專利名稱：非接觸式鼠標裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鼠標裝置及其操作方法，特別涉及一種非接觸式鼠標裝置及其操 作方法。
背景技術(shù)：
計算機輸入裝置是使用者與計算機之間溝通的橋梁，例如鍵盤或鼠標都是常見的 計算機輸入裝置。使用者可以利用鼠標進行點擊按鍵、卷動畫面及移動光標等功能，而筆記 型計算機的觸控板可以用來當作鼠標，具有類似的功能。有些大型交互式或3D(3dimenSi0nS)虛擬實境操作會以電子數(shù)據(jù)手套或以特殊 裝置來仿真鍵盤及鼠標進行操作，但花費成本高昂，且因為需要戴上電子數(shù)據(jù)手套或其它 特殊裝置，讓使用者感到不便。而且不論是哪種形式的鼠標，使用者手部移動的距離與光標移動的距離成正比。 所以光標要從屏幕的一端移動到另一端時，往往非常費時費力。而且如果操作的計算機應(yīng) 用程序需要常常來來回回大幅度的移動光標時，更是讓使用者感到不方便。

發(fā)明內(nèi)容
為改善上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的一目的在于提供一種非接觸式鼠標操作方法。為改善上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的又一目的在于提供一種非接觸式鼠標裝置。為達到上述本發(fā)明的一目的，本發(fā)明提供的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于， 包含下列步驟A.利用一影像傳感器擷取一原始影像；B.對該原始影像進行調(diào)整，以得到一調(diào)整影像；C.檢測出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影像；D.對該運動影像定義出一鼠標區(qū)；E.對該鼠標區(qū)定義出至少一個的移動速度區(qū)；F.找出該運動影像的一尖端位置；及G.執(zhí)行該尖端位置所在的該移動速度區(qū)的動作。上述的非接觸式鼠標操作方法，其中，該步驟B包含bl.調(diào)整該原始影像的大小為適合演算大??；b2.對該原始影像進行色彩轉(zhuǎn)換；及
b3.濾除點狀噪聲。上述的非接觸式鼠標操作方法，其中，該步驟b2由全彩24bit RGB降為灰階8bit Gray Level0上述的非接觸式鼠標操作方法，其中，該步驟b3為通過影像低通濾波器濾除點狀噪聲。 上述的非接觸式鼠標操作方法，其中，該運動影像為手勢影像，該尖端位置為指 尖。上述的非接觸式鼠標操作方法，其中，該步驟C為利用影像差分計算出該調(diào)整影 像內(nèi)的運動影像。上述的非接觸式鼠標操作方法，其中，該移動速度區(qū)包含啟動區(qū)、正常移動區(qū)、慢 速移動區(qū)或快速移動區(qū)。上述的非接觸式鼠標操作方法，其中，該影像傳感器為一網(wǎng)絡(luò)攝影機。為達到上述本發(fā)明的又一目的，本發(fā)明提供的非接觸式觸控板裝置，應(yīng)用于一影 像傳感器，其特征在于，包含一影像傳感器驅(qū)動單元，電連接至該影像傳感器；—運動影像辨識單元，電連接至該影像傳感器驅(qū)動單元；及一鼠標驅(qū)動單元，電連接至該運動影像辨識單元，其中，該影像傳感器擷取一原始影像后，傳送至該影像傳感器驅(qū)動單元以轉(zhuǎn)換成 一影像電信號，再將該影像電信號傳送至該運動影像辨識單元處理成為一調(diào)整影像并檢測 出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影像；該運動影像辨識單元對該運動影像定義出一鼠標區(qū)；該運動影像辨識單元對該鼠標區(qū)定義出至少一個的移動速度區(qū)；及該運動影像辨識單元找出該運動影像的一尖端位置，以送出對應(yīng)該尖端位置所在 的該移動速度區(qū)的鼠標仿真信號至該鼠標驅(qū)動單元，以控制鼠標光標。上述的非接觸式鼠標裝置，其中，該運動影像為手勢影像，該尖端位置為指尖。上述的非接觸式鼠標裝置，其中，該影像傳感器為一網(wǎng)絡(luò)攝影機。上述的非接觸式鼠標裝置，其中，該移動速度區(qū)包含啟動區(qū)、正常移動區(qū)、慢速移 動區(qū)或快速移動區(qū)。