图像显示器的控制装置及控制方法
专利名称：图像显示器的控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种图像显示器的控制装置及控制方法，其利用至少一个参 考点产生经调制的预设光谱信号，并以图像传感器感测所述预设光谱信号 后，计算所述参考点在所述图像传感器上的图像变化并据此控制所述图像显 不器0
背景技术：
一种现有的游标控制方法，如公开号为200540687的中国台湾专利"游 标控制方法及装置"，其公开了一种使用手持式装置进行游标控制的方法。 首先，所述手持式装置利用光学装置监测移动。接着，依据其所监测到的移 动计算位置差。然后，所述手持装置将所述位置差无线地传送到特定装置， 从而依据所述位置差来控制所述特定装置上的游标活动，且依据所述游标活 动操作所述特定装置上的应用程序。然而，在实际使用中，利用所述光学装 置感测图像区域时，光学装置与被摄取对象间的摄像距离及光学装置摄像时 的旋转角度皆会影响感测数组上所取得图像的位置，若不同时进行校正则会 发生游标误控制的情形。此外，所述光学装置所监测的图像因包含所述光学 装置的视角范围内的所有对象，所以在图像辨识上也较为复杂。
为了解决上述现有技术所存在的问题，由申请人所共同持有的名为"指 针定位装置及方法"的中国台湾专利申请095116011，以及名为"游标控制 方法及使用所述方法的装置"的中国台湾专利申请0951149408中公开了通 过设定至少一个参考点以产生红外光谱信号(波长约为940纳米)，并在图像 传感器上设置红外光滤光器以滤除所述红外光谱以外的光信号，由此，所述 图像传感器仅能感测所述参考点产生的红外光谱信号，从而简化了图像判别
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的复杂度；并根据所述图像传感器所感测的所述参考点的图像变化，例如位: 移，来控制图像显示装置。然而，虽然所述图像传感器在一般室内日光灯(、波
长为350-750纳米)的环境下不会受到干扰，但若室内存在有卤素灯光源(波 长约为350-1100纳米)时，则会受到所述卤素灯光源的影响，特别是所述卤 素灯光源位于所述参考点附近时，所述图像传感器通过红外光滤光器所获取 到的图像将包含所述参考点及所述卣素灯光源，如此将导致后端图像处理器 产生误判，从而无法正确控制所述图像显示装置。此外，对于所述控制装置 而言，太阳光亦为一种干扰光源。
基于上述原因，确实有必要进一步改良上述现有的图像显示器的控制装 置，以便增加所述控制装置的操控正确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种图像显示器的控制装置及控制方法，所述控制 装置通过至少一个参考点产生经调制的预设光谱，利用遥控装置监测所述经 调制的预设光谱信号并以此控制图像显示器，由于所述遥控装置可排除环境 光源的干扰，因而可增加图像显示器的操控正确性。
为达上述目的，本发明提供一种用于控制图像显示器的控制装置，包括:
至少一个用于产生预设光谱信号的参考点；以预设方式调制所述预设光谱信
号的调制单元；及遥控装置，所述遥控装置包括图像传感器，所述图像传
感器接收经调制的预设光谱信号，并产生数字信号；及处理单元，所述处理 单元接收数字信号、解调制所述数字信号以形成数字图像，使所述数字图像 仅具有所述参考点图像以及计算所述参考点在所述数字图像上所成图像的 图像变化，，其中，所述遥控装置根据所述图像变化相对控制所述图像显示器， 以此排除其它光源的干扰，所述其它光源产生与所述预设光谱信号的频谱相 重叠的光谱。
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本发明还提供一种用以控制图像显示器的控制方法，包括下列步骤提 供至少一个参考点以便产生预设光谱信号；以预设方式调制所述预设光谱〈言
号；提供图像传感器用以接收经调制的预设光谱信号，并产生数字信号；解 调制所述数字信号以形成数字图像，其中所述数字图像中仅具有所述参考点 图像；及计算所述参考点在所述数字图像上所成图像的图像变化；根据所述 图像变化相对控制所述图像显示器；以此排除其它光源的干扰，所述其它光 源产生与所述预设光谱信号的频谱相重叠的光谱。
本发明的图像显示器的控制装置及控制方法可应用于各种图像显示器 的控制，例如计算机屏幕、游戏主机的屏幕、投影机屏幕、监视器及电卑见 等。在本发明的一个实施例中，所述控制装置及方法可用以控制图像显示器 的控制界面上的游标的移动，以进行图像显示器的功能状态设定及调整。在 本发明的另一个实施例中，可通过旋转控制装置的遥控装置，以仿真模拟旋 钮的旋转动作来相对控制所述图像显示器的功能状态。此外，所述电视可为 CRT显示器、液晶显示器或等离子显示器等。
图1显示了本发明提供的图像显示器的控制装置的第一实施例的示意
图2a显示了本发明提供的图像传感器所感测图像的示意图，其中所述 控制装置使用所述调制单元调制所述预设光谱，从而排除环境光源的影响；
图2b显示了本发明提供的图像传感器所感测图像的示意图，其中不使 用所述调制单元调制所述预设光谱因而无法排除环境光源的影响；
图3显示了本发明提供的图像显示器的控制装置的第二实施例的示意
图4显示了本发明实施例中利用所述图像显示器的控制装置控制所述图
像显示器上的游标移动的流程图5a显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在摄像时顺时 针旋转一角度时所感测的数字图像；
图5b显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在摄像时顺吋
针旋转角度大于180度时所感测的数字图像；
图6显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在不同距离摄像 时所感测的数字图像；
图7显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器指向位置移动时 所感测的数字图像；
图8显示了本发明实施例中利用所述图像显示器的控制装置控制所述图 像显示器的功能状态的流程图9a显示了本发明中用以计算所述遥控装置的旋转角度的一种实施例 的示意图9b显示了本发明中用以计算所述遥控装置的旋转角度的另一种实施 例的示意图10a显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 示意图，其中所述遥控装置在使用时未旋转；
图10b显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转30度；
图10c显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转60度；
图10d显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转90度；
图10e显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转120度。
附图标记说明
100图像显示器控制装置
102显示屏幕
12、 14参考点
20遥控装置
24图像传感器
28无线传输单元
DS数字信号
200图像显示器控制装置
i12、 "4参考点感测图像
130光源感测图像
112〃、 114〃参考点感测图像 L、 /参考点图像间距离 (X，Y)参考点图像平均坐标 (Xi,YO参考点图像平均坐标 (X',Y')参考点图像平均坐标
(X,2',Y,2')参考点图像坐标 (X,4',Y")参考点图像坐标
(X12,Y12)参考点图像坐标 (X14，Y14)参考点图像坐标 AS参考点图像移动距离
10图像显示器
104游标
16调制单元
22滤光器
26处理单元
30光源
S控制信号
A可感测范围
I12、 I14参考点感测图像
I12'、 I"'参考点感测图像
I12〃'、 114〃'参考点感测图像
e旋转角度
xscale、 Yscale比例参数
ASX水平移动距离
△SY垂直移动距离
(X0,YQ)在预设距离摄像时参考点图像平均坐标
D、 d参考点联机与感测数组中心的距离
150 720步骤 1100~1610步骤
具体实施例方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发 明实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。此外，在本说明书的说明内 容中，类似的组件是以相同的附图标记表示的。
参照图1所示，其显示了根据本发明的图像显示器10的控制装置100 的第一种实施例，所述控制装置100包括图像显示器10，所述图像显示器
