專利名稱：光源辨識裝置、光源辨識方法以及光學追蹤裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光源辨識裝置、光源辨識方法以及光學追蹤裝置，特別有關一種可辨識特定類型光源的光源辨識裝置和光源辨識方法、以及可根據光源類型辨識結果進行對象追蹤的光學追蹤裝直。
背景技術：
圖1繪示了現有技術中噪聲光源干擾光學追蹤裝置追蹤對象的示意圖。現有技術中，光學追蹤裝置會擷取欲追蹤對象的對象影像的至少一影像來計算出其位置或移動坐標，此欲追蹤對象本身便可視為一光源，可發出特定頻率的光。以圖1為例，光學追蹤裝置用以追蹤對象101，對象101可發射一紅外光，然而，在光學追蹤裝置擷取的影像當中，可能會包含其它的噪聲光源如光源103、105等，其可能是環境光、日光燈等其它光源。這些光源通常會包含紅外光以及其它成份的光，因此可能會影響到光學追蹤裝置追蹤對象101的準確度。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種可辨識特定類型光源的光源辨識裝置和光源辨識方法，以解決非所需光影響到光學追蹤精準度的問題。本發明的另一個目的是提供一種可根據光源類型辨識結果進行對象追蹤的光學追蹤裝置，以解決非所需光影響到光學追蹤精準度的問題。本發明的一實施例公開了一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含:濾光元件，包含第一區以及第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。本發明的另一實施例揭露了一種光學追蹤裝置，用以追蹤一對象，該對象可提供具有一特定頻率的光，該光學追蹤裝置包含:一機殼；一透鏡，位于該機殼上；一影像感測芯片，用以通過包含該透鏡擷取包含該對象的對象影像的至少一影像；一濾光元件，包含至少一第一區以及至少一第二區，光線通過該第一區與該第二區分別在該影像感測芯片所取得該影像中產生一第一區影像區域以及一第二區影像區域，其中該第一區僅可讓具有該特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷該對象的該對象影像在該影像的成像位置。本發明的又一實施例揭露了一種光源辨識方法，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識方法包含:將一濾光元件區分成至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。本發明的另一實施例揭露了一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源。此光源辨識裝置包含:一影像感測芯片，具有一影像感測數組，該影像感測數組包含至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。經由前述的實施例，使用簡單的結構便可判斷出光源的類型，進而精確的追蹤對象。此外，使用影像感測芯片時，通過調整影像掃瞄的頻率和掃瞄面積，可讓判斷光源類型的動作更有效率。


圖1繪示了現有技術中噪聲光源干擾對象追蹤的示意圖。圖2繪示根據本發明實施例的光學追蹤裝置的結構示意圖。圖3和圖4分別繪示了可使用在圖2所示的光學追蹤裝置的濾光元件的結構示意圖。第5圖繪示了根據本發明實施例的光源辨識方法流程圖。其中，附圖標記說明如下:101 物件103、105 光源200光學追蹤裝置201 機殼203 透鏡205影像感測芯片207、209 濾光元件211判斷單元213電路板301-409濾光元件區域
具體實施例方式在說明書及前面的權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及前面的權利要求并不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及前面的權利要求當中所提及的「包含」是一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定于」。圖2繪示根據本發明實施例的光學追蹤裝置200結構示意圖，此光學追蹤裝置200可用以追蹤一對象，此對象可提供具有一特定頻率的光，如圖1中的物件101。須注意的是，后續實施例中均以紅外光來代表特定頻率的光，但并非限定本發明提出的內容只限定在紅外光上。