本發(fā)明的有益功效在于，本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置及其操作方法是 利用網(wǎng)絡(luò)攝影機加上個人計算機即可完成。以手勢憑空操作虛擬的鼠標，以移動計算機顯 示器上的光標。操作者不限定膚色、背景復(fù)雜度、衣物服飾。操作者不須手持特殊色彩、圖 案的對象、不須手持發(fā)光裝置或穿戴電子數(shù)據(jù)手套即可徒手操作。且本發(fā)明的非接觸式鼠 標裝置及其操作方法可非定速移動，可由使用者依手勢位置自由決定光標移動快慢，加快 定位時間及提升定位精度。以下結(jié)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為本發(fā)明的非接觸式鼠標操作方法流程圖；圖2為影像差分法示意圖；圖3(a)為本發(fā)明的移動速度區(qū)位置范例圖；圖3(b)為本發(fā)明的移動速度區(qū)位置范例圖；圖4為本發(fā)明預(yù)設(shè)的鼠標區(qū)位置圖；圖5為本發(fā)明執(zhí)行移動速度區(qū)的動作的流程圖；圖6為本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置方塊圖7為本發(fā)明的找出尖端位置示意圖；圖8為本發(fā)明的移動速度區(qū)位置范例圖。其中，附圖標記步驟SlO S60目前幀灰階影像I2前一幀灰階影像Il第一二值化影像13前二幀灰階影像IO第二二值化影像14第三二值化影像15鼠標區(qū)56屏幕58步驟S602 S62O非接觸式鼠標裝置30影像傳感器10影像傳感器驅(qū)動單元32運動影像辨識單元34鼠標驅(qū)動單元38顯示器40鼠標 20啟動區(qū)68正常移動區(qū)64慢速移動區(qū)66快速移動區(qū)6具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置及其操作方法是利用網(wǎng)絡(luò)攝影機(webcam)加上個人 計算機即可完成。以手勢憑空操作虛擬的鼠標，以移動計算機顯示器上的光標。操作者不 限定膚色、背景復(fù)雜度、衣物服飾。操作者不須手持特殊色彩、圖案的對象、不須手持發(fā)光裝 置或穿戴電子數(shù)據(jù)手套即可徒手操作。且本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置及其操作方法可非定 速移動，可由使用者依手勢位置自由決定光標移動快慢，加快定位時間及提升定位精度。請參考圖1，其為本發(fā)明的非接觸式鼠標操作方法流程圖。首先步驟S 10擷取一 原始影像，利用一影像傳感器(例如一網(wǎng)絡(luò)攝影機webcam)擷取一原始影像。接著步驟S20 對該原始影像進行調(diào)整，以得到一調(diào)整影像。繼之步驟S30檢測出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影 像(例如手勢影像)。接著步驟S40對該運動影像定義出一鼠標區(qū)。然后步驟S45對該鼠 標區(qū)定義出至少一個的移動速度區(qū)(容后詳述)。繼之，步驟S50找出該運動影像的一尖端 位置。假如是手勢影像，則該尖端位置為指尖。最后，步驟S60執(zhí)行該尖端位置所在的該移 動速度區(qū)的動作(容后詳述)。
在上述流程中，該步驟S20包含調(diào)整該原始影像的大小為適合演算大小、對該原 始影像進行色彩轉(zhuǎn)換(例如由全彩24bit RGB降為灰階8bit Gray Level)以及濾除點狀 噪聲。濾除點狀噪聲的方法可為通過影像低通濾波器(Image Low Pass Filter)。再者，該些移動速度區(qū)包含啟動區(qū)、正常移動區(qū)、慢速移動區(qū)及快速移動區(qū)。使用 者可自由設(shè)定該鼠標區(qū)的大小范圍以及在該鼠標區(qū)內(nèi)劃分出該啟動區(qū)、該正常移動區(qū)、該 慢速移動區(qū)以及該快速移動區(qū)。 圖4所示為預(yù)設(shè)的該鼠標區(qū)56的位置。圖8、圖3(a)及圖3(b)所示為該啟動區(qū) 68、該正常移動區(qū)64、該慢速移動區(qū)66以及該快速移動區(qū)62的位置的范例圖。其中圖3 (a) 的手勢為水平移動；圖3(b)的手勢為垂直移動。上述步驟S30檢測出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影像利用影像差分計算出來。