10具有用以显示图像画面的显示屏幕102、两参考点12、 14、调制单元16 及遥控装置20。所述图像显示器10的实施例包括电视、游戏主机的屏幕、 投影屏幕、计算机屏幕、监视器或其它任何用以显示图像的装置。所述图像 显示器10可经由用户界面(user interface)控制其功能状态设定及调整，例如 音量调整、频道选择、色彩设定、音效设定等；所述设定及调整可经由显示 屏幕102上的游标104通过控制面板(未绘出)或遥控装置来控制。
所述参考点12、 14可发出预设光谱信号，参考点12、 14的一种实施例 为利用红外发光二极管(IRLED)排列组成，例如可发出波长约为940纳米(nm) 的光谱信号的发光二极管，利用红外发光二极管不同的排列可形成不同形状 的参考点12及14，例如于此实施例中是将3个红外发光二极管排成一列以 形成两个长条状的参考点，在其它实施例中可形成两个不同面积的参考点或 一条状以及一点状的参考点。所述调制单元16耦接于所述参考点12及14， 所述调制单元16利用预设方式调制参考点12、 14所发出的预设光谱信号， 例如利用周期调制(periodic modulation),所述调制单元16具有预设调制频 率，例如在一种实施例中，所述预设调制频率为20赫兹，并用以同时调制 二个参考点12、 14所产生的预设光谱。在另一种实施例中，参考点12及14 所发出的光谱信号亦可以采用不同的预设调制频率予以调制。必须注意的 是，若以不同预设调制频率分别调制参考点12及14所产生的预设光谱信号， 优选为两个预设调制频率之间成倍数关系，以使两参考点12及14所发出的
预设光谱间能够同步，例如若以20赫兹调制参考点12所发出的预设光谱信
号，而以40赫兹调制参考点14所产生的光谱信号时，参考点14于每25毫 秒(ms)点亮一次，而参考点12于每50毫秒点亮一次，亦即参考点14每点 亮两次时参考点12点亮一次，且优选为同时点亮以形成同步，此外亦可采 用相反的预设调制频率分别调制参考点12及14所产生的预设光谱。于其它 实施例中亦可利用非周期调制(non-periodic modulation)的方式予以实施，以 使参考点12及14所发出的预设光谱与周围环境光源信号区别，特别是当所 述光源所发出光谱信号的频带部分或全部与所述预设光谱频带重叠时。此 外，参考点12、 14以及调制单元16可集成在图像显示器10中，或另设置 成一独立组件并于操作时放置于所述图像显示器10的附近。
遥控装置20包括滤光器22、图像传感器24、处理单元26及无线传输 单元28。所述遥控装置20是利用所述图像传感器24接收参考点12、 14的 预设光谱信号以形成数字图像，并根据参考点12、 14于数字图像上的图像 变化，例如位置变化或角度变化，据以相对控制所述图像显示器IO，其详细 内容将于下列段落中描述。例如若所述图像显示器IO为电视，所述遥控装 置20则为电视遥控器以进行一般的电视遥控；若所述图像显示器IO为游戏 机的显示屏幕，则可利用所述遥控装置20进行游戏的控制。若所述图像显 示器10为投影屏幕，所述遥控装置20则可为鼠标以控制所述投影幕上应用 软件的动作。必需了解的是，上述显示器的种类及其控制方式仅为一种实施 例，并非用以限制本发明，于其它实施例中可在其它种类的显示器上进行任 何的控制。所述无线传输单元28受处理单元26的控制，并发出控制信号S 至图像显示器10以相对控制其动作。
参照图1、 2a及2b所示，本发明第一实施例在实际操作时，为了说明 的目的，假设在图像显示器10的附近及在图像传感器24的视角范围内具有 可发出光信号的光源30，其频带与参考点12、 14所发出的光谱信号的频带
部份或全部地重叠，例如卤素灯或太阳光光源。首先，参考点12、 14接受 调制单元16的周期调制并发出具有所述预设调制频率的预设光谱信号，为
了使图像传感器24能获取所述预设光谱图像，所述预设调制频率优选为亍氐 于图像传感器24的图像取样频率，所述图像取样频率即为图像传感器24每 秒所取样的图数。所述图像取样频率优选为与所述预设调制频率之间成倍数 关系，以使所述图像的取样与参考点12、 14的点亮形成同步。例如于一禾中 实施例中，所述图像传感器24的图像取样频率为200赫兹(每5毫秒取样一 次)，参考点12、 14的预设调制频率为20赫兹(每50毫秒点亮一次)，当图 像传感器24每取样到第IO次时，参考点12、 14皆点亮，以使图像传感器 24成功获取参考点12、 14所产生的预设光谱信号。
接着，图像显示器24通过所述滤光器22接收参考点12、 14的预设光 谱信号，由于所述滤光器22可滤除所述预设光谱以外的频谱信号，因而图 像传感器24仅可接收参考点12、 14以及光源30的图像，并产生数字信号 DS;处理单元26接收数字信号DS后，则根据参考点12、 14的图像变化来 相对控制图像显示器10，由于处理单元26是依据计算参考点12、 14的图像 变化来控制图像显示器10的，因此若计算过程中包含所述光源30的信号， 则会有误控制的情形发生。所述处理单元26必须能解调制所述数字信号DS 中，经过前述预设调制频率调制的信号，并产生数字图像，且所述数字图像 仅包含参考点12、 14的图像，如图2a所示，其中112及114分别表示参考点 12、 14的图像；最后，所述处理单元26计算参考点112及114的图像变化后， 控制无线传输单元28发射控制信号S至图像显示器10，以相对控制图像显 示器10。由此，可排除环境中其它光源对于图像显示器控制装置100的千扰， 以增加控制正确性。反之，若所述控制系统不具有调制及解调制的机制，则 所述数字图像会包含参考点12、 14及光源30的图像，亦即包含112、 114及 4o，
如图2b所示。
13参照图3所示，其显示根据本发明的图像显示器的控制装置200的第二
实施例，其中遥控装置20电连接于图像显示器10，由此相对控制图像显示 器10的调整及设定，例如，游戏机系统中，遥控装置电连接于显示屏幕， 从而相对控制游戏的进行。所述图像显示器的控制装置200同样包括图像显 示器IO、参考点12、 14、调制单元16、遥控装置20，所述控制装置200同 样是利用遥控装置20通过图像传感器24摄取参考点12、 14所发出的预设 光谱信号以形成数字信号DS，处理单元26根据数字信号DS形成数字图像 后，根据参考点12、 14于所述数字图像上的图像变化来相对控制图像显示 器10;调制单元16则用以调制参考点12、 14所发出的预设光谱信号，使所 述处理单元26解调制所述数字信号DS来形成数字图像从而排除环境光源的 影响。必需说明的是，虽然于本发明实施例中是使用两个参考点12、 14做 说明，但本发明并不以此为限，于其它实施例中亦可仅使用一个参考点作为 图像辨识的参考依据，或者仅调制两参考点的其中之一。以下说明控制装置 100、 200根据参考点12、 14于所述数字图像上所生成图像的图像变化，例 如位置变化或角度变化，以便相对控制图像显示器10的二种实施例。
参照图4至7所示，在一种实施例中，所述控制装置100或200可用以 控制图像显示器10的屏幕102上的游标104的移动，且此时参考点12、 14 是以两不同面积但相同形状的参考点表示，例如参考点12是以大面积星号 表示，而呈现于所述数字图像上的则为112;参考点14是以小面积星号表示， 而呈现于所述数字图像上的则为114。所述游标控制方法包括下列步骤提供 二个参考点以产生经调制的预设光谱，并界定包围参考点的预设范围(步骤 150);提供指向所述预设范围内的图像传感器(步骤250);利用所述图像传感 器接收所述预设光谱并形成数字图像(步骤300);判定所述数字图像上的参
考点的成像位置及形状，并产生第一参数(步骤400);针对所述第一参数进 行距离及角度补偿(步骤500);于所述预设范围内移动所述图像传感器的指
向位置，并产生第二参数(步骤600);以及根据补偿后的所述第一参数及第 二参数计算所述数字图像上的参考点成像位置的移动距离以相对控制所述
游标的移动(步骤700)。其中，于步骤700中，将同时针对所述第二参数进 行距离及角度补偿(步骤710)以及可选择输入比例参数(步骤720)以控制游标 104移动的灵敏度，其中，步骤720在不同的应用中可选择为实施或不实施。 再参照图l、 4及5a所示，所述控制装置100或200于出厂前，优选为 预先于处理单元26中设定有预设成像位置参数及预设成像距离参数，所述 参数可为遥控装置20距离参考点12、 14预设距离(例如3公尺)时，根据所: 述图像传感器24所获取的参考点12、 14的预设参考点图像112及114所求得 的预设参数，以做为距离及角度补偿时的基准，如图5a所示。根据所述图 像传感器24的感测数组所形成的平面空间坐标，例如以感应数组的中心"+ " 为原点所形成的平面坐标，可定义所述预设成像位置参数及预设成像距离参 数。例如所述预设成像位置参数可包含所述平面空间坐标中，参考点12 及14所形成预设图像112及114的坐标、其平均坐标(X。，Y。)及所述二个预设图 像112及114联机的倾斜角度；所述预设成像距离参数可包含参考点12及14 所形成预设图像112及114间的距离L及其平均坐标(X。，Yo)与所述中心点"+" 的距离D。
