CN101388138B - 互动图像系统、互动装置及其运作方法 - Google Patents

Abstract

一种互动图像系统，所述系统包括具有第一无线模块及用以存取软件的储存装置的主机、至少一个用以产生预设光谱的光的参考点以及互动装置。所述互动装置包括第二无线模块、图像模块、调制模块及处理单元。所述图像模块以一取样频率获取所述参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出所述参考点于所述第一图像及所述第二图像间的移动向量；所述处理器控制所述第二无线模块将移动向量传送至所述第一无线模块，并根据预设条件控制所述调制模块实时地调制所述图像模块的取样频率。本发明还提供一种互动装置及其运作方法。

Description

互动图像系统、互动装置及其运作方法

技术领域

本发明涉及一种互动图像系统、互动装置及其运作方法，特别是涉及一种通过改变互动装置中的图像模块的取样频率以节省电能的互动图像系统、互动装置及其运作方法。 

背景技术

现有的游戏遥控装置，如名为“摄影机的指针定位装置”的中国台湾专利I267754中的装置可应用于光枪游戏，所述指针定位装置是在摄影指针装置中设置控制电路，所述控制电路分别连接摄影机、计算单元以及通信界面。所述通信界面连接到主机，所述摄影机前方设置有滤镜，并在屏幕上设置有可供摄影机拍摄的多个发光元件。当使用者使用所述摄影指针装置进行主机所执行的操作时，所述摄影机会拍摄显示屏，且因摄影机所具有的滤镜将发光元件所发出的光谱以外的光源滤除，所以摄影机所拍摄的画面只会出现发光元件的光源，再将此画面交由计算单元计算出摄影机瞄准点的坐标值并传送至主机，使主机可利用此坐标值进行相关的控制。 

然而在实际使用上，为了提升遥控装置的操控便利性，遥控装置是利用无线通信与主机间进行数据传输的，并使用电池模块供应遥控装置整体所需的电能。由于遥控装置包括多个耗能元件，因此，必须尽量降低各元件的耗能以延长电池模块的寿命。通常为了提升计算单元计算瞄准点坐标的精准度，摄影机优选为使用较高的图像获取频率获取图像，但是高图像获取率相对会增加计算单元的计算负担，进而增加遥控装置整体的电能消耗，并降低电池模块的使用寿命。 

基于上述原因，确实有必要进一步改良上述遥控装置的运作方式，以便节省遥控装置整体的电能消耗量，延长电池模块的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种互动图像系统、互动装置及其运作方法，通过实时地调制互动装置中图像模块的取样频率，以节省互动装置整体的电能消耗量。 

为达到上述目的，本发明提供一种互动图像系统，所述系统包括主机、至少一个参考点及互动装置。所述主机包括第一无线模块及用以存取软件的储存装置。所述参考点产生预设光谱的光，例如，但不限于，红外光或紫外光等特定光谱。所述互动装置包括第二无线模块、图像模块、调制模块及处理单元，所述第二无线模块用以与第一无线模块间进行数据传输；所述图像模块以取样频率获取所述参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出所述参考点图像在所述第一图像及所述第二图像间的移动向量；所述调制模块用以调制所述图像模块的取样频率；所述处理单元耦接所述图像模块，控制第二无线模块将移动向量传输至第一无线模块，并根据预设条件控制调制模块实时地调制图像模块的取样频率。 

根据本发明的另一特点，本发明还提供一种用于互动图像系统的互动装置，所述互动图像系统包括所述互动装置、主机及至少一个产生预设光谱的光的参考点，所述互动装置通过无线通信连接主机包括的无线模块。所述互动装置包括无线模块、图像模块、调制模块及处理单元。无线模块用以与主机的无线模块间进行数据传输。图像模块以一取样频率获取所述参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出所述参考点图像在第一图像及第二图像间的移动向量。调制模块用以调制图像模块的取样频率。处理单元耦接图像模块，控制无线模块将移动向量传输至主机的无线模块，并根据预设条件控制调制模块实时地调制图像模块的取样频率。 

本发明另提供一种互动装置的运作方法，所述互动装置用于互动图像系统，所述互动图像系统包括互动装置、主机及至少一个产生预设光谱的光的参考点，互动装置通过无线通信连接主机包括的无线模块。所述运作方法包括下列步骤：提供图像模块，所述图像模块以一取样频率获取所述参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出所述参考点图像在第一图像及第二图像间的移动向量；提供无线模块，所述无线模块与主机的无线模块间进行数据传输；提供处理单元，所述处理单元控制无线模块将移动向量传输至主机的无线模块，并根据预设条件实时地调制图像模块的取样频率。 