請參考圖 2，其為影像差分法示意圖。而為求得較佳的結(jié)果，在此利用連續(xù)三幀影像以計算出該運動 影像。首先將一目前幀灰階影像12減去一前一幀灰階影像II，以得到一第一灰階影像(未 圖標)。設(shè)立一第一灰階門坎值(First gray level threshold)后，將該第一灰階影像大于 或等于該第一灰階門坎值的部分設(shè)定為亮點，小于該第一灰階門坎值的部分則設(shè)為暗點， 以得到一第一二值化影像13。接著將該前一幀灰階影像Il減去一前二幀灰階影像10，以得 到一第二灰階影像(未圖標)。設(shè)立一第二灰階門坎值(Second gray level threshold) 后，將該第二灰階影像大于或等于該第二灰階門坎值的部分設(shè)定為亮點，小于該第二灰階 門坎值的部分則設(shè)為暗點，以得到一第二二值化影像14。最后將該第一二值化影像13與該 第二二值化影像14進行交集(AND)運算，即可得到一第三二值化影像15。該第三二值化影 像15即為本發(fā)明方法真正處理的運動影像。請參考圖7，其為本發(fā)明的找出尖端位置示意圖，旨在說明該步驟S50。圖7假設(shè)該 運動影像是手勢影像，則該尖端位置為指尖。當動量在適當大小時，表示只有手部在移動， 而非無意識大動作或輕微移動，則開始尋找指尖位置，由左而右、由上而下進行搜尋。如果 找不到指尖或手靜止超過一段時間，則停止鼠標的一追蹤模式并結(jié)束動作。請參考圖5，其為本發(fā)明執(zhí)行移動速度區(qū)的動作的流程圖，旨在說明前述步驟 S60 (執(zhí)行移動速度區(qū)的動作的流程)。假設(shè)該運動影像是手勢影像，則該尖端位置為指尖。 首先步驟S602判斷該尖端位置(指尖)是否在該鼠標區(qū)，若否，則進入步驟S604設(shè)定該追 蹤模式為關(guān)閉(Off)并且結(jié)束；該尖端位置(指尖)若是在該鼠標區(qū)，則進入步驟S606以 判斷該尖端位置(指尖)是否在該啟動區(qū)，若是，則進入步驟S608設(shè)定該追蹤模式為開啟 (On)。不管該尖端位置(指尖)是否在該啟動區(qū)，接著都進入步驟S610，判斷該追蹤模式的 狀態(tài)。若該追蹤模式為Off則結(jié)束；若該追蹤模式為On則進入步驟S612核對區(qū)域。核對 該尖端位置(指尖)是在該正常移動區(qū)或是該慢速移動區(qū)或是該快速移動區(qū)。若該尖端位置(指尖)是在該正常移動區(qū)，則進入步驟S614(亦即移動距離一倍 方式操作)，即一光標在一屏幕上顯示移動的距離為該尖端位置(指尖)移動距離的一倍 (亦即等速)并且同向。最后進入步驟S620，即該光標在該尖端位置(指尖)移動后在該 屏幕上顯示的位置為該光標目前的位置加上該光標在該屏幕上顯示移動的距離并且同向。 其結(jié)果等同使用者使用一鼠標操控該光標而操控的速度為正常速度。若該尖端位置(指尖)是在該慢速移動區(qū)，則進入步驟S616(亦即移動距離一半 方式操作)，即一光標在一屏幕上顯示移動的距離為該尖端位置(指尖)移動距離的一半并且同向。最后進入步驟S620，即該光標在該尖端位置(指尖)移動后在該屏幕上顯示的位 置為該光標目前的位置加上該光標在屏幕上顯示移動的距離并且同向。其結(jié)果等同使用者 使用一鼠標手部滑動了較長的距離而該光標移動較緩慢，適合需精確定位該光標時使用。若該尖端位置(指尖)是在該快速移動區(qū)，則進入步驟S618(亦即移動距離兩倍方式操作)，即一光標在一屏幕上顯示移動的距離為該尖端位置(指尖)移動距離的兩倍并 且同向。最后進入步驟S620，即該光標在該尖端位置(指尖)移動后在該屏幕上顯示的位 置為該光標目前的位置加上該光標在該屏幕上顯示移動的距離并且同向。其結(jié)果等同使用 者使用一鼠標手部滑動了較短的距離而光標移動較迅速，適合該光標需迅速移動時使用。舉例來說，若該尖端位置(指尖)移動到該慢速移動區(qū)右側(cè)時，則該光標會慢慢向 右移動；若該尖端位置(指尖)移動到該快速移動區(qū)左側(cè)時，則該光標會快速向左移動。當 該光標移動到指定位置時，使用者只要停止移動該尖端位置(指尖)一秒鐘，則結(jié)束該追蹤 模式，即該追蹤模式為Off。上述該光標在該屏幕上顯示移動的距離與該尖端位置(指尖) 移動距離的倍數(shù)可被使用者設(shè)定。