首先使参考点12、 14产生预设光谱的信号，例如于本发明中为红外光 光谱信号，如此依据所述图像传感器24的视角范围及参考点12、 14的发光 角度，可于参考点12、 14周围决定可感测范围"A"(步骤150);接着，以遥 控装置20的图像传感器24指向所述可感测范围〃A〃范围内的任何一处(步骤 250)，由于本发明所使用的图像传感器24为仅能感测所述预设光谱的图像 传感器，且由于参考点12、 14所产生的预设光谱经调制单元16所调制，因 此所述处理单元26仅形成具有参考点12、 14的数字图像(步骤300)，如图 5a所示的112'及114'，且于本实施例中假设利用遥控装置20获取所述数字图 像时，遥控装置20沿着顺时针方向旋转角度A由此参考点的成像112'及114' 与图像传感器24于前述预设距离所摄得的参考点图像112及114间相对会产生
旋转角度"的偏差，因此造成参考点图像112'及I"的平均坐标(X,Y)不同于预 设参考点图像112及114的平均坐标(Xo,Y。)，虽然此时图像传感器24指向相同 位置。
参照图1、4、 5a及5b所示，所述处理单元26判定参考点图像112'及114' 的位置及形状，并产生第一参数，所述第一参数包括第一成像位置参数、 第一成像距离参数及成像形状参数(步骤400)。处理单元26则根据第一成像 位置参数(例如参考点图像112'及114'的平均坐标及其联机的倾斜角度)与所述 预设成像位置参数(例如预设参考点图像112及I"及其联机的倾斜角度)间的 角度偏差鄉行角度补偿(步骤500)，其补偿的方式以第(l)式来表示
(1)
其中，凍示所述第一成像位置参数与所述预设成像位置参数间的旋转
角度偏差;X、 r表示角度补偿前所述第一成像位置参数的平均坐标;X'、 F(未 绘出)表示补偿后参考点成像位置参数的平均坐标。因此，经补偿后的参考 点12、 14所生成的图像为在同一基准下所求得的图像，据此当使用者距离 所述图像显示器10同一距离摄像时，所述图像传感器24于任何旋转角度操 作时皆能得到相同的结果。
但是，若所述偏差角度欣于180度而形成参考点图像112〃及114〃时，如 图5b所示，若参考点图像112、 114间不具差异性(具相同大小及形状)，则将 无法判定参考点图像112〃及114〃是由参考点图像112'及114'(图5a)旋转形成的， 亦或是平移形成的。因此本实施例是通过使用不同面积的二个参考点12、 14， 并根据所述处理单元26所求得的所述成像形状参数(例如参考点图像的面积 大小)先辨识参考点12、 14所生成图像的各自的位置，然后再进行角度补偿。
如此，即使所述图像传感器24的旋转角度超过180度仍能正确的进行角度补偿。
参照图6所示，其显示了本发明实施例的距离补偿的方式。利用遥控装 置20的图像传感器24在预设距离时，可获取参考点12及14的预设参考点 图像112及114，当遥控装置20与参考点12、 14间的距离逐渐加大时，其所 取得的图像则会逐渐变小，且其平均坐标则会愈为靠近图像感测数组的中心 "+ "，如图中所示的112'〃及114'〃，但此种偏移并不代表使用者改变了所述遥 控装置20的指向位置，若不对其进行校正则可能发生因摄像距离的改变而 误判为水平移动的情形。在本示例性范例中，假设所述预设成像距离参数中 的图像I,2及I,4的距离为L，其平均坐标(X。，Yo)与感测数组的中心"+"间的距 离为D;所述第一成像距离参数中的图像112〃'与114〃'的距离为/，其平均坐 标与感测数组的中心"+"间的距离为d，由此可利用第(2)式的比例关系， 补偿因摄像距离不同所造成的偏差(步骤500):
<formula>formula see original document page 17</formula> (2)
参照图7所示，假设参考点的成像位置在补偿后为i,2及i,4，所述图像
已被补偿为在同一预设的距离及角度基准下所求得的图像，且其平均坐标显
示为(X,，Yj)，接着在所述可感测范围"A〃内移动遥控装置20的指向位置(步骤 600)，此时图像传感器24则持续将其所感测到的数字信号DS传送至处理单 元26，处理单元26则根据数字信号DS产生第二参数，所述第二参数包括 移动所述图像传感器24的指向位置后参考点12、 14在所述数字图像上的第 二成像位置参数及第二成像距离参数。所述第二成像位置参数是在图像传感 器24的感测数组所形成的平面空间上，例如以感应数组中心为原点所形成 的平面空间，所述参考点12、 14所生成图像的平均坐标；所述第二成像距 离参数是在图像传感器24的感测数组所形成的平面空间上，所述参考点所
生成图像间的距离。处理单元26则根据所述补偿后的第一成像位置参数及 第二成像位置参数，连续地计算参考点图像iu及iM的移动距离AS。在计算 的同时必须利用前述的补偿方式持续针对所述第二参数进行角度及距离偏 差的补偿(步骤710)，以求得正确的游标控制，由于第二参数的补偿方式与
第一参数相同，于此不再赘述。接着，处理单元26可利用无线或电连接的 方式，将其计算的结果传送至图像显示单元IO。所述图像显示单元10优选 为内建有应用软件(software)，所述应用软件用以控制用户界面及游标104， 在接受来自处理单元26的控制信号S后，则可相对控制游标104(步骤700) 于显示屏幕102上移动。此外，在进行参考点图像i,2及i"的移动距离AS的 计算时，可选择输入一组比例参数Xseale、 Ysd(步骤720)用以调整游标104 的移动灵敏度，例如，此时移动距离AS可以由(3)式表示
其中，A^^表示在水平方向的移动距离分量；A^y表示在垂直方向的移 动距离分量。由此可知，当(3)式中的J^&及r皿,e增大时，则可使游标104
的移动灵敏度降低，亦即遥控装置20的指向位移必须增大才能使得游标104 移动相同的距离；反之，当(3)式中的《c。,e及r,^减小时，则可使游标104 的移动灵敏度升高，亦即所述遥控装置20的指向位移相对较小便能使得游 标104移动相同的距离，如此可提升本发明的控制装置100的实用性。
参照图8至10e所示，在另一实施例中，所述控制装置100、 200可仿 真模拟旋钮的旋转动作，以控制图像显示器10的功能状态。参照图8所示， 所述控制方法包括下列步骤提供二个参考点以产生经调制的预设光谱，并 界定预设范围(步骤1100);提供图像传感器指向所述参考点周围的预设范围 内(步骤1200);利用所述图像传感器接收预设光谱以形成数字图像(步骤
1300);判定所述数字图像上的参考点的成像位置，并产生第一参数(步骤 1400);旋转所述图像传感器以仿真模拟旋钮的旋转动作，并产生第二参数(歩 骤1500);以及计算所述第一及第二参数间的旋转角度差以相对控制所述功 能状态(步骤1600)。
再参照图1、 8及9a所示，首先，令参考点12、 14产生预设波长的光 谱信号，例如，波长约为0.84至0.94微米的红外光光谱信号，并于参考点 12、 14的周围界定出可感测范围〃A"，所述可感测范围"A〃由参考点12、 14 的发光角度以及所述图像传感器24的视角所共同决定(步骤1100)。接着利 用所述图像传感器24指向所述可感测范围"A"(步骤1200)，且由于参考点12、 14所产生的预设光谱经调制单元16调制，因此，所述图像传感器24的感应 数组上仅能得到参考点12、 14的感测图像112及114(步骤1300)并储存于处理 单元26，如图9a所示。接着，所述处理单元26计算参考点12、 14的成像 位置，以便产生第一参数(步骤1400)且同样储存于处理单元26，所述第一参 数包括根据所述图像传感器24的感测数组所形成的平面空间坐标中，例如， 感测数组的中心"+〃为原点所形成的平面空间坐标，所计算求得的参考点图 像112、 114的坐标及其平均坐标。例如在图9a中，所述平面空间坐标上的 参考点12及14所形成的图像112及114的坐标分别为(Xu，Yu)及(X",Yw)，且 其平均坐标为(X,Y)。
接着，使用者(未绘出)可将所述遥控装置20旋转以仿真模拟旋扭的旋 转，由于本实施例中的图像传感器24内建于所述遥控装置20中，因此，所 述图像传感器24同时做旋转，例如，本实施方式中使用者将遥控装置20做 顺时针旋转，则参考点12、 14在所述图像传感器24的感测数组上的成像则 逆时针旋转角度e(图9a)，因此图像112、 114经旋转后形成图像112'、 114'(步骤
1500)，图像112'、 Iw'的坐标分别为(X,2',Y,2')及(X!4'，Y,4')，且其平均坐标变
为(X',Y')，并同样储存于所述处理单元26中。本实施方式用以计算遥控装 置20(图像传感器24)的旋转角度的方式有两种，第一种方式是根据图9a中，
利用旋转前的平均坐标(X,Y)与图像传感器24的感测数组中心"+"的联机以
及旋转后的平均坐标(X',Y')与图像传感器24的感测数组中心"+"的联机间的
夹角计算遥控装置2o的旋转角度，所述旋转角度显示为角e。