本发明的互动图像系统及互动装置，还包括用以感测互动装置的状态并产生电信号的动作感测模块，所述电信号为例如，但不限于，电位差信号或电流信号，所述处理单元则根据所述电信号计算所述互动装置的加速度，并控制无线模块将所述加速度传输至主机。 

在上述本发明的互动图像系统、互动装置及其运作方法中，所述预设条件包括：主机传输至互动装置的频率选择信号，其可由主机的储存装置所存取的软件所决定、所述互动装置的图像模块所输出的参考点图像在第一图像及第二图像间的移动向量、及/或处理单元根据所述电信号所求得的互动装置的加速度。处理单元可根据上述预设条件中的一个或多个的组合控制调制模块实时地调制图像模块的取样频率，以便节省互动装置的整体耗能量。 

根据本发明的互动图像系统、互动装置及其运作方法，为了使图像模块能够求出参考点图像在第一图像及第二图像间的移动向量，其取样频率优选为高于60帧/秒；基于硬件传输速度，取样频率最高可达到200帧/秒。 

根据本发明的互动图像系统及互动装置，所述主机可为游戏主机或电脑系统主机；所述软件可为游戏软件或电脑软件；所述互动装置可为遥控器或指针定位装置。 

附图说明

图1显示了本发明提供的互动图像系统的一种实施方式的示意图。 

图2显示了本发明提供的互动装置的一种实施方式的结构示意图。 

图3显示了本发明提供的一种实施方式中的互动装置的运作示意图。 

图4显示了本发明提供的一种实施方式中的运作方法的流程图。 

图5显示了本发明提供的一种实施方式中利用互动装置控制图像显示器上的游标移动的流程图。 

图6a显示了本发明提供的一种实施方式中的互动装置在摄像时顺时针旋转一角度时所感测的数字图像。 

图6b显示了本发明提供的一种实施方式中的互动装置在摄像时顺时针旋转角度大于180度时所感测的数字图像。 

图7显示了本发明提供的一种实施方式中的互动装置在不同距离摄像时所感测的数字图像。 

图8显示了本发明提供的一种实施方式中的互动装置的指向位置移动时所感测的数字图像。 

图9显示了本发明提供的一种实施方式中的互动图像系统中，图像感测模块的成像距离以及图像感测模块与屏幕间距离的比例关系。 

图10显示了本发明提供的一种实施方式中的互动图像系统中，游标在图像显示器屏幕上的位置变化与参考点图像在感测阵列上的位置变化的示意图。 

图11显示了本发明提供的一种实施方式的互动图像系统中，图像模块的取样频率与游标的移动向量的关系图。 

主要附图标记说明 

10主机                    1、14参考点 

16第一无线模块            18储存装置 

20互动装置                21图像模块 

210滤光模块               212图像感测模块 

214图像处理模块           22处理单元 

23调制模块                24动作感测模块 

25第二无线模块            26多路开关选择器 

80图像显示器              801屏幕 

802游标                   90光碟片 

L、l参考点图像间距离     θ旋转角度 

ΔS移动向量              ΔS_X移动向量的水平分量 

ΔS_Y移动向量的垂直分量    SA感测阵列 

A 图像感测范围            DI数字图像 

B1～B4步骤                150～720步骤 

f图像感测模块成像距离X_scale、Y_scale比例参数 

F  图像感测模块与屏幕间距离 

D、d参考点图像平均坐标与感测阵列中心的距离 

i₁₂、i₁₄、i₁₂′、i₁₄′参考点图像 

I₁₂、I₁₄、I₁₂′、I₁₄′、I₁₂″、I₁₄″、I₁₂

、I₁₄

参考点图像 

(X，Y)、(X₀，Y₀)、(X_i，Y_i)参考点图像的平均坐标 

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施方式，并配合所附图示，作详细说明如下。此外，在本说明书的说明中，类似的元件是以相同的附图标记表示的，在此事先声明。 

