遙控裝置及交互系統的省電方法

遙控裝置及交互系統的省電方法
【專利摘要】一種遙控裝置，包括圖像傳感器、讀取電路及處理單元。該圖像傳感器依次獲取包括至少一參考光源圖像的第一圖像及第二圖像。該讀取電路用以從該圖像傳感器讀取該第一圖像的第一圖像數據及該第二圖像的第二圖像數據。該處理單元用以根據該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像的圖像特征，并根據該圖像特征控制該讀取電路僅讀取該第二圖像中的關注范圍的該第二圖像數據。本發明還提供一種交互系統的省電方法。
【專利說明】遙控裝置及交互系統的省電方法
【技術領域】
[0001]本發明是關于一種交互系統，特別是關于一種僅讀取一感測陣列的部分像素數據以進行物件追蹤的遙控裝置及交互系統的省電方法。
【背景技術】
[0002]已知游戲遙控裝置，如中華臺灣發明專利第1267754號的“攝影機的指標定位裝置”，其可應用于一光槍游戲，該指標定位裝置是再攝影指標裝置中設置有控制電路，其分別連接有攝影機、計算單元以及通信界面。該通信界面連接于主機，該攝影機前方設置有濾鏡，并于屏幕上設置有可供攝影機拍攝的多個發光元件。當使用者使用該攝影指標裝置進行主機所執行的程序時，當該攝影機會拍攝顯示屏，因攝影機具有濾鏡，故會將發光元件所發出的光譜以外的光源濾除，所以攝影機所拍攝的畫面只會出現發光元件的光源。再將此畫面交由計算單元計算出攝影機瞄準點的坐標值并傳送至主機，使主機可利用此坐標值進行相關的控制。
[0003]然而在實際使用上，為了提升遙控裝置的操控便利性，遙控裝置系利用無線通訊與主機間進行數據傳輸，并使用電池模塊供應遙控裝置整體所需的電能。由于遙控裝置包括數個耗能元件，必須盡量降低各元件的耗能以延長電池模塊的壽命。通常為了提升計算單元計算瞄準點坐標的精準度，攝影機較佳地使用較高的圖像獲取頻率獲取圖像，但是高圖像獲取率相對會增加計算單元的計算負載，進而增加遙控裝置的整體消耗電能，并降低電池模塊的使用壽命。
[0004]中華臺灣發明專利公開第200912700號公開一種“位移偵測裝置及其省電方法”。該位移偵測裝置應是鼠標，包括光源及圖像獲取單元，其中圖像獲取單元會連續獲取光源投射于一表面所形成的圖像。位移偵測裝置會計算出前述連續圖像中參考物件的位置差以得到運動向量(motion vector),當運動向量值在一預定時間內均小于一閾值,則位移偵測裝置被確認系處于閑置狀態而非操作狀態。若位移偵測裝置處在閑置狀態，會降低光源的發光頻率，如此能降低電能消耗。類似地，中華臺灣發明專利公開第200943131號公開一種“位移偵測裝置及其省電方法”，其會根據光源連續兩次發光期間中該位移偵測裝置的位移量，以調整光源的發光周期，并盼能降低電能消耗。
[0005]不同于前述兩公開專利說明書的標的為鼠標，中華臺灣發明專利第1338241號公開一種“交互圖像系統、交互裝置及其運作方法”，可通過即時地調變交互裝置中圖像模塊的取樣頻率，以節省交互裝置整體的消耗電能。無論降低圖像模塊的取樣頻率，或降低光源的發光頻率，這些先前技術仍是獲取完整畫面(frame)并處理該完整畫面的數據，因此仍無法有效降低電能消耗。
[0006]與本案可能相關的專利可參閱美國專利或公開專利US7，839，388;US7, 738，013;US 7, 738, 013;US 7, 619, 669;US 20070024587 等。
[0007]有鑒于此，本發明另提出一種遙控裝置及交互系統的省電方法，其可根據參考光源圖像的圖像特征僅選擇讀取一感測陣列的部分像素數據，藉以節省圖像感測裝置的整體耗能。

【發明內容】

[0008]本發明的一目的在提供一種不需讀取圖像傳感器的感測陣列的全部像素數據即可進行交互式操作的遙控裝置及交互系統的省電方法。
[0009]本發明另一目的在提供一種遙控裝置及交互系統的省電方法，其可根據一目前圖像中至少一參考光源圖像的一圖像特征估測下一張圖像的一關注范圍(range ofinterest)，并且通過僅讀取感測陣列中該關注范圍的像素數據來降低耗能。
[0010]本發明提供一種遙控裝置，包括圖像傳感器、讀取電路及處理單元。該圖像傳感器依次獲取包括至少一參考光源圖像的第一圖像及第二圖像。該讀取電路從該圖像傳感器讀取該第一圖像的第一圖像數據及該第二圖像的第二圖像數據。該處理單元用以根據該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像的一圖像特征并根據該圖像特征控制該讀取電路僅讀取該第二圖像中一關注范圍的該第二圖像數據，其中該關注范圍小于該第二圖像。
[0011]一實施例中，該圖像特征包括該參考光源圖像的圖像位置以及圖像尺寸、圖像亮度及動作向量至少其中之一。
[0012]一實施例中，該處理單元根據該至少一參考光源圖像的一圖像位置確定該第一圖像中第一關注范圍，并相對該第一關注范圍根據該參考光源圖像的一動作向量估測該第二圖像中第二關注范圍或根據一擴展參數估測該第二圖像中第二關注范圍；其中，該動作向量及該擴展參數為一預設值或根據該第二圖像前多張圖像所計算而得。