停止移動該尖端位置(指尖)造成結(jié)束該追蹤模式的停 止時間間隔不限定為一秒鐘，使用者亦可視需求設(shè)定之。且該些移動速度區(qū)并不限定只有 一個正常移動區(qū)、一個慢速移動區(qū)以及一個快速移動區(qū)，使用者可視需求設(shè)定之。請參考圖6，其為本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置方塊圖。本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置 30應(yīng)用于一影像傳感器10(例如一網(wǎng)絡(luò)攝影機webcam)。該非接觸式鼠標裝置30包含一 影像傳感器驅(qū)動單元32、一運動影像辨識單元34及一鼠標驅(qū)動單元38。該影像傳感器10 電連接至該影像傳感器驅(qū)動單元32。該運動影像辨識單元34電連接至該影像傳感器驅(qū)動 單元32及該鼠標驅(qū)動單元38。其中，該影像傳感器10擷取一原始影像(未圖標)后，傳送 至該影像傳感器驅(qū)動單元32以轉(zhuǎn)換成一影像電信號(未圖標)。再將該影像電信號傳送至 該運動影像辨識單元34處理成為一調(diào)整影像(未圖標)并檢測出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影 像(例如手勢影像，未圖標)。該運動影像辨識單元34對該運動影像定義出一鼠標區(qū)(未 圖標)。該運動影像辨識單元34對該鼠標區(qū)定義出至少一個的移動速度區(qū)(未圖標)。該 運動影像辨識單元34找出該運動影像的一尖端位置(未圖標)。最后，執(zhí)行該尖端位置所 在的該移動速度區(qū)的動作。即該運動影像辨識單元34傳送一鼠標仿真信號(未圖標)給 該鼠標驅(qū)動單元38，以在一顯示器40上顯現(xiàn)一光標(未圖標)的移動。如此，將有如使用 者使用一鼠標20操作該顯示器40上的該光標。上述將該影像電信號傳送至該運動影像辨識單元34處理成為一調(diào)整影像包含 調(diào)整該原始影像的大小為適合演算大小、對該原始影像進行色彩轉(zhuǎn)換(例如由全彩24bit RGB降為灰階8bit Gray Level)以及濾除點狀噪聲。濾除點狀噪聲的方法可為通過影像低 通濾波器(Image Low Pass Filter)。該些移動速度區(qū)包含啟動區(qū)(未圖示)、正常移動區(qū) (未圖示)、慢速移動區(qū)(未圖示)及快速移動區(qū)(未圖示)。在本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置30中，可由使用者自由設(shè)定該鼠標區(qū)的大小范圍 以及在該鼠標區(qū)內(nèi)劃分出該啟動區(qū)、該正常移動區(qū)、該慢速移動區(qū)及該快速移動區(qū)(預(yù)設(shè) 的該鼠標區(qū)的位置如圖4所示。圖8、圖3(a)及圖3(b)所示為該啟動區(qū)68、該正常移動區(qū) 64、該慢速移動區(qū)66以及該快速移動區(qū)62的位置的范例圖。其中圖3(a)的手勢為水平移 動；圖3(b)的手勢為垂直移動)。其中檢測出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影像指利用影像差分計 算出來。
本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置及其操作方法利用網(wǎng)絡(luò)攝影機(webcam)加上個人計 算機即可完成。以手勢憑空操作虛擬的鼠標，以移動計算機顯示器上的光標。操作者不限 定膚色、背景復(fù)雜度、衣物服飾。操作者不須手持特殊色彩、圖案的對象、不須手持發(fā)光裝置 或穿戴電子數(shù)據(jù)手套即可徒手操作。且本發(fā)明的非接觸式鼠標裝置及其操作方法可非定速 移動，可由使用者依手勢位置自由決定光標移動快慢，加快定位時間及提升定位精度。
當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