参照图1所示，其显示了本发明的互动图像系统的一种实施方式的示意图，所述系统包括主机10、两参考点12及14、互动装置20以及图像显示器80。所述主机10的实施方式例如，游戏主机或电脑系统主机，所述主机包括第一无线模块16及储存装置18，所述储存装置18用以存取例如光碟片90、移动U盘或记忆装置内的软件，并将软件的执行状态显示于图像显示器80上供使用者操控。图像显示器80的屏幕801上可显示游标802，其实施方式例如包括，但不限于，光枪的弹着点及软件的操控游标等。参考点12、14的实施方式可为，但不限于，多个红外光发光二极管(波长例如可为940纳米)、激光二极管或紫外光等特定波长的光源所排列组成的各种形状的参考点，所述光源可电连接至图像显示器80或主机10，亦可以用独立的电源自行供应发光时所需的电能。此外，参考点的数目并不限定于两个，可包括一个或多个参考点。所述互动装置20获取参考点12、14的图像以判定互动装置20与参考点的相对位置及/或角度变化，以相对控制游标802在屏幕801上的动作。互动装置20用以操控主机10所执行的软件，例如游戏软件或电脑软件。当主机10所执行的为游戏软件时，互动装置20例如可当作为，但不限于，光枪、台球杆、高尔夫球杆、网球拍、球棒、羽毛球拍或乒乓球拍等以便操控游戏的进行；当主机10所执行的为电脑软件时，互动装置20例如可当作指针(游标)定位装置以便操控所述电脑软件的进行。 

参照图1、2及3所示，图2显示了本发明提供的互动装置20的一种实施方式的结构示意图，所述互动装置20包括图像模块21、处理单元22、调制模块23、动作感测模块24及第二无线模块25。图像模块21包括滤光模块210、图像感测模块212及图像处理模块214，所述滤光模块210用以滤除特定光谱(例如红外光光谱及紫外光光谱等特定波长的光谱)以外的光，使所述图像感测模块212仅接收来自参考点12、14的光，并排除其他光源所造成的干扰；所述图像感测模块212具有感测阵列(未绘出)，根据其视角范 围以及参考点12、14的发光角度可界定图像感测范围”A”(图1)，并以一取样频率(例如60～200帧/秒)感测参考点12、14所产生的光，以形成数字图像。可以理解的是，图1仅示例性地绘出图像感测范围“A”，实际上所述图像感测范围“A”可能更广。当图像感测模块212指向图像感测范围”A”内时，由于所述图像模块21具有滤光模块210，因而，使所述数字图像上仅具有参考点12、14的图像，图像感测模块212的实施方式包括电荷耦合器(CCD)图像传感器及互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。图像处理模块214根据多个来自图像感测模块212的数字图像，计算参考点12、14图像在所述数字图像间的移动向量，并输出至处理单元22。可以理解的是，图像感测模块212所输出的数字图像亦可由处理单元22处理，以计算出参考点12、14图像在数字图像间的移动向量。 

所述动作感测模块24的实施方式包括，但不限于，加速度传感器(accelerometer)及陀螺仪传感器(gyro sensor)，用以感测互动装置20的二维及/或三维的加速度变化，并输出电位差信号或电流信号。例如，当互动装置20设定为游戏中的球棒时，动作感测模块24则可感测使用者(未绘出)的挥棒的状态，并产生电信号(电位差信号或电流信号)。处理单元22根据所述电信号以计算互动装置20的加速度，并控制第二无线模块25将所述加速度传送至主机10的第一无线模块16，以相对控制软件的运行。 

所述调制模块23用以根据预设条件调制图像模块21的取样频率，例如在一种实施方式中，所述调制模块23通过多路开关选择器26调制所述取样频率，如图3所示，且为了使图像模块21可计算出参考点12、14图像在多个数字图像间的移动向量，采用模块21的取样频率优选为高于60帧/秒，且基于硬件传输速度，所述取样频率最高可达到200帧/秒。可以理解的是，调制模块23并不限定设置于处理单元22内部，图2所示仅为一种实施方式。 

本发明用以调制所述图像模块21取样频率的预设条件，所述预设条件包括： 主机10传输至互动装置20的频率选择信号，所述信号可自动由主机10的储存装置18所存取的软件所决定，例如，动态游戏的取样频率较快，静态游戏的取样频率较慢，或可由使用者自行设定；互动装置20的图像模块21所求得的参考点12、14图像在数字图像间的移动向量；以及处理单元22所求得的所述互动装置20的加速度等。处理单元22可根据上述预设条件中的一个或多个的组合(图3)控制调制模块23实时地调制图像模块21的取样频率。由此，当主机10所执行的软件不需要图像模块21高速获取图像时，可通过降低取样频率来节省互动装置20的整体能耗。 

