基于图样的校正方法及电子装置.pdf

本发明提供一种基于图样的校正方法及电子装置。在此，在显示单元的显示画面中显示一图样，并通过取像单元朝向显示画面来获取图像，其中上述图像包括对应于上述图样的多边形图形。通过分析上述多边形图形而获得校正信息。基于上述校正信息，在空间中建立对应于显示画面的操控平面。基于校正信息建立对应于显示画面的操控平面，其中操控平面的大小与显示画面的尺寸具有比例关系。并且，依据上述比例关系建立操控平面与显示画面的每一坐标位置之间的对应关系。

1.  一种基于图样的校正方法，用于在空间中定义操控平面，其特征在于，该校正方法包括：
在显示单元的显示画面中显示图样；
通过取像单元沿着指定方向，朝向该显示画面获取图像，其中该图像包括对应于该图样的多边形图形，而该指定方向与该显示画面的法线方向不互相平行；
通过分析该多边形图形而获得校正信息；
基于该校正信息，在该空间中建立对应于该显示画面的该操控平面，其中该操控平面的大小与该显示画面的尺寸具有比例关系；以及
依据该比例关系建立该操控平面与该显示画面的每一坐标位置之间的对应关系，藉以通过该操控平面来控制该显示画面的内容。

2.  根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，通过分析该多边形图形而获得该校正信息的步骤包括：
获得该多边形图形的多个顶点各自的位置信息，而以上述位置信息作为该校正信息。

3.  根据权利要求2所述的校正方法，其特征在于，基于该校正信息，在该空间中建立对应于该显示画面的该操控平面的步骤包括：
基于所述位置信息以及该指定方向与该显示画面的该法线方向间的夹角信息，定义该操控平面的多个边界；
计算每一所述边界的边界长度；以及
依据所述边界长度与该显示画面的尺寸，计算该比例关系。

4.  根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，该图样的多个显示像素平均分布在该显示画面上的指定区域。

5.  根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，该多边形图形为梯形。

6.  根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，该取像单元包括深度摄像机。

7.  一种电子装置，其特征在于，包括：
取像单元，沿着指定方向，朝向显示单元的显示画面来获取图像，其中该显示画面中显示有图样，而该图像包括对应于该图样的多边形图形，且该 指定方向与该显示画面的法线方向不互相平行；
处理单元，耦接至该取像单元及该显示单元，其中该处理单元通过分析该多边形图形而获得校正信息，并基于该校正信息，在空间中建立对应于该显示画面的操控平面，其中该操控平面的大小与该显示画面的尺寸具有比例关系，以及依据该比例关系建立该操控平面与该显示画面的每一坐标位置之间的对应关系，藉以通过该操控平面来控制该显示画面的内容。

8.  根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，还包括：
储存单元，包括多个模块以供该处理单元执行，其中所述模块包括：
图样设定模块，提供该图样至该显示画面中进行显示；
分析模块，分析该多边形图形而获得该校正信息；
平面设定模块，基于该校正信息，在该空间中建立对应于该显示画面的该操控平面，其中该操控平面的大小与该显示画面的尺寸具有比例关系；以及依据该比例关系建立该操控平面与该显示画面的每一坐标位置之间的对应关系，藉以通过该操控平面来控制该显示画面的内容。

9.  根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，
该分析模块获得该多边形图形的多个顶点各自的位置信息，而以该位置信息作为该校正信息；
该平面设定模块基于所述位置信息以及该指定方向与该显示画面的该法线方向间的夹角信息，定义该操控平面的多个边界，并计算每一所述边界的边界长度，以及依据所述边界长度与该显示画面的尺寸，计算该比例关系。

10.  根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该图样的多个显示像素平均分布在该显示画面上的指定区域；该多边形图形为梯形；该取像单元包括深度摄像机。