[0013]一實施例中，該圖像傳感器在獲取該第一圖像前另獲取包括該至少一參考光源圖像的一前處理圖像，該讀取電路讀取該前處理圖像的部分列圖像數據；該處理單元可根據該前處理圖像的該部分列圖像數據中該至少一參考光源圖像確定第一關注范圍，并控制該讀取電路僅讀取該第一圖像中該第一關注范圍的該第一圖像數據以計算該圖像特征；其中，該部分列圖像數據為該前處理圖像的奇數列或偶數列的圖像數據。
[0014]一實施例中，該處理單元控制該讀取電路另讀取該第二圖像中該關注范圍以外的部分列的該第二圖像數據，以進行除錯判斷。
[0015]本發明另提供一種交互系統的省電方法，包括下列步驟:利用圖像傳感器依次獲取包括至少一參考光源圖像的一前處理圖像及第一圖像；利用讀取電路讀取該前處理圖像的部分列圖像數據；利用處理單元根據該前處理圖像的該部分列圖像數據中該至少一參考光源圖像確定第一關注范圍；利用該讀取電路僅讀取該第一圖像中該第一關注范圍的第一圖像數據；以及利用該處理單元根據該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像的一圖像特征。
[0016]一實施例中，該交互系統的省電方法另包括下列步驟:利用該圖像傳感器另獲取包括該至少一參考光源圖像的第二圖像；以及利用該處理單元根據該圖像特征控制該讀取電路僅讀取該第二圖像中第二關注范圍的第二圖像數據，且該第二關注范圍小于該第二圖像。
[0017]本發明還提供一種交互系統的省電方法，包括下列步驟:利用圖像傳感器依次獲取包括至少一參考光源圖像的第一圖像及第二圖像；利用讀取電路讀取該第一圖像的全部圖像數據；利用處理單元根據該第一圖像的該全部圖像數據計算該至少一參考光源圖像的一圖像特征；以及利用該處理單元根據該圖像特征控制該讀取電路僅讀取該第二圖像中一關注范圍的一圖像數據，且該關注范圍小于該第二圖像。
[0018]本發明實施例的遙控裝置及交互系統的省電方法中，由于該讀取電路僅需讀取感測陣列的部分圖像數據，因此可有效節省可編程增益放大器(PGA)、模擬數字轉換器(ADC)及處理單元等像素數據處理元件的耗能。此外，由于讀取圖像數據的時間相對地減少，更可相對地提升取樣頻率(frame rate)以增加系統反應速度。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發明一實施例的交互圖像系統的示意圖；
[0020]圖2A-2D是本發明交互控制裝置獲取包括多個參考點圖像的圖像；
[0021]圖3是本發明閑置狀態確認的運作方法的流程圖；
[0022]圖4A是本發明實施例的交互系統的示意圖；
[0023]圖4B是本發明實施例的交互系統的遙控裝置的方塊示意圖；
[0024]圖5是本發明第一實施例的交互系統的運作示意圖；
[0025]圖6是本發明第二實施例的交互系統的運作示意圖；
[0026]圖7是本發明第一實施例的交互系統的省電方法的流程圖；
[0027]圖8是本發明第二實施例的交互系統的省電方法的流程圖。
[0028]附圖標記說明
[0029]10交互圖像系統13光源
[0030]11交互控制裝置131參考點
[0031]111無線模塊14圖像顯示器
[0032]112控制電路21-23參考點圖像
[0033]113圖像傳感器20a_20d圖像
[0034]12主機241-245像素區域
[0035]121無線模塊31-36步驟
[0036]122處理器
[0037]4遙控裝置41圖像傳感器
[0038]410前處理圖像411第一圖像
[0039]412第二圖像42讀取電路
[0040]43處理單元5圖像裝置
[0041]51參考光源151、151’參考光源圖像
[0042]ROI1第一關注范圍ROI2第二關注范圍
[0043]MV動作向量dp擴張參數
[0044]S61-S66 步驟S71-S79 步驟
[0045]R1-R8 像素列。
【具體實施方式】
[0046]為了讓本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯，下文將配合附圖，作詳細說明如下。在本發明的說明中，相同的構件系以相同的符號表示，于此合先敘明。[0047]本發明適用于游戲主機的交互游戲程序的執行、顯視器上網頁的遙控瀏覽及其他遙控影音系統(例如:智慧電視；smart TV)的操作，但因游戲主機為目前最常見，故以下以游戲主機為例來加以說明。
[0048]參照圖1所示，圖1公開本發明一實施例的交互圖像系統的示意圖。交互圖像系統10包括交互控制裝置11、主機12、光源13及圖像顯示器14。主機12的實施例可為游戲主機、電腦系統主機或交互圖像播放器，可以執行交互游戲程序，以產生交互圖像而顯示在該圖像顯示器14上供使用者操控。主機12包括無線模塊121及處理器122，藉由無線模塊121和交互控制裝置11中無線模塊111間雙向傳輸數據(RFl及RF2)，處理器122可以根據所述數據以進行交互游戲。該主機12也可以有線或無線方式與該圖像顯示器14連接，或直接將該主機12設置于該圖像顯示器14內。
[0049]該圖像顯示器14的屏幕上顯示光標，其實施例包括，但不限于，光槍的彈著點及圖像的點選箭頭等。交互控制裝置11包括該無線模塊111、控制電路112及圖像傳感器113，其中圖像傳感器113可獲取光源13中多個參考點131的圖像，而控制電路112根據參考點131的圖像確定交互控制裝置11的位置、移動方向及移動量，也就是前述光標的定位及位移。
