专利名称：触碰式控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种触碰式控制系统及方法，尤其涉及一种具有隐藏式编码技术的触碰式控制系统及方法。
背景技术：
近年来，随着信息技术、无线通讯及信息家电的快速发展与广泛应用，许多信息产品的操作接口已由传统的键盘或鼠标改为使用触控面板作为输入装置。常见的触控面板可分为电阻式触控面板、电容式触控面板、电磁式触控面板。现有技术的触控方式是在面板中搭配合适的传感元件，来感应使用者所点选的位置，例如在面板中加入传感器。当手指或其他物件(如笔)触碰到面板的传感器时，就会输出一模拟信号；再由面板的控制器将此模拟信号转为主机可接收的数字信号；接着，主机利用触碰驱动程序将所触碰点选的位置回传并且显示在荧屏上。传统的触控技术只能用在具有传感器的触控面板上，且还普遍存在着点选位置偏移的问题。对于大尺寸的面板，触控面板还需增加传感元件的数量，这还会造成传感灵敏度以及制造成本的问题。基于现有的触控技术一直存在上述问题，期望能有新一代的技术突破，以提升触控市场或产品的进化。
发明内容
本发明提供一种触碰式控制系统，可以改善传统触碰式技术的点选位置不准确的问题，以及可以在任何荧屏上实现触碰式控制。本发明提供一种触碰式控制方法，可用在上述触碰式控制系统执行控制方法的各个步骤，提高辨认点选位置的准确性。为解决上述问题，本发明提出一种触碰式控制系统。此触碰式控制系统包括一荧屏、一主机以及一电子笔。荧屏用于显示具有隐藏式编码的画面。主机连接荧屏。电子笔连接主机。主机用以驱动荧屏以显示画面。当电子笔触碰荧屏时，电子笔撷取荧屏的部分画面并传送至主机。电子笔所撷取的画面中藏有至少一隐藏信息。主机分析所撷取的画面的隐藏信息并且解码，以得出电子笔触碰点选的一游标位置，并将游标位置显示在荧屏上。本发明提出一种触碰式控制方法，适用于一触碰式控制系统辨认使用者所点选的位置。触碰式控制系统包括一荧屏、一主机以及一电子笔。主机用以驱动荧屏来显示画面。 触碰式控制方法包括将具有隐藏式编码的画面显示在荧屏上；当使用者以电子笔触碰荧屏时，电子笔撷取荧屏的部分画面并传送至主机，其中电子笔所撷取的画面中藏有至少一隐藏信息；主机分析所撷取的画面中的隐藏信息并且解码，以得出电子笔触碰点选的一游标位置；以及将游标位置显示在荧屏上。在本发明的一实施例中，上述的电子笔以射频、通用串行总线、蓝牙或其他传输的其中一种方式传送隐藏信息。在本发明的一实施例中，上述的主机驱动荧屏前，在欲要显示画面中嵌入一编码图案或数字浮水印。在本发明的一实施例中，上述的主机驱动荧屏前，将欲要显示画面中的每个像素的最低有效位藏入隐藏信息。在本发明的一实施例中，上述的主机驱动荧屏前，以一数学函数对欲要显示画面做转换。在本发明的一实施例中，上述的主机驱动荧屏前，将欲要显示画面中的相邻两像素藏入对应的坐标信息，而不同的坐标信息分别代表不同的隐藏信息。在本发明的一实施例中，上述的主机驱动荧屏前，将欲要显示画面分为多个区块， 再根据一查找表将所述多个区块的画面分别藏入对应的区块信息，而不同的区块信息分别代表不同的隐藏信息。在本发明的一实施例中，上述的主机从所撷取的画面中分析出一编码图案，再根据编码图案来解码，以得出游标位置的坐标。在本发明的一实施例中，上述的主机从所撷取的画面分析每个像素的最低有效位来得到隐藏信息，并且解码得出游标位置的坐标。在本发明的一实施例中，上述的主机分析所撷取的画面时，以快速逆傅立叶转换、 离散逆余弦转换或离散逆小波转换的其中一种方式对所撷取的画面做逆转换。在本发明的一实施例中，上述的主机从所撷取的画面中分析相邻的两像素并且解码，以得出游标位置的坐标。在本发明的一实施例中，主机分析所撷取的画面时，根据一查找表与隐藏信息做分析与解码，以得出游标位置的坐标。基于上述，本发明的触碰式控制系统与方法，可以在任何荧屏上显示具有隐藏式编码的画面，而面板中也无需配置特殊的传感元件。本发明运用一支装有光学传感器的电子笔，来接收荧屏上的隐藏信息，并利用射频或通用串行总线或蓝牙的方式，回传到主机之后做分析与解码，并在荧屏上显示出来。本发明的触控技术可以提高辨认点选位置的准确性，改善传统触碰式的点选位置不准确的问题，还可以在任何荧屏上实现触碰式控制，达到互动的功能。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图， 作详细说明如下。
