光学运动感知方法技术

一种光学运动感知方法，用于视频系统指示装置上，该指示装置上设有光敏检测器阵列，用以光学感知外部物体的图像，从而感知物体的运动，它包括如下步骤：利用光敏检测器阵列获取外部物体的两帧图像，分别形成参考帧与目标帧；根据设置的预测位移量＊，预测参考帧与目标帧中的信息重叠区；在参考帧预测的信息重叠区选择一参考块，而在目标帧预测的信息重叠区内预定一具有多个定位点的方向模板；将参考块与以该方向模板的各个定位点为基准点形成的各个搜索块进行相关计算，确定关联性最强的搜索块以及该搜索块的位置；利用该搜索块基准点相对于方向模板中心点位置的距离＊修正预测位移量＊；输出修正后的实际位移矢量＊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一 种运动感知方法，特别涉及应用在计算机或视频系统指示装置 上的。
技术介绍
计算机指示装置，如鼠标，是最为常用的计算机接口设备之一。当用户在工 作表面上移动鼠标时，鼠标内的运动感知装置便感知此运动，由此可以移动计算 机屏幕上的指针。现有技术中的光学感知装置一般包括光发射装置(如发光二极管)和光敏 检测器阵列。光敏检测器阵列可以检测鼠标垫或桌面的特征。光敏检测器通常排 列成二维阵列，运动的感知和跟踪是通过计算新捕获的采样图像(或称帧，，) 和以前捕获的参考图像之间的相关性来完成对运动方向及大小的确定的。现有技术中的通常做法是，在第一帧图像中选择部分影像作为参考块，然后 将该参考块与第二帧图像在不同的位置进行关联性计算，以找出匹配关联性最强 的位置，从而得到位移量。但是，现有技术的这种方法存在许多不足之处。例如，相关性的计算量过大， 电路复杂，功耗大，等等。并且即使采用这种方法也未必能真正得到正确的结果。 另外，如果参考块是选择在第一帧图像中的未与第二帧图像的重叠区时，那么在 第二帧图像中就会因无法找到相匹配的位置而出错。因此，人们希望找到一种可靠的，以改进现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简洁且精确的。本专利技术的方法 能够准确地跟踪运动方向和位移，且速度快，能够减少延迟并提高指示装置的性能。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种在视频系统指示装置上感知物体运 动的方法，，该指示装置上设有光敏检测器阵列，用以光学感知外部物体的图像， 以感知物体的运动。本领域中的普通技术人员能够理解，这里所说的视频系统可 以是诸如计算机显示屏、电#见机、游戏机等诸如此类的-见频系统。本专利技术的方法包括如下步骤用光敏检测器阵列，获取外部物体的两帧图像；根据所获取的两帧图像，分别形成参考帧与目标帧；根据设置的预测位移量？，预测所述参考帧与所述目标帧中的信息重叠区；将重叠区中的某一定位点设为基准点，并从基准点开始，向四周延伸一定的 距离，以确定一个参考块的大小和形状，而在目标帧预测的信息重叠区内也预先 确定一个具有多个定位点的方向模板，并且参考块的基准点与该方向模板的中心 对应；以方向模板的各定位点为基准点，形成多个搜索块；将参考块与搜索块进行相关计算，从而确定关联性最强的搜索块以及该搜索 块的位置；利用该搜索块基准点相对于方向模板的中心位置的距离^修正预测位移量？； 以及输出修正后的实际位移矢量3 。依据上述主要特征，其中预测的位移量^是由上次运动的实际位移矢量确定。依据上述主要特征，该方法还包括把修正后的实际位移矢量S累积到运动的积 累量万上，为下一次运动预测做准备。依据上述主要特征，参考块形状和大小的确定方式如下在目标帧的信息重 叠区中，以方向模板的各个定位点为起点，往上、下、左、右四个方向延伸，延 伸至信息重叠区的边界停止，从而得到多组上、下、左、右的距离分量，同理也 可得到参考块的一组距离分量，如此依上述形成的多组上、下、左、右的距离分 量，选择最小的上、下、左、右的距离分量，并以参考块的基准点为起点，确定 参考块的形状和大小。依据上述主要特征，以该方向模板的各定位点为基准点形成的各个搜索块的 形状和大小与参考块相同。依据上述主要特征，计算相关性的方法是利用参考块矩阵C和搜索块矩阵《的差值矩阵4，利用矩阵范数lhll计算参考块矩阵和搜索块矩阵之间的距离，IWI越小则表示参考块和搜索块的关联性越强。