[0050]光源13的參考點131的實施例可為，但不限于，數個紅外光發光二極管或特定波長的發光單元所排列組成的各種形狀的參考點，其可電性連接至主機12或該圖像顯示器14，也可以獨立的電源自行供應發光時所需的電能。該光源13也可整合于該顯示器14或該主機12之中。此外，參考點131的數目并不限定于圖示中6個，也可以是一個或多個。交互控制裝置11獲取所述參考點131的圖像，以判定該交互控制裝置11與該參考點的相對位置和/或角度變化，以相對控制光標于圖像顯示器14上的位置及移動。交互控制裝置11用以操控該主機12所執行的游戲程序或電腦軟件。當該主機12所執行者為游戲軟件時，該交互裝置11例如可當作(但不限于)光槍、撞球桿、高爾夫球桿、網球拍、球棒、羽球拍及乒乓球拍等以操控游戲的進行。當主機12所執行者為電腦軟件時，該交互控制裝置11例如可當作一指標(光標)定位裝置以操控該電腦軟件的進行。
[0051]圖2A-2D是本發明交互控制裝置獲取包括多個參考點圖像的圖像。圖2A-2D中圖像20a-20d是多個參考點成像于圖像傳感器113內的圖像。圖2A為在閑置狀態所獲取完整圖像，而參考點圖像為參考點(亮點)所成像區域。本圖中參考點圖像21-23僅為例示,不限于一個單元的像素，又圖中一單元也可代表多個像素。此外，圖像20a-20d是交互控制裝置11在閑置狀態下獲取的圖像，然由操作狀態切換至閑置狀態的確定機制可以采任何先前技術所公開的方法，例如:前述利用運動向量判斷進入閑置狀態等方法均屬本發明的保護范圍。
[0052]圖2A中圖像20a有三個參考點圖像21_23，圖中以白色區域代表該三個參考點圖像21-23，其他疏點陣列區域為圖像傳感器113掃描未發現參考點圖像的像素單元，此圖像20a系圖像傳感器113完整掃描各像素單元而得。
[0053]圖2B中圖像20b系圖像傳感器113以圖像20a中該三個參考點圖像所對應的像素格(pixel cell)掃描而得，其他像素格是被關閉以有效降低電能消耗，圖中以密點陣列區域代表未被開啟掃描的像素單元。也就是，交互控制裝置11的控制電路112會開啟圖像傳感器113中對應圖像20a中該三個參考點圖像21-23的像素格，而僅以所述像素格進行掃描。圖中參考點圖像21及23仍在原位置被掃描而得，但參考點圖像22并無法在原被掃描區域被掃描得到，則控制電路112會將交互控制裝置11由閑置狀態切換至操作狀態。
[0054]為要確認圖像20b中至少一參考點圖像不存在于圖像20a中原位置,而將交互控制裝置11切換至操作狀態，控制電路112會比較閾值與圖像20b中對應圖像20a中該三個參考點圖像21-23的像素的亮度資訊，例如:圖像20b中對應圖像20a中參考點圖像22的像素單元的亮度值或亮度平均值低于一預定閾值，則可判斷該參考點圖像22或亮點已離開圖像20a中原位置。反之，若該像素單元的亮度高于一預定閾值，則可假定該參考點圖像22仍在圖像20a中原位置，若參考點圖像21及23也在他們原本的位置，則可假定交互控制裝置11依舊處于閑置狀態。當確認交互控制裝置11還處在閑置狀態，控制電路112可以進一步將圖像傳感器113的取樣頻率降低，或降低光源13的發光頻率，以節省電能消耗。可根據系統需求而確定在一亮點消失即切換至操作狀態，或只要有一亮點持續存在即保持在閑置狀態，進一步也可設定為須有至少N個亮點存在才能保持在閑置狀態。
[0055]一實施例中，所述閾值可包括單一個或多個，例如該圖像20b的所有像素均可與同一個閾值相比較；或者，每個一像素均與不同的閾值相比較，此時所述閾值例如可為進入閑置狀態前一張圖像中相對各像素本身灰階值的一比例或偏移(offset)。
[0056]圖2B是僅掃描圖像20a中三個參考點圖像的像素格，然可能會因干擾或桌面細微晃動而誤認交互控制裝置11離開閑置狀態。故可以圖像20a中三個參考點圖像的像素格為基準，而向四周擴大再選擇多個像素格為掃描范圍，如圖2A中有三個像素區域241-243作為掃描范圍，或稱為關注區，也就是其他區域的像素格于下一畫面掃描時會被關閉。本發明中像素區域可以是前述擴大的掃描范圍，或是原本參考點圖像所在的像素范圍。第2C圖即是下一畫面掃描所得到的圖像20c，像素區域242-243中參考點圖像22-23均未改變其位置，但像素區域241中參考點圖像21的位置有改變。因參考點圖像21仍位于像素區域241中，因此控制電路112可判斷交互控制裝置11未離開閑置狀態。或是若偵測到像素區域241有至少一亮點存在，就可判斷交互控制裝置11未離開閑置狀態。所謂亮點存在或判斷，即像素的亮度值大于一預定閾值，則可認定該像素為亮點所在。
[0057]參見圖2D，圖像20d中像素區域244及245是根據圖像20a中三個參考點圖像21-23的所在位置選取整列像素格為掃描范圍。在其他實施例，也可以選擇整欄像素格為掃描范圍，前述各實施例的掃描范圍可設定為參考圖像21?23所對應相同大小、擴大或縮小的像素格。
[0058]前述實施例系以簡圖例示，此段落系采實際的例子作進一步的說明。圖像傳感器的像素格大小為128X96，若第一圖像中有兩個參考點圖像，且各參考點圖像大小約為30-50個像素。將兩個像素區域設為50個像素格，因此圖像傳感器僅需要開啟0.81%的像素格即可，其計算如下:(50X2)/ (128X96) =0.00813。同樣，交互控制裝置11中信號及圖像處理等電路模塊可以同比例減少處理像素數目，因此能進一步減少電能消耗。