基于图样的校正方法及电子装置
技术领域
本发明是有关于一种互动感测技术，且特别是有关于一种基于三维空间操控且基于图样的校正方法及电子装置。
背景技术
传统电子产品大多只具备遥控器、键盘、鼠标等输入装置以供使用者利用进行操作。而随着科技的进步，越来越多的开发与研究致力于操作界面的改善。新一代的操作界面越来越人性化且越来越方便。近年来，电子产品的传统输入装置已渐渐被其他输入装置取代，而其中以手势操作来取代传统的输入装置最受欢迎。
手势操作广泛地应用于各式各样的人机互动界面，例如机器人遥控、电器遥控、投影片简报操作等。使用者能够于立体空间中直接以手势来操控使用者界面，而不必接触键盘、鼠标、遥控器等输入装置，以直觉式的动作就能驱动电子产品。据此，如何于立体空间中使得控制显示画面的方式更为简便并符合多元化的使用情境，则为目前发展的重要一环。
发明内容
本发明提供一种基于图样的校正方法与电子装置，可利用显示画面的图样而自动在空间中建立一操控平面供使用者来操控显示画面的内容。
本发明的基于图样的校正方法，用于在空间中定义出操控平面。此校正方法包括：在显示单元的显示画面中显示一图样；通过取像单元沿着指定方向，朝向显示画面获取图像，其中上述图像包括对应于上述图样的多边形图形，且上述指定方向与显示画面的法线方向不互相平行；通过分析上述多边形图形而获得校正信息；基于上述校正信息，在空间中建立对应于显示画面的操控平面，其中上述操控平面的大小与显示画面的尺寸具有一比例关系；以及依据上述比例关系建立操控平面与显示画面的每一坐标位置之间的对应 关系，藉以通过操控平面来控制显示画面的内容。
在本发明的一实施例中，上述通过分析多边形图形而获得校正信息的步骤包括：获得多边形图形的多个顶点各自的位置信息，而以上述位置信息作为校正信息。
在本发明的一实施例中，上述基于校正信息，在空间中建立对应于显示画面的操控平面的步骤包括：基于位置信息以及一夹角信息（即，指定方向与显示画面的法线方向间的夹角信息），定义操控平面的多个边界；计算各边界的边界长度；以及依据边界长度与显示画面的尺寸，计算比例关系。
在本发明的一实施例中，上述图样的多个显示像素平均分布在显示画面上的指定区域。上述多边形图形例如为梯形。上述取像单元包括深度摄像机。
本发明的电子装置，包括：取像单元，其沿着指定方向，朝向显示单元的显示画面来获取图像，其中显示画面中显示有一图样，而上述图像包括对应于上述图样的多边形图形，且上述指定方向与显示画面的法线方向不互相平行；以及处理单元，其耦接至取像单元及显示单元，其中上述处理单元通过分析多边形图形而获得校正信息，并基于上述校正信息，在空间中建立对应于显示画面的操控平面，其中操控平面的大小与显示画面的尺寸具有一比例关系，以及依据比例关系建立操控平面与显示画面的每一坐标位置之间的对应关系，藉以通过操控平面来控制显示画面的内容。
基于上述，本发明可让使用者进行操作之前，自动在空间中定义一个操控平面，使得使用者可在操控平面中进行手势操作来控制显示画面的内容，从而提高在空间中对显示画面进行操作的便利性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施例的电子装置的功能方块示意图；
图2是依照本发明一实施例的三维互动系统的配置的示意图；
图3是依照本发明一实施例的基于图样的校正方法的流程图；
图4A是依照本发明一实施例的在显示画面中显示图样的示意图；
图4B是依照本发明一实施例的具有多边形图形的图像的示意图；
图5是依照本发明一实施例的基于图样的校正方法的示意图。
附图标记说明：
100：电子装置；
110：取像单元；
120：处理单元；
130：储存单元；
131：图样设定模块；
132：分析模块；
133：平面设定模块；
210：显示单元；
410：图样；
420：图像；
430：多边形图形；
431～433：顶点；
d：间距；
D1：指定方向；
DB1～DB4、TB1～TB4：边界；
DS：显示画面；
ND：法线方向；
TP：操控平面；
S305～S325：校正方法各步骤。
具体实施方式
为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。