如圖2所示，光學追蹤裝置200可包含:一個機殼201、一個透鏡203、一個影像感測芯片205、濾光元件207和209至少其一、一個判斷單元211以及一個電路板213。透鏡203位于機殼201上。影像感測芯片205用以通過透鏡203擷取對象的對象影像的至少一影像。濾光元件207、209包含至少一第一區以及至少一第二區，光線通過第一區與第二區分別在影像感測芯片205所取得影像中產生一第一區影像區域以及一第二區影像區域，其中濾光元件207、209的第一區僅可讓紅外光通過，而第二區可讓紅外光以及具有其它頻率的光通過。此處所指具有其它頻率的光，可指除了紅外線光外的所有頻率的光，亦可指紅外線光外的一部份具有頻率的光。第一區和第二區的排列方式可以各種方式呈現，可取決于光學追蹤裝置的設計，或是相關影像處理步驟的程序。請參考圖3和圖4，其分別繪示了使用在圖2所示的光學追蹤裝置的濾光元件207和209的結構示意圖。圖3所示的濾光元件207是呈現條狀排列且設置在透鏡203上。如圖3所示，濾光元件區域301、303、305、307等代表了僅可讓紅外光通過的第一區，而濾光元件區域302、304以及306等代表了可讓紅外光以及紅外光外的其它光通過的第二區。圖4所示的濾光元件209是呈現棋盤狀排列且設置在影像感測芯片205上。如圖4所示，濾光元件區域401、403等代表了僅可讓紅外光通過的第一區，而濾光元件區域405、407以及409等代表了可讓紅外光以及紅外光外的其它光通過的第二區。圖4中的第一區以及第二區僅有部份以符號標示。請留意前述的各類型的濾光元件的排列以及其設置位置均僅用以舉例，并非用以限定本發明。圖2中的光學追蹤裝置200亦不限制一定要同時包含濾光元件207和209。濾光元件209可以各種方式設置于影像感測芯片205上，因此可能具有各種厚度或由不同的材質所形成。也因此，當影像感測芯片205具有濾光的功能時，可視為具有一影像感測數組，此影像感測數組包含至少一第一區以及至少一第二區，其中第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過。判斷單元211則如前所述用以根據光源在第一區以及第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為特定類型光源。判斷單元211根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷該對象的該對象影像在該影像的成像位置。也就是說，判斷單元211根據第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷所接收到的光源才是要追蹤的對象后，據以較精確的判斷該對象的該對象影像在該影像的成像位置。判斷單元211可由硬件或軔體方式來實施。舉例來說，其可以為一獨立的電路，與影像感測芯片205—起設置于電路板213上，但也可以將一判斷程序寫入光學追蹤裝置200的主控制器中(未繪示)，甚至可寫入影像感測芯片205與影像感測機制共享同一硬件。底下將詳細描述判斷單元211如何根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量來判斷那一個才是要追蹤的對象的示范性例子。若自一待判斷光源接收到的光只有紅外光成份，則此光因為在第一區和第二區皆可通過，因此形成的光量其差異將會在一臨界值以下，故第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量差異也會相對應的在一臨界值以下，因此判斷單元211可判斷其為一紅外光光源，可能便是所欲追蹤的對象。相反的，若欲追蹤所發出的光完全無紅外光成份，則在只能讓紅外光通過的第一區將不會產生光量，而在第二區則會產生光量，因此判斷單元211可根據第一區影像區域以及該第二區影像區域是否有產生光量據以判斷此光源應不是所欲追蹤的對象，或者根據其光量差異大于一臨界值判斷此光源應不是所欲追蹤的對象。也就是說，若判斷單元211可于對象影像在第一 /第二影像區域所產生的光量差異小于一臨界值時，判斷該對象影像為一真實影像，并根據該對象影像于該影像的成像位置計算該對象的一位置信息。此外，若所欲追蹤的對象除了紅外光外亦會包含微量的其它光，則通過臨界值的設定，亦可判斷出是否為欲追蹤的對象，舉例來說，可通過實驗歸納出一臨界值，當第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量差異在此臨界值下時，即使待判斷的光源有包含紅外光外的其它成份的光，亦可將所測光源判斷成欲追蹤的對象。