[0059]圖3是本發明交互圖像系統的運作方法的流程圖。參見步驟31，在閑置狀態下，交互控制裝置會開啟圖像傳感器的全部像素格以獲取一第一圖像。根據第一圖像中至少一參考點圖像的位置選取至少一像素區域，又像素區域可以是包括參考點圖像的對應像素格的相同范圍或擴大范圍，如步驟32所示。根據步驟33所示，圖像傳感器掃描像素區域內的像素格以得到一第二圖像。如步驟34所示，比較一閾值Th與該第二圖像中該像素區域內至少一個像素的亮度資訊，例如:亮度值或亮度平均值，以確認該交互控制裝置是否仍處于該閑置狀態。如步驟35所示，當確認交互控制裝置還處在閑置狀態，可以進一步將圖像傳感器的取樣頻率降低，或降低光源的發光頻率，以節省電能消耗。若取樣頻率或發光頻率已經降至最低頻率值，就不需要再調降，而直接跳回步驟33。反之，若該像素的亮度值低于閾值Th，則可判斷該參考點圖像不在第一圖像中原位置，則要求交互控制裝置進入操作狀態，如步驟36所示。
[0060]參照圖4A及4B所示，圖4A是本發明實施例的交互系統的示意圖；圖4B是本發明實施例的交互系統的遙控裝置的方塊示意圖。本發明實施例的交互系統包括遙控裝置4、圖像裝置5以及至少一參考光源(例如此處顯示兩參考光源51);其中，該參考光源51可結合于該圖像裝置5上或由獨立的電源供電而與該圖像裝置5彼此分離，并無特定限制。該參考光源51較佳發出不可見光或以一預設發光模式發光以與環境光區別；該參考光源51例如可為發光二極管、激光二極管或其他主被動光源，并無特定限制。其他實施例中，該參考光源51可顯示于該圖像裝置5的圖像中。必須說明的是，該參考光源51的數目系根據追蹤該參考光源51所使用的演算法而定，并不限定為特定數目。
[0061]該圖像裝置5例如可為智慧型電視、游戲機屏幕、投影機屏幕、電腦屏幕等用以顯示圖像的裝置。本實施例中，該遙控裝置4系用以獲取包括該至少一參考光源51的圖像并根據所獲取的圖像中該至少一參考光源圖像的圖像變化(例如位置變化和/或角度變化)與該圖像裝置5進行交互，例如控制該圖像裝置5所執行的應用程序、所顯示的圖像或光標等；其中，一遙控器與一顯示裝置進行交互的功能已為已知，故于此不再贅述。本發明主要在于減少該遙控裝置4運作時的耗能。
[0062]該遙控裝置4包括圖像傳感器41、讀取電路42及處理單元43 ;其中，該圖像傳感器41以固定或可調整的一取樣頻率獲取圖像，該讀取電路42從該圖像傳感器41讀取所獲取圖像的全部或部分圖像數據并傳送至該處理單元43，該處理單元43對該圖像數據進行后處理并控制該讀取電路42 (例如發送一控制信號)選擇從該圖像傳感器41讀取圖像數據的區域，該處理單元43另可根據該圖像數據與該圖像裝置5進行交互。
[0063]參照圖4B及5所示，接著說明本發明第一實施例的交互系統的運作方式。
[0064]該圖像傳感器41較佳地為一主動陣列圖像傳感器(active image sensor),例如CMOS圖像傳感器，其包括一感測陣列(例如此處顯示為8X8的感測陣列)并以一取樣頻率獲取圖像。例如圖5中該圖像傳感器41依次獲取分別包括至少一參考光源圖像151及151’的一第一圖像411及一第二圖像412。本實施例中，該第一圖像411及該第二圖像412表示該圖像傳感器41的感測陣列實際感測的圖像數據，也就是該第一圖像411及該第二圖像412為該感測陣列各像素數據(即灰階值)所形成者。該讀取電路42從該圖像傳感器41讀取該第一圖像411的一第一圖像數據及該第二圖像412的一第二圖像數據；本實施例中，該第一圖像數據為該第一圖像411的全部像素數據，該第二圖像數據為該第二圖像412的部分像素數據。換句話說，本實施例中，該讀取電路42可選擇讀取該圖像傳感器41所獲取圖像的部分像素數據。一種實施例中，由于該參考光源圖像I51及151’的像素灰階值會大于背景灰階值(即參考光源圖像151及151’以外的像素區域)，因此本實施例中可分別將第一圖像411及該第二圖像412中像素灰階值大于一閾值的像素區域判定為該參考光源圖像I51及151’，而且該閾值可根據不同的應用確定；其中，從圖像中辨識參考光源圖像的方式已為已知，故于此不再贅述。
[0065]該處理單元43可為一數字信號處理器(DSP)，用以根據該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像I51的一圖像特征，例如包括該參考光源圖像I51的圖像位置以及圖像尺寸、圖像亮度及動作向量(motion vector)至少其中之一。該處理單元43并根據該圖像特征確定該感測陣列的一關注范圍ROI (range of interest),以控制該讀取電路42僅讀取該第二圖像412中該關注范圍ROI的該第二圖像數據；其中，為了節省該遙控裝置4在運作時的耗能，例如包括該讀取電路42、可編程增益放大器(PGA)、模擬數字轉換器(ADC)及該處理單元43的耗能，該關注范圍ROI小于該第二圖像412。例如，假設該感測陣列的尺寸為128 X 96，該參考光源圖像I51的尺寸為50，在考慮兩個參考光源51的實施例中，該關注范圍ROI為該感測陣列0.81%，故可大幅降低所讀取以及后處理的圖像數據量。