参照图9b所示，其显示了本发明计算遥控装置20的旋转角度的另一种 实施方式，其中I12、 I14为使用者旋转遥控装置20前参考点I2、 I4在感测 数组所生成的图像；而I12'、 I14'为使用者依顺时针旋转遥控装置20后参考点 12、 14在感测数组所生成的图像。旋转角度的计算方式则是利用图像I12、 I14的联机以及图像I12'、 I14'的联机间的夹角e来计算。处理单元26则可根据 所计算的旋转角度来相对控制图像显示装置10的功能状态调整及设定。
再参照图8所示，为了调整所述功能状态的变化灵敏度，在旋转角度差 的计算过程中，可选择输入级距参数至处理单元26(步骤1610)，例如本发明 实施例中的级距参数为2度，亦即本发明的仿真模拟旋钮控制方法可辨识至 少2度的旋转角度，由于其可辨识的角度范围为顺时针及逆时针各358度， 因此共分179个级距。在其它实施例中，则可通过改变所述级距参数来改变 可辨识的角度，且可设定为若输入较大的级距参数，则所述功能状态的变化 灵敏度较低，亦即相对需旋转遥控装置20较大的角度方可使功能状态产生 变化；亦或可设定为若输入较小的级距参数，则所述功能状态的变化灵敏度 较低，其设定方式因不同的产品而定。
请参照图10a 10e所示，其分别显揭示了本实施例的仿真模拟旋钮控制 方法顺时针旋转不同角度时所生成的数字图像。如图10a所示，其显示了使 用者并未旋转所述遥控装置20时所生成的图像(其亦可为预设图像)，所述参 考点图像I12'、 I14'与步骤1400中的参考点图像I12、 I14相同，此时可设定 所述功能状态不变化；如图10b所示，其显示使用者顺时针旋转所述遥控装 置30度后所生成的数字图像，且此处的显示方式是利用前述第一种方式显 示参考点图像I12'、 I14'与参考点图像I12、 I14间的角度差，此时可设定所述功
能状态增加或减少20%;如图10C所示，其显示了使用者顺时针旋转所述遥 控装置60度后所生成的数字图像，此时可设定所述功能状态增加或减少 40%;如图10d所示，其显示了使用者顺时针旋转所述遥控装置90度后所:
生成的数字图像，此时可设定所述功能状态增加或减少60%;如图10e所示， 其显示了使用者顺时针旋转遥控装置120度后所生成的数字图像，此时可设 定所述功能状态增加或减少80%。必需说明的是，此处所显示的数值设定仅 为一种实施方式，并非用以限定本发明，在其它实施方式中，所述数值的设 定可随产品的需求而定。此外，虽然此处仅以顺时针旋转遥控装置20做说 明，但是，以逆时针旋转遥控装置20的详细实施方式与顺时针旋转时相类 似，因此不再赘述。虽然本发明的实施例中仅说明参考点12、 14图像的位 置及角度变化，但其并非用以限制本发明，在其它实施例中，利用参考点12、 14图像的其它变化来相对控制图像显示器10的方式并不脱离本发明的精
综上所述，由于现有的图像显示器的控制装置，可能受环境光源影响， 而具有误控制图像显示器的问题。根据本发明的图像显示器的控制装置(如 图1及图3所示)，通过调制参考点的预设频谱以排除环境光源所造成的影 响。由此，图像处理时仅处理参考点所形成的图像，具有简化图像处理复杂 度及增加控制正确性的功效。
虽然本发明已由前述优选实施例加以描述，但所述内容并非用以限定本 发明，任何本发明所属技术领域中的普通技术人员在不脱离本发明的精神和 范围内，可对本发明作出各种更动与修改。因此，本发明的保护范围当由所 附的权利要求来限定。
权利要求
1、一种用于控制图像显示器的控制装置，其特征是，包括至少一个用以产生预设光谱信号的参考点；以预设方式调制所述预设光谱信号的调制单元；以及遥控装置，所述遥控装置包括图像传感器，接收经调制的所述预设光谱信号，并产生数字信号；以及处理单元，接收所述数字信号、解调制所述数字信号以形成数字图像，所述数字图像仅具有所述参考点图像以及计算所述参考点在所述数字图像上所生成的图像的图像变化；其中，所述遥控装置根据所述图像变化相对控制所述图像显示器，由此排除其它光源的干扰，所述其它光源产生与所述预设光谱信号的频谱相重叠的光谱。
2、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述图像显示器为电 视、游戏机屏幕、投影屏幕或监视器。
3、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述预设方式为具有 预设调制频率的周期调制。
4、 根据权利要求3所述的控制装置，其特征是，所述图像传感器具有 图像取样频率，其中所述预设调制频率低于所述图像取样频率且所述预设调 制频率与所述图像取样频率之间成倍数关系。
5、 根据权利要求3所述的控制装置，其特征是，所述控制装置包括二 个参考点，其中所述调制单元以第一预设调制频率调制二个参考点中的一者 所产生的预设光谱并以第二预设调制频率调制另一参考点所产生的预设光 谱，且所述第一及第二预设调制频率之间成倍数关系。
6、 根据权利要求5所述的控制装置，其特征是，所述图像传感器具有 图像取样频率，其中所述第一及第二预设调制频率皆低于所述图像取样频率 且所述第一及第二预设调制频率分别与所述图像取样频率之间成倍数关系。
7、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述控制装置还包括 置于所述图像传感器的前方的滤光器，由此滤除所述预设光谱的频谱外的光 谱信号。
8、 根据权利要求7所述的控制装置，其特征是，所述预设光谱为红外 光光谱；所述滤光器为红外光滤光器。
9、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述遥控装置还包括 用以发送控制信号至所述图像显示器的无线传输单元，由此相对控制所述图 像显示器。
10、 根据权利要求l所述的控制装置，其特征是，所述遥控装置电连接 所述图像显示器，由此相对控制所述图像显示器。
11、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述图像传感器为 CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
12、 根据权利要求l所述的控制装置，其特征是，所述参考点及所述调 制单元集成在所述图像显示器上或共同形成一独立元件。
13、 根据权利要求l所述的控制装置，其特征是，所述图像变化为所述 参考点在所述数字图像上所生成的图像的位置变化或角度变化。
14、 一种用以控制图像显示器的控制方法，其特征是，包括下列步骤 提供至少一个参考点，以产生预设光谱信号； 以预设方式调制所述预设光谱信号；提供图像传感器以接收经调制的所述预设光谱信号，并产生数字信号； 解调制所述数字信号以形成数字图像，其中所述数字图像中仅具有所述 参考点图像；以及计算所述参考点在所述数字图像上所生成图像的图像变化； 根据所述图像变化相对控制所述图像显示器；由此排除其它光源的干扰，所述其它光源产生与所述预设光谱信号的频 谱相重叠的光谱。
15、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，还包括下列步骤 在所述图像传感器前方设置滤光器，以便滤除所述预设光谱的频谱外的光谱 信号。
16、 根据权利要求15所述的控制方法，其特征是，所述预设光谱为红 外光光谱；所述滤光器为红外光滤光器。
17、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述预设方式为具 有预设调制频率的周期调制。
18、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述图像传感器具 有图像取样频率，所述控制方法还包括下列步骤 设定所述预设调制频率低于所述图像取样频率且使所述预设调制频率 与所述图像取样频率之间成倍数关系。
19、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述图像传感器为CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
20、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述图像变化为所 述参考点在所述数字图像上所生成图像的位置变化或角度变化。
全文摘要
一种用于控制图像显示器的控制装置，该控制装置包括至少一个用于产生预设光谱信号的参考点，以预设方式调制该预设光谱信号的调制单元及遥控装置；其中该遥控装置包括图像传感器及处理单元，该图像传感器用于接收经调制的预设光谱信号并产生数字信号，该处理单元用于接收该数字信号、解调制该数字信号以形成数字图像，该数字图像仅具有该参考点图像以及计算该参考点在该数字图像上所生成的图像的图像变化；其中，该遥控装置根据该图像变化相对控制该图像显示器，以便排除其它光源的干扰，该其它光源产生与所述预设光谱信号的频谱相重叠的光谱。本发明还提供一种图像显示器的控制方法。
文档编号G09G5/08GK101377915SQ200710145838