一種非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，包含下列步驟A.利用一影像傳感器擷取一原始影像；B.對該原始影像進行調(diào)整，以得到一調(diào)整影像；C.檢測出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影像；D.對該運動影像定義出一鼠標區(qū)；E.對該鼠標區(qū)定義出至少一個的移動速度區(qū)；F.找出該運動影像的一尖端位置；及G.執(zhí)行該尖端位置所在的該移動速度區(qū)的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，該步驟B包含 bl.調(diào)整該原始影像的大小為適合演算大?。籦2.對該原始影像進行色彩轉(zhuǎn)換；及 b3.濾除點狀噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，該步驟b2由全彩24bit RGB 降為灰階 8bit Gray Level。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，該步驟b3為通過影像 低通濾波器濾除點狀噪聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，該運動影像為手勢影 像，該尖端位置為指尖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，該步驟C為利用影像差 分計算出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，該移動速度區(qū)包含啟 動區(qū)、正常移動區(qū)、慢速移動區(qū)或快速移動區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式鼠標操作方法，其特征在于，該影像傳感器為一網(wǎng) 絡(luò)攝影機。
9.一種非接觸式鼠標裝置，應(yīng)用于一影像傳感器，其特征在于，包含 一影像傳感器驅(qū)動單元，電連接至該影像傳感器；一運動影像辨識單元，電連接至該影像傳感器驅(qū)動單元；及 一鼠標驅(qū)動單元，電連接至該運動影像辨識單元，其中，該影像傳感器擷取一原始影像后，傳送至該影像傳感器驅(qū)動單元以轉(zhuǎn)換成一影 像電信號，再將該影像電信號傳送至該運動影像辨識單元處理成為一調(diào)整影像并檢測出該 調(diào)整影像內(nèi)的運動影像；該運動影像辨識單元對該運動影像定義出一鼠標區(qū)； 該運動影像辨識單元對該鼠標區(qū)定義出至少一個的移動速度區(qū)；及 該運動影像辨識單元找出該運動影像的一尖端位置，以送出對應(yīng)該尖端位置所在的該 移動速度區(qū)的鼠標仿真信號至該鼠標驅(qū)動單元，以控制鼠標光標。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非接觸式鼠標裝置，其特征在于，該運動影像為手勢影像， 該尖端位置為指尖。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非接觸式鼠標裝置，其特征在于，該影像傳感器為一網(wǎng)絡(luò)攝 影機。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非接觸式鼠標裝置，其特征在于，該移動速度區(qū)包含啟動 區(qū)、正常移動區(qū)、慢速移動區(qū)或快速移動區(qū)。
全文摘要
一種非接觸式鼠標裝置及其操作方法，該裝置包含一影像傳感器驅(qū)動單元，電連接至該影像傳感器；一運動影像辨識單元，電連接至該影像傳感器驅(qū)動單元；及一鼠標驅(qū)動單元，電連接至該運動影像辨識單元。該方法是利用一影像傳感器擷取一原始影像并進行調(diào)整以得到一調(diào)整影像；檢測出該調(diào)整影像內(nèi)的運動影像；對該運動影像定義出一鼠標區(qū)；對該鼠標區(qū)定義出至少一個的移動速度區(qū)；找出該運動影像的一尖端位置；最后，執(zhí)行該尖端位置所在的該移動速度區(qū)的動作。本發(fā)明是利用網(wǎng)絡(luò)攝影機加上個人計算機即可完成。以手勢憑空操作虛擬的鼠標，以移動計算機顯示器上的光標。且本發(fā)明可非定速移動，可由使用者依手勢位置自由決定光標移動快慢。
文檔編號G06F3/038GK101840275SQ200910128450
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者許哲豪, 陳水來 申請人:玴榮科技股份有限公司