[0066]此外，由于該感測陣列的多個像素系以陣列排列，該關注范圍ROI2例如可為一矩形像素區域(例如圖5)或多個列像素區域(例如圖6的像素列R2-R4或像素列R2-R8X其他實施例中，該關注范圍ROI的形狀較佳為根據該參考光源51的形狀所確定的一預設形狀像素區域，并不限定為圖5及6所公開的。必須說明的是，圖5中該第二圖像412中以疏點填滿的區域表示不被讀取的像素區域。
[0067]一種實施例中，該處理單元43根據該至少一參考光源圖像I51的一圖像尺寸及一圖像位置確定該第一圖像411中一第一關注范圍ROI1,并相對該第一關注范圍ROI1根據該參考光源圖像I51的一動作向量MV (例如右上圖所示參考光源圖像I51至151’的一方向向量)估測該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2 ;其中，該像素位置例如可為該參考光源圖像I51的一重心或中心位置，該圖像尺寸例如可為圖像中像素灰階值大于閾值的像素數目，根據不同的實施方式，所述關注范圍ROIp ROI2可選擇大于或等于所述參考光源圖像151、I51'的一圖像尺寸。本實施例中，該動作向量MV可為一預設值或該處理單元43根據該第二圖像412前多張圖像(可包括或不包括該第一圖像411)所計算而得；例如，可根據交互系統的操作參數(例如包括該參考光源51的一尺寸及該遙控裝置4的一操作距離)預先設定該動作向量MV的該預設值，或根據該第二圖像412前多個圖像間的關系(例如相關性)來求得；其中，該動作向量MV例如包括移動方向以及移動量的資訊。
[0068]另一實施例中，該處理單元43根據該至少一參考光源圖像I51的一圖像尺寸及一圖像位置確定該第一圖像411中一第一關注范圍ROI1,并根據一擴展參數dp (右下圖)估測該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2 ;其中，該擴展參數dp可為一預設值或該處理單元43根據該第二圖像412前多張圖像所計算而得，例如將該第二圖像412前多個圖像(可包括或不包括該第一圖像411)所求得的動作向量MV作為該擴展參數dp，或根據交互系統的操作參數預先設定該擴展參數dp (例如此處該擴展參數dp為向外擴展兩個像素)。此夕卜，上述兩實施例中該圖像尺寸也可能事前根據交互系統的操作參數(例如該參考光源51的一尺寸及該遙控裝置4的一操作距離)設定，因此該處理單元43僅根據該至少一參考光源圖像I51的一圖像位置即可確定該第一圖像411中一第一關注范圍ROIiq
[0069]參照圖4B及6所示，接著說明本發明第二實施例的交互系統的運作方式。本實施例用以在該圖像傳感器41未獲取到該至少一參考光源圖像I51時，節省該遙控裝置4的耗倉泛。
[0070]本實施例中，該圖像傳感器41于獲取該第一圖像411前另獲取包括至少一參考光源圖像I51的一前處理圖像(pretreatment image)410,也就是該前處理圖像410并非用以計算該參考光源51的圖像變化而僅用以判定參考光源圖像是否被獲取以及其圖像位置。該讀取電路42讀取該前處理圖像410的部分列圖像數據；其中，該部分列圖像數據例如為該前處理圖像410的奇數列或偶數列的圖像數據，但并不以此為限。其他實施例中，也可每次讀取多個列圖像數據后略過至少一列像素不進行讀取。換句話說，當該處理單元43判斷該圖像傳感器41未獲取到該至少一參考光源圖像I51時，則控制該讀取電路42僅讀取該圖像傳感器41的感測陣列的部分列圖像數據以作為該前處理圖像410 ;當該處理單元43判斷該圖像傳感器41已獲取到該至少一參考光源圖像I51時，該處理單元43則根據該前處理圖像410的該部分列圖像數據中該至少一參考光源圖像I51確定一第一關注范圍ROI1,并控制該讀取電路42僅讀取該第一圖像411中該第一關注范圍ROI1的該第一圖像數據；該處理單元43則根據該第一關注范圍ROI1的該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像I51的一圖像特征，并根據該圖像特征控制該讀取電路42僅讀取該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2的該第二圖像數據；其中，根據該圖像特征控制該讀取電路42僅讀取該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2的該第二圖像數據的方式類似于第一實施例，故于此不再贅述。第二實施例與第一實施例的差異在于，該讀取電路42先讀取該前處理圖像410的部分列圖像數據以確定一第一關注范圍ROI1，并僅讀取該第一圖像411中該第一關注范圍ROI1的圖像數據而非該第一關注范圍ROI1的全部圖像數據；其中，該第一關注范圍ROI1的尺寸例如可根據交互系統的操作參數(例如該參考光源51的一尺寸及該遙控裝置4的一操作距離)預先設定。必須說明的是，第6圖中該前處理圖像410、該第一圖像411及該第二圖像412中以疏點填滿的區域表示不被讀取的像素區域。此外，其他實施例中可以基于像素行(pixelcolumn)進行同樣的操作。