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者林卓毅, 郭明辉 申请人:原相科技股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种图像显示器的控制装置及控制方法，其利用至少一个参 考点产生经调制的预设光谱信号，并以图像传感器感测所述预设光谱信号 后，计算所述参考点在所述图像传感器上的图像变化并据此控制所述图像显 不器0
背景技术：
一种现有的游标控制方法，如公开号为200540687的中国台湾专利"游 标控制方法及装置"，其公开了一种使用手持式装置进行游标控制的方法。 首先，所述手持式装置利用光学装置监测移动。接着，依据其所监测到的移 动计算位置差。然后，所述手持装置将所述位置差无线地传送到特定装置， 从而依据所述位置差来控制所述特定装置上的游标活动，且依据所述游标活 动操作所述特定装置上的应用程序。然而，在实际使用中，利用所述光学装 置感测图像区域时，光学装置与被摄取对象间的摄像距离及光学装置摄像时 的旋转角度皆会影响感测数组上所取得图像的位置，若不同时进行校正则会 发生游标误控制的情形。此外，所述光学装置所监测的图像因包含所述光学 装置的视角范围内的所有对象，所以在图像辨识上也较为复杂。
为了解决上述现有技术所存在的问题，由申请人所共同持有的名为"指 针定位装置及方法"的中国台湾专利申请095116011，以及名为"游标控制 方法及使用所述方法的装置"的中国台湾专利申请0951149408中公开了通 过设定至少一个参考点以产生红外光谱信号(波长约为940纳米)，并在图像 传感器上设置红外光滤光器以滤除所述红外光谱以外的光信号，由此，所述 图像传感器仅能感测所述参考点产生的红外光谱信号，从而简化了图像判别
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的复杂度；并根据所述图像传感器所感测的所述参考点的图像变化，例如位: 移，来控制图像显示装置。然而，虽然所述图像传感器在一般室内日光灯(、波
长为350-750纳米)的环境下不会受到干扰，但若室内存在有卤素灯光源(波 长约为350-1100纳米)时，则会受到所述卤素灯光源的影响，特别是所述卤 素灯光源位于所述参考点附近时，所述图像传感器通过红外光滤光器所获取 到的图像将包含所述参考点及所述卣素灯光源，如此将导致后端图像处理器 产生误判，从而无法正确控制所述图像显示装置。此外，对于所述控制装置 而言，太阳光亦为一种干扰光源。
基于上述原因，确实有必要进一步改良上述现有的图像显示器的控制装 置，以便增加所述控制装置的操控正确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种图像显示器的控制装置及控制方法，所述控制 装置通过至少一个参考点产生经调制的预设光谱，利用遥控装置监测所述经 调制的预设光谱信号并以此控制图像显示器，由于所述遥控装置可排除环境 光源的干扰，因而可增加图像显示器的操控正确性。
为达上述目的，本发明提供一种用于控制图像显示器的控制装置，包括:
至少一个用于产生预设光谱信号的参考点；以预设方式调制所述预设光谱信
号的调制单元；及遥控装置，所述遥控装置包括图像传感器，所述图像传
感器接收经调制的预设光谱信号，并产生数字信号；及处理单元，所述处理 单元接收数字信号、解调制所述数字信号以形成数字图像，使所述数字图像 仅具有所述参考点图像以及计算所述参考点在所述数字图像上所成图像的 图像变化，，其中，所述遥控装置根据所述图像变化相对控制所述图像显示器， 以此排除其它光源的干扰，所述其它光源产生与所述预设光谱信号的频谱相 重叠的光谱。
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本发明还提供一种用以控制图像显示器的控制方法，包括下列步骤提 供至少一个参考点以便产生预设光谱信号；以预设方式调制所述预设光谱〈言
号；提供图像传感器用以接收经调制的预设光谱信号，并产生数字信号；解 调制所述数字信号以形成数字图像，其中所述数字图像中仅具有所述参考点 图像；及计算所述参考点在所述数字图像上所成图像的图像变化；根据所述 图像变化相对控制所述图像显示器；以此排除其它光源的干扰，所述其它光 源产生与所述预设光谱信号的频谱相重叠的光谱。
本发明的图像显示器的控制装置及控制方法可应用于各种图像显示器 的控制，例如计算机屏幕、游戏主机的屏幕、投影机屏幕、监视器及电卑见 等。在本发明的一个实施例中，所述控制装置及方法可用以控制图像显示器 的控制界面上的游标的移动，以进行图像显示器的功能状态设定及调整。在 本发明的另一个实施例中，可通过旋转控制装置的遥控装置，以仿真模拟旋 钮的旋转动作来相对控制所述图像显示器的功能状态。此外，所述电视可为 CRT显示器、液晶显示器或等离子显示器等。
图1显示了本发明提供的图像显示器的控制装置的第一实施例的示意
图2a显示了本发明提供的图像传感器所感测图像的示意图，其中所述 控制装置使用所述调制单元调制所述预设光谱，从而排除环境光源的影响；
图2b显示了本发明提供的图像传感器所感测图像的示意图，其中不使 用所述调制单元调制所述预设光谱因而无法排除环境光源的影响；
图3显示了本发明提供的图像显示器的控制装置的第二实施例的示意
图4显示了本发明实施例中利用所述图像显示器的控制装置控制所述图
像显示器上的游标移动的流程图5a显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在摄像时顺时 针旋转一角度时所感测的数字图像；
图5b显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在摄像时顺吋
针旋转角度大于180度时所感测的数字图像；
图6显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器在不同距离摄像 时所感测的数字图像；
图7显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器指向位置移动时 所感测的数字图像；
图8显示了本发明实施例中利用所述图像显示器的控制装置控制所述图 像显示器的功能状态的流程图9a显示了本发明中用以计算所述遥控装置的旋转角度的一种实施例 的示意图9b显示了本发明中用以计算所述遥控装置的旋转角度的另一种实施 例的示意图10a显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 示意图，其中所述遥控装置在使用时未旋转；
图10b显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转30度；
图10c显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转60度；
图10d显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转90度；
图10e显示了本发明实施例中所述遥控装置的图像传感器所摄取图像的 另一示意图，其中所述遥控装置在使用时顺时针旋转120度。
附图标记说明
100图像显示器控制装置
102显示屏幕
12、 14参考点
20遥控装置
24图像传感器
28无线传输单元
DS数字信号
200图像显示器控制装置
i12、 "4参考点感测图像
130光源感测图像
112〃、 114〃参考点感测图像 L、 /参考点图像间距离 (X，Y)参考点图像平均坐标 (Xi,YO参考点图像平均坐标 (X',Y')参考点图像平均坐标
(X,2',Y,2')参考点图像坐标 (X,4',Y")参考点图像坐标
(X12,Y12)参考点图像坐标 (X14，Y14)参考点图像坐标 AS参考点图像移动距离
10图像显示器
104游标
16调制单元
22滤光器
26处理单元
30光源
S控制信号
A可感测范围
I12、 I14参考点感测图像
I12'、 I"'参考点感测图像
I12〃'、 114〃'参考点感测图像
e旋转角度
xscale、 Yscale比例参数
ASX水平移动距离
△SY垂直移动距离
(X0,YQ)在预设距离摄像时参考点图像平均坐标
D、 d参考点联机与感测数组中心的距离
150 720步骤 1100~1610步骤
具体实施例方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发 明实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。此外，在本说明书的说明内 容中，类似的组件是以相同的附图标记表示的。
参照图1所示，其显示了根据本发明的图像显示器10的控制装置100 的第一种实施例，所述控制装置100包括图像显示器10，所述图像显示器
10具有用以显示图像画面的显示屏幕102、两参考点12、 14、调制单元16 及遥控装置20。所述图像显示器10的实施例包括电视、游戏主机的屏幕、 投影屏幕、计算机屏幕、监视器或其它任何用以显示图像的装置。所述图像 显示器10可经由用户界面(user interface)控制其功能状态设定及调整，例如 音量调整、频道选择、色彩设定、音效设定等；所述设定及调整可经由显示 屏幕102上的游标104通过控制面板(未绘出)或遥控装置来控制。