图1为本发明实施例的触碰式控制系统的架构图。图2为本发明实施例的电子笔撷取荧屏画面的示意图。图3为本发明实施例在空间域的隐藏式编码与解码的示意图。图4为本发明实施例在空间域的图像编码流程图。图5为某一像素的RGB值的二进制示意图。图6为邻近的两像素编码示意图。图7为本发明实施例在空间域的荧屏画面编码示意图。图8为本发明实施例在空间域运用查找表做编码与解码的示意图。图9为本发明实施例的触碰式控制方法的流程图。
主要附图标记说明110:荧屏；130:电子笔；
POS 游标位置； LSB 最低有效位； R、G、B 子像素；
120 主机；MSB 最高有效位；820 查找表；C、D、E、F:区块; X、Y:信息;810 画面；S410 S440、S910 S940 步骤；Pixel 1、Pixel 2、Pixel 3、Pixel 4、Pixel N-UPixel N、Pixel N+l、Pixel N+2、Pixel M :像素。
具体实施例方式在下述诸实施例中，当元件被指为“连接”至另一元件时，其可为直接连接至另一元件，或可能存在介于其间的元件。相对地，当元件被指为“直接连接”至另一元件时，则不存在有介于其间的元件。请参考图1，图1为本发明实施例的触碰式控制系统的架构图。此触碰式控制系统包括荧屏110、主机120以及电子笔130。主机120连接荧屏110。电子笔130连接主机 120。主机120用来驱动荧屏110以显示画面，其中主机120可以是一般台式电脑主机或笔记本电脑主机，但主机不以上述揭示为限。荧屏110可以是一般的显示器，显示器上可不用配置传感元件。荧屏110用于显示具有隐藏式编码的画面，其中人眼无法察觉画面中的隐藏信息。关于将隐藏式编码藏于画面的实施方式，将于后文详细描述几种类型。在电子笔 130的前端面对荧屏110的部分可以装有图像撷取装置、或视频摄像头、或光学传感器。当电子笔130触碰点选荧屏110的一个位置时，电子笔130随即撷取出所点选的部分画面，并传送所点选的部分画面至主机120。主机120对所撷取的画面的隐藏信息加以分析并且解码，以得出电子笔130触碰点选的游标位置P0S，并回传游标位置POS至荧屏110上。最后， 在荧屏110上显示游标位置P0S。值得一提的是，运用上述触碰式控制系统的系统架构，可以精确算出电子笔130 触碰荧屏110时的游标位置P0S，并且可以在任何种类的荧屏实现触碰式控制。请参考图2，图2为本发明实施例的电子笔撷取荧屏画面的示意图。隐藏式编码技术是将一段秘密信息或秘密图像嵌入至屏蔽图像，产生一张伪装图像。请注意，在荧屏110 显示具有隐藏式编码的画面，人眼无法察觉出画面中的隐藏信息，需通过电子笔130撷取藏有隐藏信息的画面。隐藏信息可以是特定的编码图案或数字浮水印、或其他的编码信息。关于电子笔130传送画面的方式，可以使用射频(radio frequency, RF)或通用串行总线(universal serial bus, USB)或蓝牙(Bluetooth)或其他传输的任何一种方式来传送所撷取的画面至主机。现在开始探讨几种隐藏式编码与解码类型。关于隐藏信息的施加方式是，在主机在驱动荧屏前进行画面编码，也即在欲要显示画面中嵌入特定的编码图案或数字浮水印或其他的编码信息。关于解码是相对于前述编码方式的逆运算或逆转换。主机在解读分析隐藏信息时，需进行解码，以原编码方式的逆运算求出游标位置的坐标。
