過濾影像，以及屬于接觸式可動物體的第二 過濾影像。接著進行步驟43分別對該第一過濾影像以及該第二過濾影像進行 判斷分析。步驟43的部分會區(qū)別出屬于非接觸式可動物體所產生的第一過濾 影像以及屬于接觸式可動物體所產生的第二過濾影像。然后分別進行步驟44 與步驟45對該第一過濾影像以及該第二過濾影像進行分析。
在步驟44中，首先進行步驟440分析該第一過濾影像以尋找出對應該第 一過濾影像中的至少一特征值群組及該特征值群組的幾何位置，其中每一個特 征群組即對應一可動物體，而特征值代表著影像像素的亮度。以圖3A為例如
13果有兩個非接觸式的可動物體80與81，則可以找出對應該兩可動物體的特征 值群組。步驟440的意義在于因為不同的可動物體其距離導光組件的高度不 同，因此所產生的散射光場的亮度也會有所不同。所以，為了區(qū)別出該多個非 接觸式可動物體的三維位置，需要對通過該門檻值的影像進行亮度群組分類。
陣后，進行步驟441，根據該至少一特征值群組的分布決定每一可動物體
與該導光組件間的三維位置。因為可動物體與該導光組件的距離遠近不同之 故，所以每一個特征群組所對應的亮度范圍并不相同，因此在本步驟可以通過 該亮度范圍的信息可以判斷出每一個特征值群組所對應的可動物體與該導光 組件間的高度位置。另一方面，因為第一過濾影像中的特征值群組分布位置， 其實是反應著影像傳感器所感測的位置，而影像傳感器所感測到的位置亦可以 換算承對應于該導光組件上的位置。所以，根據每一個特征值群組的分布幾何 位置可以計算出可動物體于導光組件上方的二維位置。根據該二維位置以及高 度可以決定出該可動物體的相對于該導光組件的三維位置。最后，再進行步驟
442，通過下一次的偵測與分析，得到關于每一組特征值前后之間的差異，進 而判斷出該可動物體三維位置的變化。
在另一方面，關于第二過濾影像的部分，通過步驟45對該第二過濾影像 進行分析。在步驟45中，首先進行步驟450分析該第二過濾影像以尋找出對 應每二過濾影像的至少一特征值群組，每一個特征群組即對應一可動物體，而 特征值代表著影像像素的亮度。為了區(qū)別出該多個非接觸式可動物體的二維位 置與觸壓的大小，需要對通過該門檻值的影像進行亮度群組分類。步驟450 的意義在于雖然可動物體都接觸在該導光組件上，但是因為不同的可動物體 其觸壓并不一定相同。以圖3B為例，有兩個接觸式的可動物體82與83觸壓 于該導光組件上且可動物體83的觸壓大于可動物體82，因此對應該兩可動物 體82與83所產生的散射光場的亮度會有所不同，所以可以找出分別對應該兩 接觸式可動物體82與83的特征值群組。
再回到圖5，在步驟450的分類之后，進行步驟451，根據該至少一特征 值群組，決定每一可動物體與該導光組件間的二維位置與觸壓大小。因為可動 物體與該導光組件的觸壓大小不同之故，所以每一個特征群組所對應的亮度范 圍并不相同，因此本步驟主要是通過該亮度范圍的信息可以判斷出每一個特征 值群組所對應的可動物體與該導光組件間的觸壓大小。另一方面，因為第二過
14濾影像中的特征值群組分布位置，其實是反應著影像傳感器所感測的位置，而 影像傳感器所感測到的位置亦可以換算承對應于該導光組件上的位置。所以， 根據每一個特征值群組的分布幾何位置可以計算出可動物體觸壓于導光組件 上的二維位置。
步驟451之后，接著進行步驟452，判斷該至少一特征偉群組中是否有特 征值群組遺失信號的現象。本步驟的判斷目的是在于對于接觸式可動物體而 言，因為可動物體于該導光組件上滑動會造成觸壓上的變化，所以特征值群組 信號會有遺失的現象。因此，通過步驟452追蹤信號如果有遺失的狀態(tài)時，則 進行歩驟453，改變原先第二門檻值的大小。然后再重新進行步驟42根據新 決定的第二門檻值，再重新過濾一次以產生新的第二過濾影像。反之，如果沒 有遺失的話則進行步驟454計算前一次的二維位置與壓力與本次二維位置與 壓力的變化，進而得到每一個接觸于該導光組件上的可動物體的二維位置與壓 力大小及其變化。如此反復進行方法4的每一個步驟，則可以追蹤于該導光組 件上的可動物體的狀態(tài)。
請參閱圖6所示的實施例，該圖為本發(fā)明的多點觸控位置追蹤裝置第二實 施例示意圖。在本實施例中，該導光組件21是由一導光板211以及一導光片 212所構成。該導光板211可提供接收該入射光場。該導光片212，其連接于 該導光板211的一側面上，該導光片212的折射率大于該導光板211的折射率， 該導光片212的表面具有凹凸結構213以提供該入射光場出射而形成散射光 場。
如圖7A所示的實施例，由于散射光場93從該導光片212表面散射出來 形成具有特定高度的散射光場分布，因此當有可動物體80與81 (例如手指 或者是其它指示裝置)靠近或接觸時，該散射光場90的光線會由該可動物體 80與81表面散射或反射成一感測光場94，該感測光場94穿透該導光片212 以及該導光板211而被該感測模塊22接收，經過信號處理后形成一感測影像。 此外，如圖7B所示，該圖顯示可動物體82與83接觸到該導光組件21的表 面。同樣地，該散射光場的光線也會由接觸在該導光片212上的可動物體82 與83表面散射而形成感測光場94。該感測光場94由該感測模塊22接收經過 信號處理而形成一感測影像。