参照图1及4，图4显示了本发明一种实施方式的互动装置的运作方法的流程图，所述运作方法包括下列步骤：提供图像模块，所述图像模块以一取样频率获取参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出参考点图像在第一图像及第二图像间的移动向量(步骤B1)；提供无线模块，所述无线模块与所述主机间进行数据传输(步骤B2)；提供动作感测模块，所述动作感测模块用以感测所述互动装置的状态并产生电信号(步骤B3)；提供处理单元，所述处理单元根据所述电信号计算所述互动装置的加速度，控制所述无线模块将所述移动向量及加速度传送至主机，并根据预设条件实时地调制所述图像模块的取样频率(步骤B4)。首先，图像模块21的图像感测模块212通过滤光模块210获取参考点12、14的光谱信号，以形成多个数字图像，图像处理模块214根据所述数字图像计算并输出参考点12、14图像在数字图像间的移动向量，其计算方式将于后述段落中举例说明(步骤B1)；同时，所述动作感测模块24感测使用者操控互动装置20的状态，并产生电位差信号或电流信号(步骤B3)；接着处理单元22根据所述电信号计算互动装置20的加速度，并控制所述第二无线模块将所述加速度以及所述移动向量的信号传输至主机10，以便进行相对的控制，并根据上述预设条件中的一个或多个的组合控制调制单元23调制图像模块21的取样频率(步骤B4)。 

为了进一步说明本发明，下面举例说明互动装置20计算图像显示器80上的游标802的移动向量的一种实施方式，但其并非用以限制本发明。 

参照图5至图8所示，在此实施方式中，互动装置20用以控制图像显示器80的屏幕801上的游标802的移动，所述游标802例如可表示光枪的弹着点或用以进行软件控制的游标(cursor)。参考点12、14以两个不同面积但形状相同的参考点表示，例如参考点12以大星号表示，而呈现在数字图像DI上的则为I₁₂；参考点14以小星号表示，而呈现在数字图像DI上的则为I₁₄。游标802的控制方法包括下列步骤：提供二个参考点以产生预设光谱，并界定预设范围(步骤150)；提供图像模块以指向所述预设范围内(步骤250)；利用所述图像模块接收预设光谱并形成数字图像(步骤300)；判定所述数字图像上的参考点的成像位置及形状，并产生第一参数(步骤400)；针对所述第一参数进行距离及角度补偿(步骡500)；在所述预设范围内移动图像模块的指向位置，并产生第二参数(步骤600)；及根据补偿后的所述第一参数及第二参数计算所述数字图像间的参考点成像位置的移动距离以相对控制游标的移动(步骤700)。其中，在步骤700中，同时针对第二参数进行距离及角度补偿(步骤710)以及可选择输入比例参数(步骤720)以控制游标802移动的灵敏度，其中，步骤720亦可选择不予实施。 

再参照图1、5及6a所示，互动装置20在出厂前优选为预先在所述图像处理模块214中设定有预设成像位置参数及预设成像距离参数，所述参数可为互动装置20距离参考点12、14为预设距离(例如3公尺)时，根据图像感测模块212所获取的参考点12、14的预设参考点图像I₁₂及I₁₄所求得的预设参数，如图6a所示，以此作为距离及角度补偿时的基准。根据图像感测模块212的感测阵列所形成的平面空间坐标，例如，以感测阵列的中心″+″为原点所形成的平面坐标，定义预设成像位置参数及预设成像距离参数。例如：所述预设成像位置参数可包括平面空间坐标中，参考点12及14所形 成预设图像I₁₂及I₁₄的坐标、其平均坐标(X₀，Y₀)及所述二个预设图像I₁₂及I₁₄ 连线的倾斜角度；所述预设成像距离参数可包括参考点12及14所形成预设图像I₁₂及I₁₄间的距离L及其平均坐标(X₀，Y₀)与感测阵列中心点″+″的距离D。 

首先，使参考点12、14产生预设光谱的光，例如，在本实施方式中为红外光光谱，如此依据图像感测模块212的视角范围及参考点12、14的发光角度，则可在参考点12、14周围决定图像感测范围″A″(步骤150)；接着，以互动装置20的图像感测模块212指向所述图像感测范围″A″内的任何一处(步骤250)，由于本发明所使用的图像感测模块212仅能感测到预设光谱，因此所形成的数字图像DI仅具有参考点12、14的图像(步骤300)，如图6a所示包括I₁₂′及I₁₄′的第一图像。由于互动装置20获取所述数字图像时，所述互动装置20沿着顺时针方向旋转了角度θ，因而参考点的图像I₁₂′及I₁₄′与图像感测模块212在前述预设距离所摄得的参考点图像I₁₂及I₁₄间相对产生了旋转角度θ的偏差，因此，造成参考点图像I₁₂′及I₁₄′的平均坐标(X，Y)不同于预设参考点图像I₁₂及I₁₄的平均坐标(X₀，Y₀)，虽然此时所述图像感测模块212指向相同位置。 