第一种编码类型-特定的编码图案或数字浮水印的演算法。对于欲要显示的画面可以经特定的编码图案或数字浮水印的演算法做转换编码， 也即主机可以在画面中嵌入特定的编码图案或数字浮水印，例如图2所示的“accr”图案。 另外，也可以先将欲要显示的画面规划成多个区块，将区块画面逐一进行特定的编码图案或数字浮水印的演算法。如此一来，经编码的画面在荧屏显示时，人眼便无法察觉画面中的特定的编码图案或数字浮水印。第二种编码类型-空间域的隐藏式编码。请参考图3，图3为本发明实施例在空间域的隐藏式编码与解码的示意图。一般而言，画面中具有很多的像素，每一像素包含三个子像素，通常以R、G、B表示，每一子像素有8 位。在图3中，一子像素从最高有效位(most significant bit,MSB)至最低有效位(least significant bit, LSB)为8位。人眼对于最低有效位LSB较不敏感。编码时可以将8位中原有的最低有效位LSB移去，改为所要加入的隐藏信息。例如一实施方式是在子像素中藏入一位的信息。在解码时，可以分析这一个特殊位，以辨识出这位的数值所代表的位置。举例来说，子像素R、G、B的数值是介于0至255之间的十进制范围，若以二进制来表示则是介于00000000至11111111之间。假设我们把最低有效位LSB由1修改成0，例如子像素的数值由89 (对应二进制为01011001)变成88 (对应二进制为01011000)。对于人眼来说，这微小数值的改变并不会让人眼察觉出图像被修改。值得一提的是，也可以在每一个像素中藏入多位的信息。由于编码时所藏入的位数增加，差异就会增大。因此建议方式是，单一子像素的数值处理不要超过后面4位(或者少于4位)，以达到人眼不可察觉性。第三种编码类型-频率域的隐藏式编码。对于人类的视觉系统来说，由于低频带是敏感度较高的部分，因为低频带的像素与像素之间的变化小，图像较平滑、细致且清楚，所以只要低频部分的值稍有改变，人们大都可轻易的发觉其变化。而高频带的部分，由于人眼不易察觉像素之间的变化，图像较为粗糙、模糊，人们的敏感度较低。在频率域的编码类型是，先将原始图像经特定的数学演算法转换至频率域，根据调整经转换后所得的系数来嵌入特定的图样(pattern)，再将它还原为原先的空间域的图像。主要的编码转换技术有快速傅立叶转换(Fast Fourier Transform, FFT)、离散余弦转换(Discrete Cosine Transform, DCT)或离散小波转换 (Discrete Wavelet Transform, DffT) 上述数学演算法仅是一种选择实施例，本领域技术者也可依其需求改变数学演算法的种类。至于解码转换技术则根据所使用的数学演算法做逆转换。因此，当欲要显示的画面经由特定的数学演算法做转换编码时，主机可以在整个画面中嵌入多个隐藏信息；接着经编码的画面在荧屏显示时，人眼便无法察觉画面中的隐藏 fn息ο在一实施例中，例如以离散余弦转换(DCT)来进行说明，编码时将数字灰阶图像完整地划分成为8X8像素的空间区块，且每一个区块并不重迭。接着将每一个空间域区块中所有像素值减去1 后，再以下列公式1做转换，
权利要求
1.一种触碰式控制系统，包括一荧屏，显示具有隐藏式编码的画面；一主机，连接该荧屏，该主机用以驱动该荧屏以显示画面；以及一电子笔，当该电子笔触碰该荧屏时，该电子笔撷取该荧屏的部分画面并传送至该主机，其中该电子笔所撷取的画面中藏有至少一隐藏信息，该主机分析所撷取的画面的隐藏信息并且解码，以得出该电子笔触碰点选的一游标位置，并将该游标位置显示在该荧屏上。
2.根据权利要求1所述的触碰式控制系统，其中该电子笔以射频、通用串行总线或蓝牙的其中一种方式传送该隐藏信息。
3.根据权利要求1所述的触碰式控制系统，其中该主机驱动该荧屏前，在要显示画面中嵌入一编码图案或一数字浮水印；以及该主机从所撷取的画面中分析出该编码图案或该数字浮水印，再根据该编码图案或该数字浮水印来解码，以得出该游标位置的坐标。
4.根据权利要求1所述的触碰式控制系统，其中该主机驱动该荧屏前，将要显示画面中的每个像素的最低有效位藏入该隐藏信息；以及该主机从所撷取的画面分析每个像素的最低有效位来得到该隐藏信息，并且解码得出该游标位置的坐标。