請參閱圖8A所示的實施例，該圖為本發(fā)明多點互動系統(tǒng)第一實施例示意圖。在本實施例中，該多點互動系統(tǒng)5其主要是利用圖2A的多點觸控位置追
蹤裝置2與一顯示裝置6相結合。該光源20、導光組件21以及該感測模塊22 的功能如前所述，在此不作贅述。該處理單元23，其可根據該感測影像判斷 對應該感測影像的至少一可動物體與該導光組件21間的一物理關系并追蹤該 物理關系的變化，并產生對應該物理關系或該物理關系變化的一控制信號。該 顯示裝置6，其設置于該感測模塊22與該導光組件21之間，該顯示裝置6可 根據該控制信號產生對應的一互動影像。在本實施例中，該顯示裝置6與該導 光組件21相耦接，使得使用者得于通過導光組件21看到顯示裝置6上所呈現 的影像，而與之互動；此外，該顯示裝置6亦可與該導光組件21相距一段距 離，其距離遠近并無一定限制只要能讓使用者可以看到顯示裝置6所顯示的影 像即可。 一般而言，該顯示裝置6可為背投影顯示裝置或者是液晶顯示裝置。 如圖8B所示的實施例，該圖為本發(fā)明多點互動系統(tǒng)第二實施例示意圖。 在本實施例中，主要是將圖6的多點觸控位置追蹤裝置2與顯示裝置6相結合。 也就是該導光組件21是由導光板211與導光片212所構成，其它的結構如同 圖8A所述，在此不作贅述。請參閱圖9所示，該圖為本發(fā)明的多點互動系統(tǒng) 影像處理與控制流程示意圖?；旧嫌跋裉幚淼姆绞饺缤瑘D5的流程以具有判 別接觸式或非接觸式可動物體的狀態(tài)，圖9的流程與圖5差異的是在于圖9 中還包含有步驟46，根據所追蹤到的物理關系變化產生一控制信號給一應用 程序。該應用程序可為在顯示裝置內所執(zhí)行的游戲或者是應用軟件?；蛘呤侨?圖10所示，該應用程序亦可以在與該顯示裝置6連接的一游戲裝置7內執(zhí)行。 再回到圖9所示，最后在進行步驟47該應用程序根據該控制信號與該可動物 體產生互動。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情 況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但 這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1、一種多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，包括一光源；一導光組件，用于接收該光源所提供的一入射光場，該導光組件的一側面提供該入射光場出射以形成一散射光場；一感測模塊，用于感測被散射或反射的該散射光場以獲得一感測影像；以及一處理單元，用于根據該感測影像判斷對應該感測影像的至少一物體與該導光組件間的一物理關系并追蹤該物理關系的變化。
2、 根據權利要求1所述的多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，該導光 組件的該側面上具有凹凸結構。
3、 根據權利要求1所述的多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，該導光 組件還具有一導光板，用于提供接收該入射光場；以及一導光片，連接于該導光板的一側面上，該導光片的折射率大于該導光板 的折射率，該導光片的表面具有凹凸結構以使該入射光場出射而形成該散射光 場。
4、 根據權利要求1所述的多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，該光源 為一紅外光發(fā)光二極管，紅外光雷射或非可見光波段的光源。
5、 根據權利要求1所述的多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，該感測 模塊還具有一影像傳感器；以及一透鏡組，用于將該感測影像成像于該影像傳感器上。
6、 根據權利要求5所述的多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，還具有 一濾光片，設置于該鏡頭組與該影像傳感器之間或者是該鏡頭組與該導光組件 之間。
7、 根據權利要求1所述的多點觸控位置追蹤裝置，其特征在于，該物理 關系為位置或者是作用于該導光組件上的壓力。
8、 一種多點互動系統(tǒng)，其特征在于，包括一光源；一導光組件，用于接收該光源所提供的一入射光場，該導光組件的一側面提供該入射光場出射以形成一散射光場；一感測模塊，用于感測被散射或反射的該散射光場以獲得一感測影像； 一處理單元，用于根瑪該感測影像判斷對應該感測影像的至少一物體與該導光組件間的一物理關系并追蹤該物理關系的變化，并產生對應該物理關系或該物理關系變化的一控制信號；以及一顯示裝置，用于根據該控制信號產生對應的一互動影像。