参照图1、5、6a及6b所示，所述图像处理模块214判定参考点图像I₁₂′及I₁₄′的位置及形状，并产生第一参数，所述第一参数包括：第一成像位置参数、第一成像距离参数及成像形状参数(步骤400)。图像处理模块214则根据所述第一成像位置参数(例如参考点图像I₁₂′及I₁₄′的平均坐标及其连线的倾斜角度)与所述预设成像位置参数(例如预设参考点图像I₁₂及I₁₄及其连线的倾斜角度)间的角度偏差进跳行角度补偿(步骤500)，其补偿的方式以第(1)式来表示： 

$\left[\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{\θ}\right)& -\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\\ \sin \left(\mathrm{\θ}\right)& \cos \left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，θ表示第一成像位置参数与预设成像位置参数间的旋转角度偏差；X、Y表示角度补偿前第一成像位置参数的平均坐标；X′、Y′未绘出)则表示补偿后参考点成像位置参数的平均坐标。因此，经补偿后的参考点12、14图像则为在同一基准下所求得的图像，据此当使用者在距离所述图像显示器80同一距离摄像时，图像感测模块212于任何旋转角度操作时皆能得到相同的结果。 

当所述偏差角度θ大于180度而形成参考点图像I₁₂″及I₁₄″时，如图6b所示，如果参考点图像I₁₂、I₁₄间不具有差异性(具有相同大小及形状)，将无法判定参考点图像I₁₂″及I₁₄″是由参考点图像I₁₂′及I₁₄′(图6a)旋转形成还是平移所形成。因此本实施方式中，通过使用不同面积的二个参考点12、14，并根据图像处理模块214所求得的成像形状参数(例如，参考点图像的面积大小)先辨识参考点12、14所成图像的各自的位置，然后再进行角度补偿。由此，即使图像感测模块212的旋转角度超过180度仍可正确进行角度补偿。 

参照图7所示，其显示了本实施方式中距离补偿的方式。互动装置20的图像感测模块212在预设距离摄像时，可获取参考点12及14的预设参考点图像为I₁₂及I₁₄，当所述互动装置20与参考点12、14间的距离逐渐加大时，其所取得的图像则会逐渐变小，且其平均坐标会逐渐靠近图像感测阵列的中心“+”，如图中所示的I₁₂

及I₁₄

，但此种偏移并非代表使用者改变了互动装置20的指向位置，若不对所述偏移进行校正，则可能发生因摄像距离的改变而误判为水平移动的情形。在本发明中，假设所述预设成像距离参数中的图像I₁₂及I₁₄间的距离为L，其平均坐标(X₀，Y₀)与感测阵列的中心″+″间的距离为D；第一成像距离参数中的图像I₁₂ 与I₁₄

间的距离为l，其平均坐标与感测阵列的中心“+”间的距离为d，如此可利用第(2)式的比例关系，补偿因摄像距离不同所造成的偏差(步骤500)： 

$\frac{D}{L}=\frac{d}{l}---\left(2\right)$

参照图8所示，参考点的成像位置在补偿完之后形成i₁₂及i₁₄，其已补偿为在同一个预设的距离及角度基准下所求得的图像，且其平均坐标显示为(X_i，Y_i)。接着在所述图像感测范围“A”内移动所述互动装置20的指向位置以得到第二图像(步骤600)，所述第二图像包括参考点图像i₁₂′及i₁₄′，此时所述图像感测模块212则将其所感测到的第二图像传送至所述图像处理模块214，所述图像处理模块214则根据所述第二图像产生第二参数，所述第二参数包括移动所述图像感测模块212的指向位置后参考点12、14在第二图像上的第二成像位置参数及第二成像距离参数。所述第二成像位置参数在图像感测模块212的感测阵列所形成的平面空间上，例如，以感应阵列中心为原点所形成的平面空间，参考点12、14所形成图像的平均坐标；所述第二成像距离参数是在图像感测模块212的感测阵列所形成的平面空间上的所述参考点所形成图像间的距离。所述图像处理模块214则根据所述补偿后的第一成像位置参数及第二成像位置参数，计算参考点图像i₁₂及i₁₄移动至i₁₂’及i₁₄’的移动向量ΔS，在计算的同时必须利用前述的补偿方式针对所述第二参数进行角度及距离偏差的补偿(步骤710)，以求得正确的游标控制，由于第二参数的补偿方式与第一参数相同，在此不再赘述。接着，处理单元22控制第二无线模块25利用无线的方式，将所述移动向量ΔS传送至图像显示单元80。图像显示单元80优选为内建有应用软件，所述软件用以控制用户界面及游标802，在接受来自第二无线模块25的移动向量信号后，则可相对控制游标802(步骤700)在屏幕801上移动。此外，在进行参考点图像i₁₂及i₁₄的移动向量ΔS的计算时，可选择输入一组比例参数X_scale、Y_scale(步骤720)用以调整游标802的移动灵敏度，例如，此时移动向量ΔS则可以用第(3)式表示： 