所述参考点12、 14可发出预设光谱信号，参考点12、 14的一种实施例 为利用红外发光二极管(IRLED)排列组成，例如可发出波长约为940纳米(nm) 的光谱信号的发光二极管，利用红外发光二极管不同的排列可形成不同形状 的参考点12及14，例如于此实施例中是将3个红外发光二极管排成一列以 形成两个长条状的参考点，在其它实施例中可形成两个不同面积的参考点或 一条状以及一点状的参考点。所述调制单元16耦接于所述参考点12及14， 所述调制单元16利用预设方式调制参考点12、 14所发出的预设光谱信号， 例如利用周期调制(periodic modulation),所述调制单元16具有预设调制频 率，例如在一种实施例中，所述预设调制频率为20赫兹，并用以同时调制 二个参考点12、 14所产生的预设光谱。在另一种实施例中，参考点12及14 所发出的光谱信号亦可以采用不同的预设调制频率予以调制。必须注意的 是，若以不同预设调制频率分别调制参考点12及14所产生的预设光谱信号， 优选为两个预设调制频率之间成倍数关系，以使两参考点12及14所发出的
预设光谱间能够同步，例如若以20赫兹调制参考点12所发出的预设光谱信
号，而以40赫兹调制参考点14所产生的光谱信号时，参考点14于每25毫 秒(ms)点亮一次，而参考点12于每50毫秒点亮一次，亦即参考点14每点 亮两次时参考点12点亮一次，且优选为同时点亮以形成同步，此外亦可采 用相反的预设调制频率分别调制参考点12及14所产生的预设光谱。于其它 实施例中亦可利用非周期调制(non-periodic modulation)的方式予以实施，以 使参考点12及14所发出的预设光谱与周围环境光源信号区别，特别是当所 述光源所发出光谱信号的频带部分或全部与所述预设光谱频带重叠时。此 外，参考点12、 14以及调制单元16可集成在图像显示器10中，或另设置 成一独立组件并于操作时放置于所述图像显示器10的附近。
遥控装置20包括滤光器22、图像传感器24、处理单元26及无线传输 单元28。所述遥控装置20是利用所述图像传感器24接收参考点12、 14的 预设光谱信号以形成数字图像，并根据参考点12、 14于数字图像上的图像 变化，例如位置变化或角度变化，据以相对控制所述图像显示器IO，其详细 内容将于下列段落中描述。例如若所述图像显示器IO为电视，所述遥控装 置20则为电视遥控器以进行一般的电视遥控；若所述图像显示器IO为游戏 机的显示屏幕，则可利用所述遥控装置20进行游戏的控制。若所述图像显 示器10为投影屏幕，所述遥控装置20则可为鼠标以控制所述投影幕上应用 软件的动作。必需了解的是，上述显示器的种类及其控制方式仅为一种实施 例，并非用以限制本发明，于其它实施例中可在其它种类的显示器上进行任 何的控制。所述无线传输单元28受处理单元26的控制，并发出控制信号S 至图像显示器10以相对控制其动作。
参照图1、 2a及2b所示，本发明第一实施例在实际操作时，为了说明 的目的，假设在图像显示器10的附近及在图像传感器24的视角范围内具有 可发出光信号的光源30，其频带与参考点12、 14所发出的光谱信号的频带
部份或全部地重叠，例如卤素灯或太阳光光源。首先，参考点12、 14接受 调制单元16的周期调制并发出具有所述预设调制频率的预设光谱信号，为
了使图像传感器24能获取所述预设光谱图像，所述预设调制频率优选为亍氐 于图像传感器24的图像取样频率，所述图像取样频率即为图像传感器24每 秒所取样的图数。所述图像取样频率优选为与所述预设调制频率之间成倍数 关系，以使所述图像的取样与参考点12、 14的点亮形成同步。例如于一禾中 实施例中，所述图像传感器24的图像取样频率为200赫兹(每5毫秒取样一 次)，参考点12、 14的预设调制频率为20赫兹(每50毫秒点亮一次)，当图 像传感器24每取样到第IO次时，参考点12、 14皆点亮，以使图像传感器 24成功获取参考点12、 14所产生的预设光谱信号。
接着，图像显示器24通过所述滤光器22接收参考点12、 14的预设光 谱信号，由于所述滤光器22可滤除所述预设光谱以外的频谱信号，因而图 像传感器24仅可接收参考点12、 14以及光源30的图像，并产生数字信号 DS;处理单元26接收数字信号DS后，则根据参考点12、 14的图像变化来 相对控制图像显示器10，由于处理单元26是依据计算参考点12、 14的图像 变化来控制图像显示器10的，因此若计算过程中包含所述光源30的信号， 则会有误控制的情形发生。所述处理单元26必须能解调制所述数字信号DS 中，经过前述预设调制频率调制的信号，并产生数字图像，且所述数字图像 仅包含参考点12、 14的图像，如图2a所示，其中112及114分别表示参考点 12、 14的图像；最后，所述处理单元26计算参考点112及114的图像变化后， 控制无线传输单元28发射控制信号S至图像显示器10，以相对控制图像显 示器10。由此，可排除环境中其它光源对于图像显示器控制装置100的千扰， 以增加控制正确性。反之，若所述控制系统不具有调制及解调制的机制，则 所述数字图像会包含参考点12、 14及光源30的图像，亦即包含112、 114及 4o，
如图2b所示。
13参照图3所示，其显示根据本发明的图像显示器的控制装置200的第二
实施例，其中遥控装置20电连接于图像显示器10，由此相对控制图像显示 器10的调整及设定，例如，游戏机系统中，遥控装置电连接于显示屏幕， 从而相对控制游戏的进行。所述图像显示器的控制装置200同样包括图像显 示器IO、参考点12、 14、调制单元16、遥控装置20，所述控制装置200同 样是利用遥控装置20通过图像传感器24摄取参考点12、 14所发出的预设 光谱信号以形成数字信号DS，处理单元26根据数字信号DS形成数字图像 后，根据参考点12、 14于所述数字图像上的图像变化来相对控制图像显示 器10;调制单元16则用以调制参考点12、 14所发出的预设光谱信号，使所 述处理单元26解调制所述数字信号DS来形成数字图像从而排除环境光源的 影响。必需说明的是，虽然于本发明实施例中是使用两个参考点12、 14做 说明，但本发明并不以此为限，于其它实施例中亦可仅使用一个参考点作为 图像辨识的参考依据，或者仅调制两参考点的其中之一。以下说明控制装置 100、 200根据参考点12、 14于所述数字图像上所生成图像的图像变化，例 如位置变化或角度变化，以便相对控制图像显示器10的二种实施例。
参照图4至7所示，在一种实施例中，所述控制装置100或200可用以 控制图像显示器10的屏幕102上的游标104的移动，且此时参考点12、 14 是以两不同面积但相同形状的参考点表示，例如参考点12是以大面积星号 表示，而呈现于所述数字图像上的则为112;参考点14是以小面积星号表示， 而呈现于所述数字图像上的则为114。所述游标控制方法包括下列步骤提供 二个参考点以产生经调制的预设光谱，并界定包围参考点的预设范围(步骤 150);提供指向所述预设范围内的图像传感器(步骤250);利用所述图像传感 器接收所述预设光谱并形成数字图像(步骤300);判定所述数字图像上的参
考点的成像位置及形状，并产生第一参数(步骤400);针对所述第一参数进 行距离及角度补偿(步骤500);于所述预设范围内移动所述图像传感器的指
向位置，并产生第二参数(步骤600);以及根据补偿后的所述第一参数及第 二参数计算所述数字图像上的参考点成像位置的移动距离以相对控制所述
游标的移动(步骤700)。其中，于步骤700中，将同时针对所述第二参数进 行距离及角度补偿(步骤710)以及可选择输入比例参数(步骤720)以控制游标 104移动的灵敏度，其中，步骤720在不同的应用中可选择为实施或不实施。 再参照图l、 4及5a所示，所述控制装置100或200于出厂前，优选为 预先于处理单元26中设定有预设成像位置参数及预设成像距离参数，所述 参数可为遥控装置20距离参考点12、 14预设距离(例如3公尺)时，根据所: 述图像传感器24所获取的参考点12、 14的预设参考点图像112及114所求得 的预设参数，以做为距离及角度补偿时的基准，如图5a所示。根据所述图 像传感器24的感测数组所形成的平面空间坐标，例如以感应数组的中心"+ " 为原点所形成的平面坐标，可定义所述预设成像位置参数及预设成像距离参 数。例如所述预设成像位置参数可包含所述平面空间坐标中，参考点12 及14所形成预设图像112及114的坐标、其平均坐标(X。，Y。)及所述二个预设图 像112及114联机的倾斜角度；所述预设成像距离参数可包含参考点12及14 所形成预设图像112及114间的距离L及其平均坐标(X。，Yo)与所述中心点"+" 的距离D。
