专利名称：手持摄影机的光标定位方法
技术领域：
本发明与计算机的光标定位有关，特别与以影像对比方式感测手部运动的 光标定位技术有关。
背景技术：
个人计算机早已全面釆用图形使用者接口 (GUI, Graphical User Interface)的操作系统，在该种使用者接口中，主要借由光标的移动以进行各项操作，而 光标通常以鼠标控制其移动。一般鼠标必须在固定的平面(通常为桌面)上使用，但在某些特定场合中确 有无法使用鼠标的困扰，例如在进行演示的场合中，主讲人通常通过笔记型计 算机操作演示软件(如PowerPoint)播放投影片，主讲人通常持用镭射指引器 (laser pointer)在讲台上讲解投影片的内容，难以直接操作播放投影片的计算机， 在多数情况下，主讲人需通过另一位人员操作该计算机，但此种不仅需要主讲 人与计算机操作者全程不断地以手势、姿势(如点头)或言语协调投影片档案的 操作，除跳页的例行性操作以外，主讲人难以指挥计算机操作者进行需以光标 点选的操作，例如在投影片中点选超级链接(hyperlink)功能，或选取部分文字使其以反白呈现等等。目前巿面上虽已有结合镭射指引器与摇动控制式鼠标的产品，可令主讲者 所手持的镭射指引器也具有光标控制功能，该种摇动控制鼠标虽不需借由固定 平面来操作，但其因是利用加速度计感应手部的运动，而每一个操作者的手部 运动模式都大不相同，故加速度计的灵敏度设定难以符合所有操作者的手部运 动模式，且其所感应的为加速度而非速度，也难以完全对应地反应手部的动作。 更严重的，由于手持装置(镭射指引器)在三维空间下自由运动，其立体性的运 动也难以正确地转化为光标在二维平面的移动，造成使用者对于光标移动方向 的控制上产生极大的困难。因此该类采用加速度感应的光标定位产品难以精确 地控制光标的移动，经常发生移动过度、移动不足及方向失准的情况，有必要 再加以进一步改良。发明内容有鉴于此，本发明的主要目的，在于提供一种手持摄影机的光标定位方法， 其可供使用者在三维空间中以手部运动控制光标移动，使手部的动作可精确地 反应在光标的移动上，使光标的移动更为精确。为达成上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种手持摄影机的游标光标定位方法，包括a、 以手持摄影机拍摄连续影像；b、 自该连续影像中的第N影像中选取特征点；c、 自在该第N影像后的第(N+l)影像中搜寻相同的特征点；d、 当有觅得相同特征点时，计算该特征点在该第N影像及第(N+1)影像中 的位置变化；e、 依据该特征点的位置变化量而改变光标的位置；f、 当未在该第(N+l)影像中觅得相同特征点时，即在该第(N+l)影像中重 新选取特征点；g、 在步骤f之后，以N^N+1重复步骤c f。本发明以自由摄影机拍摄定置物，以侦测使用者的手部运动，进而控制光 标的位移，可完全避免公知加速度感应方式所产生定位不准的困扰，本发明以 二维影像中特征点的移动作为光标在二维画面中的位移依据，使光标的定位更 为精准。
图l为本发明的手持摄影机的立体示意图； 图2为本发明的整体系统连接框图； 图3为本发明的光标定位方法流程图；图4为本发明在拍摄影像中所选取的特征点在两连续影像中的相对位置变化示意图；图5为光标在显示器画面中的位移示意图。 附图标记说明A 特征点1手持摄影机11壳体12数字摄影析13镭射指引器14按键2 计算机主机3显示器S1 S7步骤31 ，32光标41第一影像42第二影像具体实施方式
现就本发明的较佳实施例，配合附图，详细说明如后。首先请参阅图1,其为本发明的手持摄影机的立体示意图，该手持摄影机1为将数字摄影机12装设在适于手持的壳体11内，该壳体ll较佳可为长形体， 特别较佳地可与镭射指引器13装设在同一壳体11内，并令该镭射指引器13 的发光体与该数字摄影机12的镜头都位于壳体11的同一端面上，如此可使手 持摄影机1兼具有镭射指引的功能，更有利于使用者的操作，但该数字摄影机 12与镭射指引器13仅共同装设在同一壳体11内，两者独立运作与控制。该壳 体ll的表面另设有复数按键14,以供使用者进行操作。续请参阅图2，手持摄影机l电连接于计算机主机2，以作为该计算机主机 2的输入装置，且该计算机主机2另电连接作为输出装置的显示器3，手持摄影 机1与计算机主机2之间可釆用有线或无线方式连接，有线连接较佳可用通用 序列总线(USB)接口，无线连接则可较佳地选用蓝牙(Bluetooth)接口，但并不 以此为限，本领域技术人员另也可选用其它适合的有线或无线通讯接口。通过