因此本發明的運用范圍不限制只能判斷純紅外光以及無紅外光的光源。此外，在一實施例中，影像感測芯片205掃描影像的方案與濾光元件207中第一區以及第二區的方向垂直，亦即圖2中的X方向，這樣能同時掃瞄到對應第一區和第二區的影像以計算光源在不同區域產生的光量。此外，影像感測芯片205每次掃瞄時均會以一掃瞄區域A來掃瞄，但若某一區域的噪聲光源分布較密，則單次掃瞄區域A過大可能會造成計算上的繁瑣或判斷上的錯誤。相反地，若某一區域的噪聲光源較稀疏，則單次掃瞄區域A過小可能便需要掃瞄多次才能判斷出欲追蹤的對象，造成計算的負荷以及功率的損耗。因此，于一實施例中影像感測芯片205可感測一影像中的光源數量，并根據數量調整掃瞄的頻率或單次掃瞄的區域大小，藉此發揮更好的效能。請留意圖2中的光學追蹤裝置200亦可僅作為一光源辨識裝置，亦即只辨識出所測試的光源是否為特定類型光源(紅外光或噪聲光)，而不進行后續的對象追蹤動作。當作為光源辯識裝置使用時，甚至可不需要影像感測芯片205，亦即根據本發明的光源辯識裝置可僅包含一濾光元件以及一判斷單元。濾光元件包含至少一第一區以及至少一第二區。第一區僅可讓紅外光通過，而第二區可讓紅外光以及具有其它頻率的光通過。判斷單元用以根據光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。利用影像感測芯片提供影像為讓判斷單元判斷待測光源在第一區以及第二區所形成光量的一種方式，但只要能達到此功能的機制，均應在本發明所包含的范圍內。根據前述的實施例，可歸納出一光源辨識方法。圖5繪示了根據本發明實施例的光源辨識方法流程圖，其包含了以下步驟:步驟501將一濾光元件區分成至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有該特定頻率的光(即先前所述的紅外光)通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過。步驟503根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源(例如，可判斷其為具有可發出特定頻率的光源或是其它類型的光源)。其它詳細的步驟依據前述實施例均可推得，故在此不再贅述。經由前述實施例，使用簡單的結構便可判斷出光源的類型，進而精確的追蹤對象。此外，使用影像感測芯片時，通過調整影像掃瞄的頻率和掃瞄面積，可讓判斷光源類型的動作更有效率。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。凡在本發明的精神和原則內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含: 濾光元件，包含一第一區以及一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及 判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。
2.如權利要求1所述的光源辨識裝置，其中該判斷單元根據該光源的光在該第一區以及該第二區所形成的光量的差異與一臨界值的關系來判斷該光源是否是該特定類型光源。
3.如權利要求1所述的光源辨識裝置，其中該判斷單元根據該光源的光在該第一區或該第二區是否有形成光量來判斷該光源是否是該特定類型光源。
4.如權利要求1所述的光源辨識裝置，其中該光源僅發出具有該特定頻率的光。
5.如權利要求4所述的光源辨識裝置，其中具有該特定頻率的光是紅外光。
6.如權利要求 1所述的光源辨識裝置，其中該第一區以及該第二區在該濾光元件上呈現棋盤狀排列。
7.如權利要求1所述的光源辨識裝置，其中該第一區以及該第二區在該濾光元件上呈現條狀排列。
8.如權利要求1所述的光源辨識裝置，更包含: 影像感測芯片，用以掃瞄影像以讓該判斷單元計算該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量。
9.如權利要求8所述的光源辨識裝置，其中該影像感測芯片掃瞄的方向與該第一區以及該第二區垂直。
10.如權利要求8所述的光源辨識裝置，其中該影像感測芯片更用來感測一影像中的光源數量，并根據該數量調整掃瞄的頻率或單次掃瞄的區域大小。