首先使参考点12、 14产生预设光谱的信号，例如于本发明中为红外光 光谱信号，如此依据所述图像传感器24的视角范围及参考点12、 14的发光 角度，可于参考点12、 14周围决定可感测范围"A"(步骤150);接着，以遥 控装置20的图像传感器24指向所述可感测范围〃A〃范围内的任何一处(步骤 250)，由于本发明所使用的图像传感器24为仅能感测所述预设光谱的图像 传感器，且由于参考点12、 14所产生的预设光谱经调制单元16所调制，因 此所述处理单元26仅形成具有参考点12、 14的数字图像(步骤300)，如图 5a所示的112'及114'，且于本实施例中假设利用遥控装置20获取所述数字图 像时，遥控装置20沿着顺时针方向旋转角度A由此参考点的成像112'及114' 与图像传感器24于前述预设距离所摄得的参考点图像112及114间相对会产生
旋转角度"的偏差，因此造成参考点图像112'及I"的平均坐标(X,Y)不同于预 设参考点图像112及114的平均坐标(Xo,Y。)，虽然此时图像传感器24指向相同 位置。
参照图1、4、 5a及5b所示，所述处理单元26判定参考点图像112'及114' 的位置及形状，并产生第一参数，所述第一参数包括第一成像位置参数、 第一成像距离参数及成像形状参数(步骤400)。处理单元26则根据第一成像 位置参数(例如参考点图像112'及114'的平均坐标及其联机的倾斜角度)与所述 预设成像位置参数(例如预设参考点图像112及I"及其联机的倾斜角度)间的 角度偏差鄉行角度补偿(步骤500)，其补偿的方式以第(l)式来表示
(1)
其中，凍示所述第一成像位置参数与所述预设成像位置参数间的旋转
角度偏差;X、 r表示角度补偿前所述第一成像位置参数的平均坐标;X'、 F(未 绘出)表示补偿后参考点成像位置参数的平均坐标。因此，经补偿后的参考 点12、 14所生成的图像为在同一基准下所求得的图像，据此当使用者距离 所述图像显示器10同一距离摄像时，所述图像传感器24于任何旋转角度操 作时皆能得到相同的结果。
但是，若所述偏差角度欣于180度而形成参考点图像112〃及114〃时，如 图5b所示，若参考点图像112、 114间不具差异性(具相同大小及形状)，则将 无法判定参考点图像112〃及114〃是由参考点图像112'及114'(图5a)旋转形成的， 亦或是平移形成的。因此本实施例是通过使用不同面积的二个参考点12、 14， 并根据所述处理单元26所求得的所述成像形状参数(例如参考点图像的面积 大小)先辨识参考点12、 14所生成图像的各自的位置，然后再进行角度补偿。
如此，即使所述图像传感器24的旋转角度超过180度仍能正确的进行角度补偿。
参照图6所示，其显示了本发明实施例的距离补偿的方式。利用遥控装 置20的图像传感器24在预设距离时，可获取参考点12及14的预设参考点 图像112及114，当遥控装置20与参考点12、 14间的距离逐渐加大时，其所 取得的图像则会逐渐变小，且其平均坐标则会愈为靠近图像感测数组的中心 "+ "，如图中所示的112'〃及114'〃，但此种偏移并不代表使用者改变了所述遥 控装置20的指向位置，若不对其进行校正则可能发生因摄像距离的改变而 误判为水平移动的情形。在本示例性范例中，假设所述预设成像距离参数中 的图像I,2及I,4的距离为L，其平均坐标(X。，Yo)与感测数组的中心"+"间的距 离为D;所述第一成像距离参数中的图像112〃'与114〃'的距离为/，其平均坐 标与感测数组的中心"+"间的距离为d，由此可利用第(2)式的比例关系， 补偿因摄像距离不同所造成的偏差(步骤500):
<formula>formula see original document page 17</formula> (2)
参照图7所示，假设参考点的成像位置在补偿后为i,2及i,4，所述图像
已被补偿为在同一预设的距离及角度基准下所求得的图像，且其平均坐标显
示为(X,，Yj)，接着在所述可感测范围"A〃内移动遥控装置20的指向位置(步骤 600)，此时图像传感器24则持续将其所感测到的数字信号DS传送至处理单 元26，处理单元26则根据数字信号DS产生第二参数，所述第二参数包括 移动所述图像传感器24的指向位置后参考点12、 14在所述数字图像上的第 二成像位置参数及第二成像距离参数。所述第二成像位置参数是在图像传感 器24的感测数组所形成的平面空间上，例如以感应数组中心为原点所形成 的平面空间，所述参考点12、 14所生成图像的平均坐标；所述第二成像距 离参数是在图像传感器24的感测数组所形成的平面空间上，所述参考点所
生成图像间的距离。处理单元26则根据所述补偿后的第一成像位置参数及 第二成像位置参数，连续地计算参考点图像iu及iM的移动距离AS。在计算 的同时必须利用前述的补偿方式持续针对所述第二参数进行角度及距离偏 差的补偿(步骤710)，以求得正确的游标控制，由于第二参数的补偿方式与
第一参数相同，于此不再赘述。接着，处理单元26可利用无线或电连接的 方式，将其计算的结果传送至图像显示单元IO。所述图像显示单元10优选 为内建有应用软件(software)，所述应用软件用以控制用户界面及游标104， 在接受来自处理单元26的控制信号S后，则可相对控制游标104(步骤700) 于显示屏幕102上移动。此外，在进行参考点图像i,2及i"的移动距离AS的 计算时，可选择输入一组比例参数Xseale、 Ysd(步骤720)用以调整游标104 的移动灵敏度，例如，此时移动距离AS可以由(3)式表示
其中，A^^表示在水平方向的移动距离分量；A^y表示在垂直方向的移 动距离分量。由此可知，当(3)式中的J^&及r皿,e增大时，则可使游标104
的移动灵敏度降低，亦即遥控装置20的指向位移必须增大才能使得游标104 移动相同的距离；反之，当(3)式中的《c。,e及r,^减小时，则可使游标104 的移动灵敏度升高，亦即所述遥控装置20的指向位移相对较小便能使得游 标104移动相同的距离，如此可提升本发明的控制装置100的实用性。
参照图8至10e所示，在另一实施例中，所述控制装置100、 200可仿 真模拟旋钮的旋转动作，以控制图像显示器10的功能状态。参照图8所示， 所述控制方法包括下列步骤提供二个参考点以产生经调制的预设光谱，并 界定预设范围(步骤1100);提供图像传感器指向所述参考点周围的预设范围 内(步骤1200);利用所述图像传感器接收预设光谱以形成数字图像(步骤
1300);判定所述数字图像上的参考点的成像位置，并产生第一参数(步骤 1400);旋转所述图像传感器以仿真模拟旋钮的旋转动作，并产生第二参数(歩 骤1500);以及计算所述第一及第二参数间的旋转角度差以相对控制所述功 能状态(步骤1600)。
再参照图1、 8及9a所示，首先，令参考点12、 14产生预设波长的光 谱信号，例如，波长约为0.84至0.94微米的红外光光谱信号，并于参考点 12、 14的周围界定出可感测范围〃A"，所述可感测范围"A〃由参考点12、 14 的发光角度以及所述图像传感器24的视角所共同决定(步骤1100)。接着利 用所述图像传感器24指向所述可感测范围"A"(步骤1200)，且由于参考点12、 14所产生的预设光谱经调制单元16调制，因此，所述图像传感器24的感应 数组上仅能得到参考点12、 14的感测图像112及114(步骤1300)并储存于处理 单元26，如图9a所示。接着，所述处理单元26计算参考点12、 14的成像 位置，以便产生第一参数(步骤1400)且同样储存于处理单元26，所述第一参 数包括根据所述图像传感器24的感测数组所形成的平面空间坐标中，例如， 感测数组的中心"+〃为原点所形成的平面空间坐标，所计算求得的参考点图 像112、 114的坐标及其平均坐标。例如在图9a中，所述平面空间坐标上的 参考点12及14所形成的图像112及114的坐标分别为(Xu，Yu)及(X",Yw)，且 其平均坐标为(X,Y)。
接着，使用者(未绘出)可将所述遥控装置20旋转以仿真模拟旋扭的旋 转，由于本实施例中的图像传感器24内建于所述遥控装置20中，因此，所 述图像传感器24同时做旋转，例如，本实施方式中使用者将遥控装置20做 顺时针旋转，则参考点12、 14在所述图像传感器24的感测数组上的成像则 逆时针旋转角度e(图9a)，因此图像112、 114经旋转后形成图像112'、 114'(步骤
1500)，图像112'、 Iw'的坐标分别为(X,2',Y,2')及(X!4'，Y,4')，且其平均坐标变
为(X',Y')，并同样储存于所述处理单元26中。本实施方式用以计算遥控装 置20(图像传感器24)的旋转角度的方式有两种，第一种方式是根据图9a中，
利用旋转前的平均坐标(X,Y)与图像传感器24的感测数组中心"+"的联机以
及旋转后的平均坐标(X',Y')与图像传感器24的感测数组中心"+"的联机间的
夹角计算遥控装置2o的旋转角度，所述旋转角度显示为角e。