5.根据权利要求1所述的触碰式控制系统，其中该主机驱动该荧屏前，以快速傅立叶转换、离散余弦转换或离散小波转换的其中一种数学演算法对要显示画面做转换；以及该主机分析所撷取的画面时，以所对应使用的数学演算法的逆转换方式对所撷取的画面做逆转换。
6.根据权利要求1所述的触碰式控制系统，其中该主机驱动该荧屏前，将要显示画面中的相邻两像素藏入对应的坐标信息，而不同的坐标信息分别代表不同的隐藏信息；以及该主机从所撷取的画面中分析相邻的两像素并且解码，以得出该游标位置的坐标。
7.根据权利要求1所述的触碰式控制系统，其中该主机驱动该荧屏前，将要显示画面分为多个区块，再根据一查找表将所述多个区块的画面分别藏入对应的区块信息，而不同的区块信息分别代表不同的隐藏信息；以及该主机分析所撷取的画面时，根据该查找表与该隐藏信息做分析与解码，以得出该游标位置的坐标。
8.一种触碰式控制方法，适用于一触碰式控制系统辨认使用者所点选的位置，该触碰式控制系统包括一荧屏、一主机以及一电子笔，该主机用以驱动该荧屏来显示画面，该触碰式控制方法包括将具有隐藏式编码的画面显示在该荧屏上；当使用者以该电子笔触碰该荧屏时，该电子笔撷取该荧屏的部分画面并传送至该主机，其中该电子笔所撷取的画面中藏有至少一隐藏信息；该主机分析所撷取的画面中的隐藏信息并且解码，以得出该电子笔触碰点选的一游标位置；以及将该游标位置显示在该荧屏上。
9.根据权利要求8所述的方法，其中该电子笔以射频、通用串行总线或蓝牙传输的其中一种方式传送该隐藏信息。
10.根据权利要求8所述的方法，其中该主机驱动该荧屏前，在要显示画面中嵌入一编码图案或一数字浮水印；以及该主机分析所撷取的画面的隐藏信息并且解码的步骤还包括该主机从所撷取的画面中分析出该编码图案或该数字浮水印，再根据该编码图案或该数字浮水印来解码，以得出该游标位置的坐标。
11.根据权利要求8所述的方法，其中该主机驱动该荧屏前，将要显示画面中的每个像素的最低有效位藏入该隐藏信息；以及该主机分析所撷取的画面的隐藏信息并且解码的步骤还包括该主机从所撷取的画面分析每个像素的最低有效位来得到该隐藏信息，并且解码得出该游标位置的坐标。
12.根据权利要求8所述的方法，其中该主机驱动该荧屏前，以快速傅立叶转换、离散余弦转换或离散小波转换的其中一种数学演算法对要显示画面做转换；以及该主机分析所撷取的画面的隐藏信息并且解码的步骤还包括该主机分析所撷取的画面时，以所对应使用的数学演算法的逆转换方式对所撷取的画面做逆转换。
13.根据权利要求8所述的方法，其中该主机驱动该荧屏前，将要显示画面中的相邻两像素藏入对应的坐标信息，而不同的坐标信息分别代表不同的隐藏信息；以及该主机分析所撷取的画面的隐藏信息并且解码的步骤还包括该主机从所撷取的画面中分析相邻的两像素并且解码，以得出该游标位置的坐标。
14.根据权利要求8所述的方法，其中该主机驱动该荧屏前，将要显示画面分为多个区块，再根据一查找表将所述多个区块的画面分别藏入对应的区块信息，而不同的区块信息分别代表不同的隐藏信息；以及该主机分析所撷取的画面的隐藏信息并且解码的步骤还包括该主机分析所撷取的画面时，根据该查找表与该隐藏信息做分析与解码，以得出该游标位置的坐标。
全文摘要
本发明提供一种触碰式控制系统与方法。此触碰式控制系统包括一荧屏、一主机以及一电子笔。荧屏用于显示具有隐藏式编码的画面。主机用以驱动荧屏以显示画面。当电子笔触碰荧屏时，电子笔撷取荧屏的部分画面并传送至主机。至少一隐藏信息藏在所撷取的画面内。主机对隐藏信息分析并且解码，以得出电子笔触碰点选的一游标位置，并将游标位置显示在荧屏上。
文档编号G06F3/041GK102402321SQ20101028054
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者卢俊良, 陈信宇 申请人:宏碁股份有限公司