[0071]此外，由于該處理單元43可能會誤判該參考光源圖像I51，本發明第一及第二實施例中，該處理單元43可控制該讀取電路42另讀取該第二圖像412中該第二關注范圍ROI2以外的部分列的該第二圖像數據，以確認該第二圖像412中是否存在其他參考光源圖像未包括于該第二關注范圍ROI2內。此外，由于該讀取電路42僅需讀取該圖像傳感器41的感測陣列的部分像素區域，因此另可提高取樣頻率以相對提高系統反應速度。此外，為簡化圖示，圖5及6中僅顯示一個參考光源圖像151。可以了解的是，圖中所示關于一個參考光源圖像的運作方式可延伸至多個參考光源圖像的運作。
[0072]參照圖7所示，其是本發明第一實施例的交互系統的省電方法的流程圖，包括下列步驟:獲取包括至少一參考光源圖像的一第一圖像(步驟S61);讀取該第一圖像的全部圖像數據(步驟S62);根據該第一圖像的該全部圖像數據計算該至少一參考光源圖像的圖像特征(步驟S63);獲取包括該至少一參考光源圖像的一第二圖像(步驟S64);根據該圖像特征僅讀取該第二圖像中一關注范圍的圖像數據(步驟S65);以及更新該第二關注范圍為該第一關注范圍并更新該第二圖像數據為該第一圖像數據(步驟S66),接著回到步驟S63。
[0073]同時參照圖4A、4B、5及7所示，接著說明本發明第一實施例的交互系統的省電方法的實施方式。
[0074]步驟S61:該圖像傳感器41先獲取包括至少一參考光源圖像I51的一第一圖像411。
[0075]步驟S62:該讀取電路42依次讀取該第一圖像411的全部圖像數據。
[0076]步驟S63:該處理單元43根據該第一圖像411的該全部圖像數據計算該至少一參考光源圖像I51的圖像特征；如前所述，該圖像特征包括該參考光源圖像的圖像位置以及圖像尺寸、圖像亮度及動作向量至少其中之一。
[0077]步驟S64:接著，該圖像傳感器41獲取包括該至少一參考光源圖像(例如151’)的一第二圖像412。
[0078]步驟S 65:該處理單元43根據該圖像特征確定該感測陣列的一關注范圍R0I，以控制該讀取電路42僅讀取該第二圖像412中該關注范圍ROI的一圖像數據而不讀取該關注范圍ROI以外的圖像數據。一實施例中，該處理單元43可根據該至少一參考光源圖像I51的一圖像位置確定該第一圖像411中一第一關注范圍ROI1,并相對該第一關注范圍ROI1根據該參考光源圖像I51的一動作向量MV估測該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2 (如圖5右上圖)；另一實施例中，該處理單元43可根據該參考光源圖像I51的一圖像位置確定該第一圖像411中一第一關注范圍ROI1,并相對該第一關注范圍ROI1根據一擴展參數pd估測該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2(如圖5右下圖)。如前所述，該動作向量MV及該擴展參數Pd可為一預設值或該處理單元43根據該第二圖像412前多張圖像所計算而得。由于本實施例的目的在節省耗能，因此該第二關注范圍ROI2小于該第二圖像412。其他實施例中，如果使用一預設擴展參數且已知交互系統的操作參數，也可不需先于該第一圖像411中確定該第一關注區ROI1，僅需知道該第一圖像411中該參考光源圖像I51的一圖像位置，即可直接根據該預設擴展參數設定該第二關注區roi2。
[0079]步驟S66:最后，該處理單元43更新該第二關注范圍ROI2為該第一關注范圍ROI1并更新該第二圖像數據為該第一圖像數據。然后，回到步驟S63。
[0080]回到步驟S63后，該處理單元43根據更新后的該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像I51的一更新后圖像特征(即步驟S63);更新該第二圖像為一張新獲取的圖像(即步驟S64),即該圖像傳感器41重新獲取一張圖像作為更新后的該第二圖像412;以及該處理單元43根據該更新后圖像特征控制該讀取電路42僅讀取更新后的該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2的一第二圖像數據(即步驟S65)。
[0081]該處理單元43可根據該第一圖像411及該第二關注區ROI2間的相關性追蹤參考光源圖像并根據追蹤結果與該圖像裝置5進行交互，并循環執行步驟S63-S66以持續追蹤參考光源圖像的動作。例如可以一取樣頻率循環執行步驟S63-S6615
[0082]本實施例中，為了避免誤控制的情形發生，該處理單元43每隔一預設時間控制該讀取電路42另讀取該第二圖像412中該第二關注范圍ROI2以外的部分列的該圖像數據，以確認是否存在未被讀取的參考光源圖像；其中，該預設時間可根據所需的精確度及不同應用而確定。
[0083]參照圖8所示，圖8是本發明第二實施例的交互系統的省電方法的流程圖，包括下列步驟:獲取包括至少一參考光源圖像的一前處理圖像(步驟S71);讀取該前處理圖像的部分列圖像數據(步驟S72);根據該前處理圖像的該部分列圖像數據中該至少一參考光源圖像確定一第一關注范圍(步驟S73);獲取包括該至少一參考光源圖像的一第一圖像(步驟S74)；僅讀取該第一圖像中該第一關注范圍的一第一圖像數據(步驟S75);根據該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像的一圖像特征(步驟S76);獲取包括該至少一參考光源圖像的一第二圖像(步驟S77);根據該圖像特征僅讀取該第二圖像中一第二關注范圍的一第二圖像數據(步驟S78);以及更新該第二關注范圍為該第一關注范圍并更新該第二圖像數據為該第一圖像數據(步驟S79)，接著，回到步驟s76。由于本實施例的目的在節省耗能，該第二關注范圍系小于該第二圖像。