$\mathrm{\ΔS}=(\frac{{\mathrm{\ΔS}}_X}{X_{\mathrm{scale}}},\frac{{\mathrm{\ΔS}}_Y}{Y_{\mathrm{scale}}})---\left(3\right)$

其中，ΔS_X表示在水平方向的移动向量分量；ΔS_Y表示在垂直方向的移动向量分量。由此可知，当(3)式中的X_scale及Y_scale增大时，可使游标802的移动灵敏度降低，亦即互动装置20的指向位移必须增大才能使得游标802移动相同的距离；反之，当(3)式中的X_scale及Y_scale减小时，可使游标802的移动灵敏度升高，亦即互动装置20的指向位移相对较小即能使得游标802移动相同的距离，如此可提升本发明的互动装置20的实用性。 

参照图9至11所示，以下举例说明处理单元22根据互动装置20的图像处理模块214所求得的参考点在多个图像间的移动向量，控制调制模块23调制图像模块21的取样频率的一种实施方式。图9显示了图像感测模块212的成像距离f以及图像感测模块212与屏幕801间的距离F的比例关系，在一种实施方式中，成像距离f＝32毫米，图像感测模块212与屏幕801间的距离F＝1.6米，亦即F/f＝50。配合图10可知，游标802在图像显示器80的屏幕801上移动的距离与参考点图像I₁₂在图像感测模块212的感测阵列SA的移动距离的比例为50倍，亦即当图像处理模块214求得1微米的移动向量时，表示游标802在图像显示器80的屏幕801上移动了50微米。 

接着说明设定所述图像模块21的取样频率界限值的一种实施方式，当图像感测模块212的感测阵列SA的每一个像素的尺寸为15微米×15微米时，则在取样频率为200图/秒以及每两个图间的参考点12的移动向量为2个像素时，可求得游标802在图像显示器80的屏幕801上的每秒位置变化为(15×10^-3/25.4)×2×50×200＝11.81英寸/秒，同理可分别求出在取样频率为100帧/秒及50帧/秒时的每秒位置变化分别为5.91英寸/秒以及2.95英寸/秒。请参照图11，其显示了图像模块21的取样频率与游标802在图像显示器80的屏幕801上的位置变化的关系图，本实施方式中将2.95英寸/秒以及5.91英寸/秒设定为改变图像模块21取样频率的界限值，亦即当游标802于屏幕801上的位置变化低于2.95英寸/秒时，调制模块23调制所述图像模块21 以50帧/秒的取样频率获取图像；当所述位置变化低于5.91英寸/秒且高于2.95英寸/秒时，所述图像模块21以100帧/秒的取样频率获取图像；当所述位置变化高于5.91英寸/秒时，所述图像模块21以200帧/秒的取样频率获取图像。 

可以理解的是，图9至11所显示的比例值、界限值、界限值个数以及取样速率数值仅为一种实施方式，并非用以限定本发明，所述比例值、界限值、界限个数以及取样频率皆可依实际产品而自行设定。此外，所述处理单元22根据互动装置20的动作感测模块24所求得的加速度，控制调制模块23调制图像模块21的取样频率的方式，是将所述动作感测模块24输出的电信号与一个或多个界限值相比较，所述处理单元22根据比较结果控制调制模块23调制图像模块21的取样频率。由此，当游标802的位置变化及/或互动装置20的加速度较低时，调制模块23调制所述图像模块21以较低的取样频率获取图像，以便有效节省互动装置20整体的电能消耗。 