9、 根據權利要求8所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，該導光組件為一 導光板，用于提供入射光場出射的側面上具有凹凸結構。
10、 根據權利要求8所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，該導光組件還具有-一導光板，用于提供接收該入射光場；以及一導光片，連接于該導光板的一側面上，該導光片的表面具有凹凸結構以 提供該入射光場出射而形成該散射光場。
11、 根據權利要求8所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，該光源為一紅外 光發(fā)光二極管，紅外光雷射或非可見光波段的光源。
12、 根據權利要求8所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，該傳感器還具有 一影像感測模塊；以及一透鏡組，用于將該感測影像成像于該影像傳感器上。
13、 根據權利要求12所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，還具有一濾光 片，設置于該鏡頭組與該影像傳感器之間或者是該鏡頭組與該導光組件之間。
14、 根據權利要求8所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，該顯示裝置與該 導光組件相耦接。
15、 根據權利要求8所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，該顯示裝置為背 投影顯示裝置或者是液晶顯示裝置。
16、 如權利要求第8項所述的多點互動系統(tǒng)，其特征在于，該物理關系為 位置或者是作用于該導光組件上的壓力。
17、 一種多點互動影像處理方法，其特征在于，包括有下列步驟a，提供一導光組件以及一感測模塊，該導光組件接收一入射光場并提供該入射光場出射以形成一散射光場，該散射光場投射于至少一可動物體所散射 的光線由該感測模塊接收以形成一感測影像；b，根據至少一門檻值過濾該感測影像以形成至少一過濾影像；C，分析該至少一過濾影像以尋找出對應每一過濾影像的至少一特征值群 組，每一特征值群組對應一可動物體；d，根據該至少一特征值群組決定每一可動物體與該導光組件間的一物理 關系，，以及e，追蹤該物理關系變化。
18、 根據權利要求17所述的多點互動影像處理方法，其特征在于，該物理關系為位置或者是作用于該導光組件上的壓力。
19、 根據權利要求17所述的多點互動影像處理方法，其特征在于，該特征值為亮度。
20、 根據權利要求17所述的多點互動影像處理方法，其特征在于，該步驟b還包括有下列步驟bl，決定一第一門檻值以及一第二門檻值；b2，根據該第一門檻值過濾該感測影像以形成一第一過濾影像；以及 b3，根據該第二門檻值過濾該第一過濾影像以形成一第二過濾影像。
21、 根據權利要求20所述的多點互動影像處理方法，其特征在于，該第一過濾影像對應至少一非接觸式可動物體以及該第二過濾影像對應至少一接 觸式可動物體。
22、 根據權利要求17所述的多點互動影像處理方法，其特征在于，該步 驟d與該步驟e之間還包括有下列步驟dl，判斷該至少一特征值群組中是否有特征值群組遺失信號的現象，如果 沒有遺失的話則計算前一次的物理關系與本次物理關系間的變化；以及d2，如果有變化的話，則變更該門檻值的大小，以重新產生新的過濾影像， 并重復步驟a至d。
23、 根據權利要求17所述的多點互動影像處理方法，其特征在于，還包 括有下列步驟f,根據該物理關系變化產生一控制信號給一應用程序；以及 g，該應用程序根據該控制信號與該可動物體產生互動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多點觸控位置追蹤技術及應用該技術的互動裝置多點互動影像處理方法，其通過在導光組件上設計的結構，使光線得于因全反射現象的破壞而散射出該導光組件以形成具有短距離高度分布的散射光場。利用散射光場可以檢測可動物體與該導光組件間的物理關系，進而作為互動的判斷基礎。在另一實施例中，本發(fā)明還提供一種影像處理方法，其通過不同的閥門值過濾散射光場所感測到的影像，并根據過濾影像的特征值分部狀態(tài)判斷可動物體與導光組件的物理關系的變化。
文檔編號G06F3/042GK101581997SQ20081009694
公開日2009年11月18日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權日2008年5月12日
發(fā)明者劉通發(fā), 唐政元, 王博弘, 趙士賓, 陳加珍, 黃清隆 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院