[0084]同時參照圖4A、4B、6及8所示，接著說明本發明第二實施例的交互系統的省電方法的實施方式。
[0085]步驟S71:該圖像傳感器41獲取一前處理圖像410。如前所述，該前處理圖像410是用以確認參考光源圖像是否已進入圖像傳感器41的視野內。
[0086]步驟S72:為了節省耗能，該讀取電路42僅讀取該前處理圖像410的部分列圖像數據；其中，所述部分列圖像數據為該前處理圖像410的奇數列或偶數列的圖像數據，但并不以此為限，也可以為每次獲取至少兩列以上的圖像數據后略過獲取至少一列以上的圖像數據，只要是獲取該前處理圖像410的部分列圖像數據即可，并無特定限制。例如圖6的中間上圖中，該讀取電路42僅讀取空白像素列而不讀取填入疏點的像素列。當該圖像傳感器41未獲取到該參考光源51的參考光源圖像I51時，則回到步驟S71，當已獲取到該參考光源51的參考光源圖像I51時，則進入步驟S73。
[0087]步驟S73:該處理單元43根據該前處理圖像410的該部分列圖像數據中該至少一參考光源圖像I51確定該感測陣列的一第一關注范圍ROI1，例如該處理單元43根據該至少一參考光源圖像I51的一圖像位置確定該第一關注范圍ROI1的位置，而該第一關注范圍ROI1的尺寸則可根據交互系統的操作參數，例如該參考光源51的尺寸和/或該遙控裝置4的操作距離而確定。
[0088]步驟S74:接著，該圖像傳感器41獲取包括該至少一參考光源圖像I51的一第一圖像 411。
[0089]步驟S75:當該第一關注范圍ROI1已確定，該處理單元43控制該讀取電路42僅讀取該第一圖像411中該第一關注范圍ROIJ^—第一圖像數據而不讀取該第一關注范圍ROI1以外的圖像數據，藉以降低耗能。如前所述，本實施例中另可同時提高取樣頻率以增加系統反應速度。
[0090]步驟S76:該處理單元43則可根據該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像I51的圖像特征；如前所述，該圖像特征可包括該參考光源圖像I51的圖像位置以及圖像尺寸、圖像亮度及動作向量至少其中之一。
[0091]步驟S77:接著，該圖像傳感器41獲取包括該至少一參考光源圖像(例如151’)的一第二圖像412。
[0092] 步驟S78:該處理單元43根據該圖像特征確定該感測陣列的一第二關注范圍ROI2,并控制該讀取電路42僅讀取該第二圖像412中該第二關注范圍ROI2的一第二圖像數據而不讀取該第二關注范圍ROI2以外的圖像數據；其中，其實施方式相同于第一實施例的步驟S65，故于此不再贅述。
[0093]步驟S79:最后，該處理單元43更新該第二關注范圍ROI2為該第一關注范圍ROI1,并更新該第二圖像數據為該第一圖像數據。接著，回到步驟S76。
[0094]回到步驟S76后，該處理單元43根據更新后的該第一圖像數據計算該至少一參考光源圖像I51的一更新后圖像特征(即步驟S76);更新該第二圖像為一張新獲取的圖像(即步驟S77),即該圖像傳感器41重新獲取一張圖像作為更新后的該第二圖像412;以及該處理單元43根據該更新后圖像特征控制該讀取電路42僅讀取更新后的該第二圖像412中一第二關注范圍ROI2的一第二圖像數據(即步驟S78)。
[0095]該處理單元43可根據該第一關注區ROI1及該第二關注區ROI2間的相關性追蹤參考光源圖像并根據追蹤結果與該圖像裝置5進行交互，并循環執行步驟S76-步驟S79以持續追蹤參考光源圖像的動作。例如可以一取樣頻率循環執行步驟S76-S7915
[0096]同理，除了循環執行步驟S76-步驟S79外，為了避免誤控制，交互系統可被設定成每隔一預設時間從步驟S78回到步驟S71重新執行本發明第二實施例的省電方法，以避免關注區ROI以外存在其他參考光源圖像，也就是即使該參考光源圖像已被獲取，該前處理圖像410仍可每隔一預設時間被獲取一次，以增加操作精確度。此外，所述處理單元43每隔一預設時間可控制該讀取電路42另讀取更新后的該第二圖像412中該第二關注范圍ROI2以外的部分列的該第二圖像數據，其目的同樣系用以增加操作精確度。本實施例中，該預設時間可根據系統精確度以及系統參數等不同應用來設定。
[0097]綜上所述，已知交互系統的省電方式尚具有無法充分節省系統耗能的問題。因此，本發明另提出一種交互系統(圖4A)、遙控裝置(圖4B)及其省電方法(圖7至8)，其可通過僅讀取一感測陣列的部分圖像數據來進行后處理，以有效節省系統耗能。此外，在圖像傳感器未獲取到參考光源圖像時，也可通過僅讀取部分列圖像數據來進一步降低系統耗能。
[0098]雖然本發明已以前述實施例公開，然其并非用以限定本發明，任何本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與修改。因此本發明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
【權利要求】