图1是依照本发明一实施例的电子装置的功能方块示意图。图2是依照本发明一实施例的三维互动系统的配置的示意图。请同时参照图1及图2，电子装置100用以在三维互动系统中来对显示单元210的显示画面DS进行控制。在本实施例中，显示单元210例如为投影显示器，而电子装置100设置于显示画面DS的下方。然，在其他实施例中，显示单元210也可以为任 一类型的显示器，例如为液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD）、发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）显示器或软性显示器。
在此，电子装置100设置于显示单元210的下方，沿着指定方向D1（取像方向），而朝向显示单元210的显示画面DS来获取图像。然，在其他实施例中，电子装置100也可设置于显示单元210的上方、左方、右方等显示画面DS的周围。即，取像单元110所配置的位置可沿着一指定方向D1，朝向显示画面DS来获取图像，且指定方向D1与显示画面DS的法线方向ND不互相平行即可。
上述指定方向D1与法线方向ND之间的夹角可设定为介于一角度范围内，其中上述角度范围是基于取像单元110的镜头种类而决定。角度范围例如为90°±θ，上述θ是根据取像单元110的镜头种类而决定。例如，镜头的广角越大，则上述θ越大。例如，上述角度范围为90°±45°，即，45°～135°；或者上述角度范围为90°±30°，即60°～120°。另，指定方向D1与法线方向ND之间的夹角较佳为90度。在本实施例中，指定方向D1实质上垂直于显示画面DS的法线方向ND。
电子装置100包括取像单元110、处理单元120以及储存单元130。取像单元110例如为深度摄像机（depth camera）或立体摄像机，或者取像单元110也可以是任何具有电荷耦合元件（Charge coupled device，简称CCD）镜头、互补式金氧半晶体管（Complementary metal oxide semiconductor transistors，简称CMOS）镜头、或红外线镜头的摄像机/照相机。取像单元110用以沿着指定方向D1，朝向显示单元210的显示画面DS来获取图像。在显示画面DS中显示有一图样（pattern）的情况下，所获取的图像中会包括对应于上述图样的多边形图形。
处理单元120耦接至取像单元110及储存单元130。并且，处理单元120也可以有线或无线的方式耦接至显示单元210。处理单元120依据取像单元110所获取的图像进行图像处理与分析，藉以来控制显示画面DS所显示的内容。在本实施例中，处理单元120例如为中央处理单元（Central Processing Unit，简称CPU）、图形处理单元（Graphics Processing Unit，简称GPU），或是其他可编程的微处理器（Microprocessor）等装置。
储存单元130例如是任意型式的固定式或便携式随机存取存储器 （Random Access Memory，简称RAM）、只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、快闪存储器（Flash memory）、硬盘或其他类似装置或这些装置的组合，而用以记录可由处理单元120执行的多个模块，进而来实现在空间中定义操控平面的校正方法。举例来说，上述模块包括图样设定模块131、分析模块132以及平面设定模块133。然，在此仅为举例说明，并不以此为限。
图样设定模块131用以提供一图样至显示画面DS中进行显示，使得取像单元110来获取显示有上述图样的显示画面DS的图像。分析模块132用以分析取像单元110所获取的图像。平面设定模块133基于分析模块132的分析结果，在空间中建立对应于显示画面DS的操控平面。
底下即搭配上述图1及图2来说明在空间中定义操控平面的校正方法。图3是依照本发明一实施例的基于图样的校正方法的流程图。请同时参照图1～图3，首先，通过图样设定模块131提供一图样至显示单元210，而在显示单元210的显示画面DS中显示上述图样（步骤S305）。而图样的多个显示像素平均分布在显示画面DS上的指定区域，指定区域可以是整个显示画面DS，也可以是显示画面DS中的部分区域。即，指定区域的尺寸小于或等于显示画面DS。
接着，通过取像单元110沿着指定方向D1，朝向显示画面DS来获取具有对应于上述图样的多边形图形的图像（步骤S310）。也就是说，取像单元110所获取的图像中所形成的多边形图形，其是由于指定方向D1与显示画面DS的法线方向ND具有一夹角，因而在取像单元110在获取显示有上述图样的显示画面DS的图像时，因夹角关系使得上述图样在获取的图像中造成变形，进而形成所述的多边形图形。