此外，若所述互动图像系统附近存在有其他光源，其部份或全部光谱与参考点12、14所发出的光谱重叠时，例如，卤素灯或太阳光光源，可利用周期或非周期的信号调制参考点12、14所发出的光。在一种实施方式中，调制单元(未绘出)可设在给参考点12、14提供电能的装置内，例如，在主机10或图像显示器80内，图像模块21的取样频率优选为与调制单元的调制频率成倍数关系，以使所述图像的取样与参考点12、14的取样形成同步，例如，在一种实施方式中，图像模块21的取样频率为200赫兹(每5毫秒取样一次)，参考点12、14的调制频率为20赫兹(每50毫秒取样一次)，当图像模块21每取样第10次时，参考点12、14皆点亮，以使图像模块21能够获取参考点12、14所产生的预设光谱信号；同时在互动装置20中另设置解调制装置用以辨识经调制的光信号，由此，可排除其他光源对图像辨识的干扰。 

综上所述，由于现有的遥控装置中，图像传感器的取样频率是固定的， 具有整体耗能较高而且需要时常更换电池模块的问题。根据本发明的游戏系统、游戏用装置及其运作方法，通过实时地调制图像模块的取样频率，可有效降低互动装置的整体能耗，以增加其实用性。 

虽然本发明已用前述优选实施方式加以描述，但所述内容并不用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与修改。因此本发明的保护范围当由所附的权利要求所限定。 

Claims (38)

1.一种互动图像系统，其特征是，所述系统包括： 

主机，所述主机包括第一无线模块及储存装置，所述储存装置用以存取软件； 

至少一个参考点，所述参考点产生预设光谱的光；及 

互动装置，所述互动装置包括： 

第二无线模块，用以与所述第一无线模块间进行数据传输； 

图像模块，以取样频率获取所述参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出所述参考点图像在所述第一图像及所述第二图像间的移动向量； 

调制模块，用以调制所述图像模块的取样频率；及 

处理单元，控制所述第二无线模块将所述移动向量传输至所述第一无线模块，并根据预设条件控制所述调制模块实时地调制所述图像模块的取样频率。 

2.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述预设条件为所述主机传输至所述互动装置的频率选择信号。 

3.根据权利要求2所述的互动图像系统，其特征是，所述频率选择信号由所述主机的储存装置所存取的软件所决定。 

4.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述预设条件为所述互动装置的图像模块所输出的所述移动向量。 

5.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述互动装置还包括动作感测模块，所述动作感测模块用以感测所述互动装置的状态并产生 电信号，其中所述处理单元根据所述电信号计算所述互动装置的加速度，并控制所述第二无线模块将所述加速度传输至所述第一无线模块。 

6.根据权利要求5所述的互动图像系统，其特征是，所述预设条件为所述互动装置的处理单元所求得的所述加速度。 

7.根据权利要求5所述的互动图像系统，其特征是，所述动作感测模块选自加速度传感器及陀螺仪传感器中的一者。 

8.根据权利要求5所述的互动图像系统，其特征是，所述电信号选自电位差信号及电流信号中的一者。 

9.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述参考点为红外光发光二极管，所述预设光谱为红外光光谱。 

10.根据权利要求9所述的互动图像系统，其特征是，所述图像模块还包括： 

红外光滤光镜，用以滤除所述预设光谱以外的光； 

图像感测模块，所述图像感测模块以取样频率获取所述参考点图像以形成所述第一图像及所述第二图像；及 

图像处理模块，所述图像处理模块计算并输出所述参考点图像在所述第一图像及所述第二图像间的移动向量。 

11.根据权利要求10所述的互动图像系统，其特征是，所述图像感测模块选自CCD图像传感器及CMOS图像传感器中的一者。 

12.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述图像模块的 取样频率范围介于60帧/秒至200帧/秒之间。 

13.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述参考点电连接至所述主机。

14.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述系统还包括用以显示所述主机所执行的软件的图像显示器。

15.根据权利要求14所述的互动图像系统，其特征是，所述参考点电连接至所述图像显示器。

16.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述调制模块还包括用以调制所述图像模块的取样频率的多路开关选择器。

17.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述主机选自游戏主机及电脑系统主机中的一者。

18.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述互动装置选自遥控器及指针定位装置中的一者。

19.根据权利要求1所述的互动图像系统，其特征是，所述参考点选自发光二极管及激光二极管中的一者。

20.一种互动装置，其特征是，所述装置用于互动图像系统，所述系统包括所述互动装置、主机及至少一个用以产生预设光谱的光的参考点，所述互动装置通过无线通信连接所述主机包括的无线模块，所述互动装置包括： 

无线模块，所述无线模块用以与所述主机的无线模块间进行数据传输；

图像模块，所述图像模块以取样频率获取所述参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出所述参考点图像在所述第一图像及第二图像间的移动向量；