1.一種遙控裝置，該遙控裝置包括: 圖像傳感器，依次獲取包括至少一參考光源圖像的第一圖像及第二圖像； 讀取電路，用以從所述圖像傳感器讀取所述第一圖像的第一圖像數據及所述第二圖像的第二圖像數據；以及 處理單元，用以根據所述第一圖像數據計算所述至少一參考光源圖像的圖像特征，并根據所述圖像特征控制所述讀取電路僅讀取所述第二圖像中的關注范圍的所述第二圖像數據，其中所述關注范圍小于所述第二圖像。
2.根據權利要求1所述的遙控裝置，其中所述圖像特征包括所述參考光源圖像的圖像位置以及圖像尺寸、圖像亮度及動作向量中的至少一者。
3.根據權利要求1所述的遙控裝置，其中所述關注范圍為預設形狀像素區域或多個列像素區域。
4.根據權利要求1所述的遙控裝置，其中所述處理單元根據所述至少一參考光源圖像的圖像位置確定所述第一圖像中的第一關注范圍，并相對所述第一關注范圍根據所述參考光源圖像的動作向量估測所述第二圖像中的第二關注范圍或根據擴展參數估測所述第二圖像中的第二關注范圍。
5.根據權利要求4所述的遙控裝置，其中所述動作向量及所述擴展參數為一預設值或所述處理單元根據所述第二圖像之前多張圖像計算得到的。
6.根據權利要求1所述的遙控裝置，其中所述圖像傳感器在獲取所述第一圖像之前還獲取包括所述至少一參考光源圖像的前處理圖像，所述讀取電路讀取所述前處理圖像的部分列圖像數據。
7.根據權利要求6所述的遙控裝置，其中所述處理單元根據所述前處理圖像的所述部分列圖像數據中的所述至少一參考光源圖像確定第一關注范圍，并控制所述讀取電路僅讀取所述第一圖像中的所述第一關注范圍的所述第一圖像數據以計算所述圖像特征。
8.根據權利要求6所述的遙控裝置，其中所述部分列圖像數據為所述前處理圖像的奇數列或偶數列的圖像數據。
9.根據權利要求1所述的遙控裝置，其中所述處理單元控制所述讀取電路還讀取所述第二圖像中的所述關注范圍以外的部分列的所述第二圖像數據。
10.根據權利要求1所述的遙控裝置，其中所述關注范圍大于等于所述參考光源圖像的圖像尺寸。
11.根據權利要求1所述的遙控裝置，其中所述至少一參考光源固定于圖像裝置上。
12.—種交互系統的省電方法，該方法包括下列步驟: 利用圖像傳感器依次獲取包括至少一參考光源圖像的前處理圖像及第一圖像； 利用讀取電路讀取所述前處理圖像的部分列圖像數據； 利用處理單元根據所述前處理圖像的所述部分列圖像數據中的所述至少一參考光源圖像確定第一關注范圍； 利用所述讀取電路僅讀取所述第一圖像中的所述第一關注范圍的第一圖像數據；以及 利用所述處理單元根據所述第一圖像數據計算所述至少一參考光源圖像的圖像特征。
13.根據權利要求12所述的省電方法，其中所述部分列圖像數據為所述前處理圖像的奇數列或偶數列的圖像數據。
14.根據權利要求12所述的省電方法，其中所述處理單元根據所述至少一參考光源圖像的圖像位置確定所述第一關注范圍。
15.根據權利要求12所述的省電方法，該方法還包括下列步驟: 利用所述圖像傳感器還獲取包括所述至少一參考光源圖像的第二圖像；以及 利用所述處理單元根據所述圖像特征控制所述讀取電路僅讀取所述第二圖像中的第二關注范圍的第二圖像數據，且所述第二關注范圍小于所述第二圖像。
16.根據權利要求15所述的省電方法，該方法還包括: 更新所述第二關注范圍為所述第一關注范圍并更新所述第二圖像數據為所述第一圖像數據； 利用所述處理單元根據更新后的所述第一圖像數據計算所述至少一參考光源圖像的更新后圖像特征； 更新所述第二圖像為一新獲取的圖像；以及 利用所述處理單元根據所述更新后圖像特征控制所述讀取電路僅讀取更新后的所述第二圖像中的第二關注范圍的第二圖像數據。
17.根據權利要求16所述的省電方法，其中所述前處理圖像每隔一預設時間被獲取。
18.根據權利要求16所述的省電方法，該方法還包括: 利用所述處理單元每隔一預設時間控制所述讀取電路還讀取更新后的所述第二圖像中的所述第二關注范圍以外的部分列的所述第二圖像數據。
19.一種交互系統的省電方法，該省電方法包括下列步驟: 利用圖像傳感器依次獲取包括至少一參考光源圖像的第一圖像及第二圖像； 利用讀取電路讀取所述第一圖像的全部圖像數據； 利用處理單元根據所述第一圖像的所述全部圖像數據計算所述至少一參考光源圖像的圖像特征；以及 利用所述處理單元根據所述圖像特征控制所述讀取電路僅讀取所述第二圖像中的關注范圍的圖像數據，且所述關注范圍小于所述第二圖像。
20.根據權利要求19所述的省電方法，該方法還包括: 利用所述處理單元控制所述讀取電路還讀取所述第二圖像中所述關注范圍以外的部分列的所述圖像數據。
21.根據權利要求19所述的省電方法，其中所述處理單元根據所述至少一參考光源圖像的圖像位置確定所述第一圖像中的第一關注范圍，并相對所述第一關注范圍根據所述參考光源圖像的動作向量估測所述第二圖像中的第二關注范圍或根據擴展參數估測所述第二圖像中 的第二關注范圍。
22.根據權利要求21所述的省電方法，其中所述動作向量及所述擴展參數為一預設值或所述處理單元根據所述第二圖像之前多張圖像計算得到的。
【文檔編號】A63F13/213GK103566587SQ201210280075
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月8日 優先權日:2012年8月8日
【發明者】高銘璨, 梁家鈞 申請人:原相科技股份有限公司