举例来说，图4A是依照本发明一实施例的在显示画面中显示图样的示意图。图4B是依照本发明一实施例的具有多边形图形的图像的示意图。在本实施例中，以内部为填满方格样式的矩形作为图样410，在显示画面DS中显示图样410，如图4A所示。然，图4A所示的图样410仅为其中一例，在其他实施例也可选用其他填满样式，在此并不限制。
而取像单元110由下往上来进行拍摄，进而可获得如图4B所示的图像420。图像420包括一多边形图形430，此多边形图形430是对应于图样410 而形成的梯形。另外，在其他实施例中也可将取像单元110设置在显示画面DS的上方，而由上往下进行拍摄，在此并不限定
之后，通过处理单元120来分析图像420中的多边形图形430而获得校正信息（步骤S315）。例如，由分析模块132来对图像进行分析，进而获得多边形图形430的多个顶点431～433各自的位置信息，而以上述位置信息作为校正信息。
接着，处理单元120基于校正信息，在空间中建立对应于显示画面DS的操控平面（步骤S320），其中操控平面的大小与显示画面DS的尺寸具有比例关系。例如，平面设定模块133会基于上述顶点431～434的位置信息以及一夹角信息，即指定方向D1与显示画面DS的法线方向ND间的夹角信息，藉此来定义操控平面的多个边界，并计算各边界的边界长度，再依据这些边界长度与显示画面DS的尺寸，计算出比例关系。然后，依据比例关系建立操控平面与显示画面DS的每一坐标位置之间的对应关系（步骤S325），藉以通过操控平面来控制显示画面DS的内容。
举例来说，图5是依照本发明一实施例的基于图样的校正方法的示意图。如图5所示，显示画面DS中显示有图样410，处理单元120执行上述步骤S315～S325而获得操控平面TP。在图5中，还可事先设定好操控平面TP与显示画面DS之间的间距d，其中上述间距d可以为大于或等于0。
在实际应用中，取像单元110可包括深度摄像机以及彩色摄像机。由于深度摄像机所取得的深度图像仅具有深度值，因此可再通过一般的彩色摄像机来取得彩色图像，使得分析模块132对彩色图像进行辨识来找出多边形图形430的轮廓，进而获得其顶点431～434。然后，平面设定模块133依据多边形图形430的顶点431～434在图像420的位置信息，搭配其各自的深度值与指定方向D1与显示画面DS的法线方向ND间的夹角信息，便可知道图样410在空间中的位置，进而定义出操控平面TP的各个边界TB1～TB4及其边界长度。其中，操控平面TP的边界TB1～TB4同样会分别对应于显示画面DS的边界DB1～DB4。
其后，平面设定模块133会计算操控平面TP的各边界TB1～TB4与显示画面DS上对应的边界DB1～DB4的长度比例，并且以此计算结果做为操控平面TP与显示画面DS间的比例关系，进而依据所述比例关系来建立操控平面 TP与显示画面DS上的每一坐标位置之间的对应关系。
例如，操控平面TP的高度为H2且宽度为W2。而显示画面DS的高度为H1且宽度为W1。故，平面设定模块133所计算出的显示画面DS与操控平面TP之间的比例关系可包括高度比例关系H1/H2以及宽度比例关系W1/W2。而平面设定模块133可依据上述比例关系，进一步建立操控平面TP的坐标位置(X1,Y1)与显示画面DS的坐标位置(X2,Y2)之间的对应关系。例如，X2=X1×(W1/W2)，Y2=Y1×(H1/H2)。然，在此仅为举例说明，并不以此为限。
在图5中，操控平面TP与显示画面DS的比例关系例如为1：1，也即，操控平面TP与显示画面DS具有相同面积，使得操控平面TP上的坐标位置可直接转换为显示画面DS上的坐标位置，但本发明不仅限于此。
在其他实施例中，通过上述校正方法所建立的操控平面TP，其大小并不限定必须与显示画面DS的尺寸相同，可视图样410的显示像素所平均分布的指定区域的尺寸来决定。也就是说，可以尺寸小于显示画面DS的指定区域来显示图样410，再通过上述步骤S310～S325，即可获得尺寸小于显示画面DS的操控平面。
综上所述，上述实施例提出一种基于图样的校正方法及电子装置，利用显示画面的图样在空间中定义操控平面，而通过操控平面来控制显示画面的内容。通过上述实施方式，可令使用者于进行互动操作之前，自动在空间中定义出一操控平面，从而提高使用者操作三维互动系统的便利性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。