调制模块，所述调制模块用以调制所述图像模块的取样频率；及

处理单元，所述处理单元控制所述无线模块将所述移动向量传输至所述主机的无线模块，并根据预设条件控制所述调制模块实时地调制所述图像模块的取样频率。

21.根据权利要求20所述的互动装置，其特征是，所述预设条件为所述主机传输至所述互动装置的频率选择信号。

22.根据权利要求20所述的互动装置，其特征是，所述预设条件为所述互动装置的图像模块所输出的移动向量。

23.根据权利要求20所述的互动装置，其特征是，所述互动装置还包括用以感测所述互动装置的状态并产生电信号的动作感测模块，其中所述处理单元根据所述电信号计算所述互动装置的加速度，并控制所述无线模块将所述加速度传输至所述主机的无线模块。

24.根据权利要求23所述的互动装置，其特征是，所述预设条件为所述互动装置的处理单元所求得的加速度。

25.根据权利要求23所述的互动装置，其特征是，所述动作感测模块选自加速度传感器及陀螺仪传感器中的一者。 

26.根据权利要求23所述的互动装置，其特征是，所述电信号选自电位差信号及电流信号中的一者。

27.根据权利要求20所述的互动装置，其特征是，所述预设光谱为红外光光谱，所述图像模块还包括：

红外光滤光镜，所述红外光滤光镜用以滤除所述预设光谱以外的光；

图像感测模块，所述图像感测模块以取样频率获取所述参考点图像以形成所述第一图像及所述第二图像；及

图像处理模块，所述图像处理模块计算并输出所述参考点图像在所述第一图像及所述第二图像间的移动向量。

28.根据权利要求27所述的互动装置，其特征是，所述图像感测模块选自CCD图像传感器及CMOS图像传感器中的一者。

29.根据权利要求20所述的互动装置，其特征是，所述图像模块的取样频率范围介于60帧/秒至200帧/秒之间。

30.根据权利要求20所述的互动装置，其特征是，所述调制模块还包括用以调制所述图像模块的取样频率的多路开关选择器。

31.根据权利要求20所述的互动装置，其特征是，所述装置选自遥控器及指针定位装置中的一者。

32.一种互动装置的运作方法，其特征是，所述互动装置用于互动图像系统，所述系统包括所述互动装置、主机及至少一个用于产生预设光谱的光的参考点，且所述互动装置通过无线通信连接所述主机包括的无线模块，所 述运作方法包括下列步骤：

提供图像模块以取样频率获取所述参考点图像以形成第一图像及第二图像，计算并输出所述参考点图像在所述第一图像及所述第二图像间的移动向量；

提供无线模块，所述无线模块与所述主机的无线模块间进行数据传输；及

提供处理单元，所述处理单元控制所述无线模块将所述移动向量传输至所述主机的无线模块，并根据预设条件实时地调制所述图像模块的取样频率。

33.根据权利要求32所述的运作方法，其特征是，所述方法还包括下列步骤：通过所述无线模块接收所述主机所发出的频率选择信号，其中所述预设条件为所述频率选择信号。

34.根据权利要求32所述的运作方法，其特征是，所述预设条件为所述互动装置的图像模块所输出的所述移动向量。

35.根据权利要求32所述的运作方法，其特征是，所述方法还包括下列步骤：

提供动作感测模块用以感测所述互动装置的状态并产生电信号；

根据所述电信号计算所述互动装置的加速度；及

通过所述无线模块将所述加速度传输至所述主机的无线模块。

36.根据权利要求35所述的运作方法，其特征是，所述预设条件为根据所述电信号求得的所述互动装置的所述加速度。

37.根据权利要求32所述的运作方法，其特征是，所述图像模块的取样频率范围介于60帧/秒至200帧/秒之间。 

38.一种互动图像系统，其特征是，所述系统包括： 

主机，所述主机包括第一无线模块及储存装置，所述储存装置用以存取软件； 

至少一个参考点，所述参考点产生预设光谱的光；及 

互动装置，所述互动装置包括： 

第二无线模块，所述第二无线模块用以与所述第一无线模块间进行数据传输； 

图像模块，所述图像模块以取样频率获取并输出所述参考点图像以形成第一图像及第二图像； 

调制模块，所述调制模块用以调制所述图像模块的取样频率；及处理单元，所述处理单元计算所述参考点图像在所述第一图像及所述第二图像间的移动向量，控制所述第二无线模块将所述移动向量传输至所述第一无线模块，并根据预设条件控制所述调制模块实时地调制所述图像模块的取样频率。 

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