该通讯接口 ，手持摄影机1将其所摄得的数字化影像数据传送至计算机主机2， 由计算机主机2借由对该连续影像的判别，计算出使用者对手持摄影机1的动 作，进而使显示器3上的光标产生相对位移。续请参阅图3，其为本发明的光标定位方法流程图，步骤S1:首先以手持 摄影机1拍摄现场场景的连续影像，该连续影像为使用者持用手持摄影机1所 随机拍摄，不限定方向及目标，影像内容也无任何限制，例如位于现场的人物、 桌椅、门窗、布幔、窗帘、墙角、壁画、盆景等等；步骤S2:接着，自第N影 像中选取特征点，如自该连续影像的任一静态第一影像中选取一个或一个以上 的特征点，该特征点可为单一像素或复数个相邻像素的组合，特征点选取于该 影像中对比(contrast)或亮度(brightness)最强的一个或复数个区块，特征点选取 完成后，即记录该特征点的图像及其在影像中的位置;步骤S3:然后，自第(N+l) 影像中搜寻相同的特征点，例如在紧接在第一影像之后的第二影像中搜寻相同 的特征点；步骤S4:是否有觅得相同特征点？当有至少一个相同特征点出现在 第二影像中时，执行步骤S5:计算该特征点在第N及第(N+1)影像中的位置变 化，例如计算该特征点在第一影像及第二影像中的位置变化，该特征点的位置 变化代表手持摄影机l有所移动，因而造成特征点在影像中的移动；步骤S6: 最后依据该位置变化而改变光标位置，例如依据该特征点的位置变化而改变显 示器3画面中的光标位置，此光标位置改变包括方向及距离等两个基本因子。 而在步骤S4中，当因使用者对手持摄影机1的动作过于剧烈或所选取的特征点 并非定置物，而无法在第二影像中觅得相同的特征点时，执行步骤S7: N=N+1， 即放弃原在第一影像中所选取的特征点，而将该第二影像作为参考影像，在该 第二影像中另行选取新特征点，并在第三影像中搜寻相同特征点，即重复步骤 S2至S4，直至苋得相同特征点再执行步骤S5及S6。图4所示为同一特征点在两影像中位置变化关系示意图，实线框为第一影 像41,虛线框为第二影像42， A点为在第一影像41中所选取的特征点，A点 在第一影像的直角坐标为Och力)，因手持摄影机l的移动，使得A点在第二影 像42中的坐标变为(X2j2),故A点的位移量为(Oc广^),(力，))，其中x轴分 量为负值时，表示手持摄影机1向左方移动(如图4所示)，若X轴分量为正值时表示向右移动；y轴分量为正值时表示向上移动(如图4所示)，y轴分量为负 值时表示向下移动，故在图4所示的状态，表示手持摄影机1向左上方移动。在计算出手持摄影机1的移动量后，即可使显示器3画面中的光标产生对 应的位移，如图5所示，假设光标31为原始位置，也即在图4中的第一影像 41所在时点的位置，因在第二影像42中侦测出手持摄影机1向左上方移动 (0d-;c2),(力-》))的距离，故光标即对应移动至32所示的位置，图中所示虽是 以拍摄影像第一影像41、第二影像42与显示器3画面为1: l的对应关系，但 光标在显示器3画面中位移量仍可依实际需要而改用其它比例关系，即光标在显示器3画面中的位移量也可为(flOd-X2)，fl(力-力))，"即为比例数，可为大于零的任何数值，可视手持摄影机1与主要场景(背景)的距离，以及使用者个人 的动作习惯而加以调整。如前所述，本发明以自由摄影机拍摄定置物，以侦测使用者的手部运动，进而控制光标的位移，可完全避免公知加速度感应方式所产生定位不准的困扰， 本发明以二维影像中特征点的移动作为光标在二维画面中的位移依据，使光标 的定位更为精准。以上所述仅为本发明的较佳实施例的具体说明，非用以局限本发明的专利 范围，所有运用本发明技术思想的等效变换，均应属专利保护范围内。
权利要求
1、一种手持摄影机的光标定位方法，其特征在于，包括a、以手持摄影机拍摄连续影像；b、自该连续影像中的第N影像中选取特征点；c、自在该第N影像后的第(N+1)影像中搜寻相同的特征点；d、当有觅得相同特征点时，计算该特征点在该第N影像及第(N+1)影像中的位置变化；e、依据该特征点的位置变化量而改变光标的位置；f、当未在该第(N+1)影像中觅得相同特征点时，即在该第(N+1)影像中重新选取特征点；g、在步骤f之后，以N＝N+1重复步骤c～f。
2、 如权利要求l所述的手持摄影机的光标定位方法，其特征在于，所述步 骤b中所选取的该特征点为一个。
3、 如权利要求l所述的光标定位方法，其特征在于，所述步骤b中所选取 的该特征点为 一 个或 一 个以上。
4、 如权利要求l所述的手持摄影机的光标定位方法，其特征在于，所述特 征点选取影像中对比或亮度最强的区块。
5、 如权利要求l所述的手持摄影机的光标定位方法，其特征在于，所述手 持摄影机为设在长形壳体内的数字摄影机。
全文摘要
一种手持摄影机的光标定位方法，借由附加于手持装置的摄影机拍摄连续影像以感测手持装置的运动，而使计算机画面中光标产生相对位移，主要在手持装置(如镭射指引器)内设置摄影机，以拍摄现场场景的连续影像，并将该影像数据实时传递至计算机，计算机在第N影像中选取最明显的特征点，并记录其在影像中的位置，再在第(N+1)影像中搜寻该特征点，若有觅得相同特征点，即以该特征点在两影像中的位置变化，而判别手持装置的运动，进而使光标产生相对位移；而当在第(N+1)影像中无法觅得第N影像中的相同特征点时，即放弃该特征点，而在该第(N+1)影像中重新选取特征点，再在第(N+2)影像中对比该新特征点。
文档编号G06F3/0346GK101398711SQ200710151799
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者何建璋, 林远彬, 陈志宏 申请人:玴荣科技股份有限公司;联发科技有限公司