参照图9b所示，其显示了本发明计算遥控装置20的旋转角度的另一种 实施方式，其中I12、 I14为使用者旋转遥控装置20前参考点I2、 I4在感测 数组所生成的图像；而I12'、 I14'为使用者依顺时针旋转遥控装置20后参考点 12、 14在感测数组所生成的图像。旋转角度的计算方式则是利用图像I12、 I14的联机以及图像I12'、 I14'的联机间的夹角e来计算。处理单元26则可根据 所计算的旋转角度来相对控制图像显示装置10的功能状态调整及设定。
再参照图8所示，为了调整所述功能状态的变化灵敏度，在旋转角度差 的计算过程中，可选择输入级距参数至处理单元26(步骤1610)，例如本发明 实施例中的级距参数为2度，亦即本发明的仿真模拟旋钮控制方法可辨识至 少2度的旋转角度，由于其可辨识的角度范围为顺时针及逆时针各358度， 因此共分179个级距。在其它实施例中，则可通过改变所述级距参数来改变 可辨识的角度，且可设定为若输入较大的级距参数，则所述功能状态的变化 灵敏度较低，亦即相对需旋转遥控装置20较大的角度方可使功能状态产生 变化；亦或可设定为若输入较小的级距参数，则所述功能状态的变化灵敏度 较低，其设定方式因不同的产品而定。
请参照图10a 10e所示，其分别显揭示了本实施例的仿真模拟旋钮控制 方法顺时针旋转不同角度时所生成的数字图像。如图10a所示，其显示了使 用者并未旋转所述遥控装置20时所生成的图像(其亦可为预设图像)，所述参 考点图像I12'、 I14'与步骤1400中的参考点图像I12、 I14相同，此时可设定 所述功能状态不变化；如图10b所示，其显示使用者顺时针旋转所述遥控装 置30度后所生成的数字图像，且此处的显示方式是利用前述第一种方式显 示参考点图像I12'、 I14'与参考点图像I12、 I14间的角度差，此时可设定所述功
能状态增加或减少20%;如图10C所示，其显示了使用者顺时针旋转所述遥 控装置60度后所生成的数字图像，此时可设定所述功能状态增加或减少 40%;如图10d所示，其显示了使用者顺时针旋转所述遥控装置90度后所:
生成的数字图像，此时可设定所述功能状态增加或减少60%;如图10e所示， 其显示了使用者顺时针旋转遥控装置120度后所生成的数字图像，此时可设 定所述功能状态增加或减少80%。必需说明的是，此处所显示的数值设定仅 为一种实施方式，并非用以限定本发明，在其它实施方式中，所述数值的设 定可随产品的需求而定。此外，虽然此处仅以顺时针旋转遥控装置20做说 明，但是，以逆时针旋转遥控装置20的详细实施方式与顺时针旋转时相类 似，因此不再赘述。虽然本发明的实施例中仅说明参考点12、 14图像的位 置及角度变化，但其并非用以限制本发明，在其它实施例中，利用参考点12、 14图像的其它变化来相对控制图像显示器10的方式并不脱离本发明的精
综上所述，由于现有的图像显示器的控制装置，可能受环境光源影响， 而具有误控制图像显示器的问题。根据本发明的图像显示器的控制装置(如 图1及图3所示)，通过调制参考点的预设频谱以排除环境光源所造成的影 响。由此，图像处理时仅处理参考点所形成的图像，具有简化图像处理复杂 度及增加控制正确性的功效。
虽然本发明已由前述优选实施例加以描述，但所述内容并非用以限定本 发明，任何本发明所属技术领域中的普通技术人员在不脱离本发明的精神和 范围内，可对本发明作出各种更动与修改。因此，本发明的保护范围当由所 附的权利要求来限定。
权利要求
1、一种用于控制图像显示器的控制装置，其特征是，包括至少一个用以产生预设光谱信号的参考点；以预设方式调制所述预设光谱信号的调制单元；以及遥控装置，所述遥控装置包括图像传感器，接收经调制的所述预设光谱信号，并产生数字信号；以及处理单元，接收所述数字信号、解调制所述数字信号以形成数字图像，所述数字图像仅具有所述参考点图像以及计算所述参考点在所述数字图像上所生成的图像的图像变化；其中，所述遥控装置根据所述图像变化相对控制所述图像显示器，由此排除其它光源的干扰，所述其它光源产生与所述预设光谱信号的频谱相重叠的光谱。
2、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述图像显示器为电 视、游戏机屏幕、投影屏幕或监视器。
3、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述预设方式为具有 预设调制频率的周期调制。
4、 根据权利要求3所述的控制装置，其特征是，所述图像传感器具有 图像取样频率，其中所述预设调制频率低于所述图像取样频率且所述预设调 制频率与所述图像取样频率之间成倍数关系。
5、 根据权利要求3所述的控制装置，其特征是，所述控制装置包括二 个参考点，其中所述调制单元以第一预设调制频率调制二个参考点中的一者 所产生的预设光谱并以第二预设调制频率调制另一参考点所产生的预设光 谱，且所述第一及第二预设调制频率之间成倍数关系。
6、 根据权利要求5所述的控制装置，其特征是，所述图像传感器具有 图像取样频率，其中所述第一及第二预设调制频率皆低于所述图像取样频率 且所述第一及第二预设调制频率分别与所述图像取样频率之间成倍数关系。
7、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述控制装置还包括 置于所述图像传感器的前方的滤光器，由此滤除所述预设光谱的频谱外的光 谱信号。
8、 根据权利要求7所述的控制装置，其特征是，所述预设光谱为红外 光光谱；所述滤光器为红外光滤光器。
9、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述遥控装置还包括 用以发送控制信号至所述图像显示器的无线传输单元，由此相对控制所述图 像显示器。
10、 根据权利要求l所述的控制装置，其特征是，所述遥控装置电连接 所述图像显示器，由此相对控制所述图像显示器。
11、 根据权利要求1所述的控制装置，其特征是，所述图像传感器为 CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
12、 根据权利要求l所述的控制装置，其特征是，所述参考点及所述调 制单元集成在所述图像显示器上或共同形成一独立元件。
13、 根据权利要求l所述的控制装置，其特征是，所述图像变化为所述 参考点在所述数字图像上所生成的图像的位置变化或角度变化。
14、 一种用以控制图像显示器的控制方法，其特征是，包括下列步骤 提供至少一个参考点，以产生预设光谱信号； 以预设方式调制所述预设光谱信号；提供图像传感器以接收经调制的所述预设光谱信号，并产生数字信号； 解调制所述数字信号以形成数字图像，其中所述数字图像中仅具有所述 参考点图像；以及计算所述参考点在所述数字图像上所生成图像的图像变化； 根据所述图像变化相对控制所述图像显示器；由此排除其它光源的干扰，所述其它光源产生与所述预设光谱信号的频 谱相重叠的光谱。
15、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，还包括下列步骤 在所述图像传感器前方设置滤光器，以便滤除所述预设光谱的频谱外的光谱 信号。
16、 根据权利要求15所述的控制方法，其特征是，所述预设光谱为红 外光光谱；所述滤光器为红外光滤光器。
17、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述预设方式为具 有预设调制频率的周期调制。
18、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述图像传感器具 有图像取样频率，所述控制方法还包括下列步骤 设定所述预设调制频率低于所述图像取样频率且使所述预设调制频率 与所述图像取样频率之间成倍数关系。
19、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述图像传感器为CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
20、 根据权利要求14所述的控制方法，其特征是，所述图像变化为所 述参考点在所述数字图像上所生成图像的位置变化或角度变化。
全文摘要
一种用于控制图像显示器的控制装置，该控制装置包括至少一个用于产生预设光谱信号的参考点，以预设方式调制该预设光谱信号的调制单元及遥控装置；其中该遥控装置包括图像传感器及处理单元，该图像传感器用于接收经调制的预设光谱信号并产生数字信号，该处理单元用于接收该数字信号、解调制该数字信号以形成数字图像，该数字图像仅具有该参考点图像以及计算该参考点在该数字图像上所生成的图像的图像变化；其中，该遥控装置根据该图像变化相对控制该图像显示器，以便排除其它光源的干扰，该其它光源产生与所述预设光谱信号的频谱相重叠的光谱。本发明还提供一种图像显示器的控制方法。
文档编号G09G5/08GK101377915SQ200710145838
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者林卓毅, 郭明辉 申请人:原相科技股份有限公司
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