11.一種光學追蹤裝置，用以追蹤一對象，該對象可提供具有一特定頻率的光，該光學追蹤裝置包含: 機殼; 透鏡，位于該機殼上； 影像感測芯片，用以通過該透鏡擷取包含該對象的對象影像的至少一影像； 濾光元件，包含至少一第一區以及至少一第二區，光線通過該第一區與該第二區分別在該影像感測芯片所取得該影像中產生一第一區影像區域以及一第二區影像區域，其中該第一區僅可讓具有該特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及 判斷單元，用以根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量，來判斷該對象的該對象影像在該影像的成像位置。
12.如權利要求11所述的光學追蹤裝置，其中該判斷單元于該對象影像在該第一/第二影像區域所產生的光量差異小于一臨界值時，判斷該對象影像為一真實影像，并根據該對象影像在該影像的成像位置計算該對象的一位置信息。
13.如權利要求11所述的光學追蹤裝置，該判斷單元根據根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域的光量的差異與一臨界值的關系來判斷該對象的該對象影像在該影像的成像位置。
14.如權利要求11所述的光學追蹤裝置，該判斷單元根據該第一區影像區域以及該第二區影像區域是否有形成光量來判斷該對象的該對象影像在該影像的成像位置。
15.如權利要求11所述的光學追蹤裝置，其中該光源僅發出具有該特定頻率的光。
16.如權利要求15所述的光學追蹤裝置，其中具有該特定頻率的光是為紅外光。
17.如權利要求11所述的光學追蹤裝置，其中該第一區以及該第二區在該濾光元件上呈現棋盤狀排列。
18.如權利要求17所述的光學追蹤裝置，其中該濾光元件上設置在該影像感測芯片上。
19.如權利要求11所述的光學追蹤裝置，其中該第一區以及該第二區在該濾光元件上呈現條狀排列。
20.如權利要求19所述的光學追蹤裝置，其中該濾光元件上設置在該透鏡或該影像感測芯片上。
21.如權利要求19所述的光學追蹤裝置，其中該影像感測芯片掃瞄影像的方向與該第一區以及該第二區垂直。
22.如權利要求19所述的光學追蹤裝置，該影像感測芯片更感測一影像中的光源的數量，并根據該數量調整掃瞄的頻率 或單次掃瞄的區域大小。
23.一種光源辨識方法，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識方法包含: 將一濾光元件區分成至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。
24.如權利要求23所述的光源辨識方法，更包含:根據該光源的光在該第一區以及該第二區所形成的光量的差異與一臨界值的關系來判斷該光源是否為該特定類型光源。
25.如權利要求23所述的光源辨識方法，更包含:根據該光源的光在該第一區或該第二區所是否有形成光量來判斷該光源是否為該特定類型光源。
26.如權利要求23所述的光源辨識方法，其中該光源僅發出具有該特定頻率的光。
27.如權利要求26所述的光源辨識方法，其中具有該特定頻率的光是為紅外光。
28.如權利要求23所述的光源辨識方法，其中該第一區以及該第二區在該濾光元件上呈現條狀排列，該光源辨識方法更包含: 掃瞄至少一影像以計算該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，其中掃瞄的方向與該第一區以及該第二區垂直。
29.如權利要求28所述的光源辨識方法，更包含: 感測一影像中的光源的數量，并根據該數量調整掃瞄的頻率或單次掃瞄的區域大小。
30.一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含: 影像感測芯片，具有一影像感測數組，該影像感測數組包含至少一第一區以及至少一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及 判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光 源。
全文摘要
本發明公開了一種光源辨識裝置，可用以辨識一光源是否為一特定類型光源，該光源辨識裝置包含一濾光元件，包含一第一區以及一第二區，其中該第一區僅可讓具有一特定頻率的光通過，而該第二區可讓具有該特定頻率的光以及具有其它頻率的光通過；以及一判斷單元，用以根據該光源在該第一區以及該第二區所形成的光量，來判斷該光源是否為該特定類型光源。
文檔編號G01J1/00GK103196551SQ20121000562
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者梁家鈞, 黃昭薦, 黃啟揚, 程瀚平 申請人:原相科技股份有限公司