依据上述主要特征，当关联性最强的搜索块包括的像素点个数小于某一阈值 时，则更换参考帧，同时运动的积累量5置零，而该次运动的信息重叠区的预测 量由上次运动的实际位移矢量3确定。与现有技术相比较，本专利技术采用的方法比现有技术更加简洁，从而减少的 相关运算量，利于提高检测速度，并且还提高了运动搜索的精确度。附图说明读者在参照附图阅读了本专利技术的具体实施例以后，将会清楚地了解本专利技术 的各个方面及其优点。其中，图1是本专利技术的参考帧与参考块的示意图。图2是本专利技术中目标帧中所使用的一个方向模板的示意图。 图3是本专利技术中确定参考块形状与大小的示意图。 图4是本专利技术的流程图。图5是换帧条件设定在匹配块小于80个像素点时，慢速画圆条件下本专利技术 与现有常用算法的比较示意图。图6是换帧条件设定在匹配块小于80个像素点时，中速画圓条件下本专利技术 与现有常用算法的比较示意图。图7是换帧条件设定在匹配块小80个像素点时，快速画圆条件下本专利技术与 现有常用算法的比较示意图。具体实施例方式下面结合附图，详细描述按照本专利技术的具体实施方式。首先，采用光敏检测器阵列，从外部获取外部物体分别对应于当前运动帧和 先前运动帧的图像，并根据获取的两帧图像，分别形成如图1所示的参考帧和如 图2所示的目标帧。下面参照图4描述本专利技术的方法。本专利技术的方法用于各种视频系统指示装置上，该指示装置上设有光敏检测器阵列，用以采用光学手段感知外部物体的图像，从而感知物体的运动，利用此方 法能够有重点的先确定关联性较强的区域，即信息重叠区，然后把所有分析和计算都放在该区域中进行。本专利技术的方法主要包括如下步骤设置的预测位移量^，并根据所设置的预测位移量^，来预测参考帧与目标帧 中的信息重叠区，图1和图2中的阴影部分即为所涉及的信息重叠区；在参考帧预测的信息重叠区中选择一个参考块，而在目标帧预测的信息重叠 区内也预定一个具有多个定位点的方向模板，并且使参考块的基准点与该方向模 4反的中心对应；将参考块与以该方向模板的各定位点为基准点，形成各个搜索块，并进行相 关性计算，确定关联性最强的搜索块(也称为匹配块)以及该关联性最强的搜索 块的位置；利用该搜索块基准点相对于方向模板的中心位置的距离^来修正预测位移量输出修正后的实际位移矢量^ 。上述步骤中1. 预测位移量？和信息重叠区的设置如上所述，本专利技术用上次运动的结果^对本次运动进行预测，即？ = 3。 如果把更换参考帧之前所有运动矢量3累加到位移的积累量万上，那么本次运动的重叠区的预测位置为万+ ,如此在参考帧预测的信息重叠区中确定一个参考块。2. 基准点、中心点和方向模板的确定将参考帧的重叠区域的某一定位点设为基准点，并把目标帧中与此基准点对 应的定位点设为方向模板的中心点。在本实施例中，该方向模板是由13个定位点组成的菱形模板。但在实际上， 也可以采用形状为方形或圆形或其它形状的模板。3. 参考块形状与大小的确定先在参考块帧的信息重叠区中，以上述选择的基准点开始，往四个方向延伸 一定的距离，以确定一个参考块的大小和形状。例如，触及到信息重叠区的边界 停止，得到一组距离分量UO、 D0、 L0、 RO,如图1所示。同理，在目标帧中，以方向模板的每个定位点为基准都可以确定一组U、 D、 L、 R,从而会得到13组U、 D、 L、 R分量，如图3所示，加上U0、 D0、 L0、 R0，则 一共有14组分量。然后，比较此14组分量，得到最小的U、 D、 L、 R值，之后 在参考块中，以基准点为起点，向上、下、左、右四个方向分别延伸由上述四个 最小的U、 D、 L、 R确定的距离，就确定了一个参考块的大小和形状。4. 搜索块的确定及相关计算在确定了参考块的形状和大小后，以上述方向模板的各个定位点为基准点， 可以选择形状、大小与参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于视频系统指示装置上的光学运动感知方法，所述指示装置设有光敏检测器阵列，用以光学感知外部物体的图像，从而感知物体的运动，其特征在于，所述方法包括如下步骤：用光敏检测器阵列，获取外部物体的两帧图像；根据所获取的两帧图像，分别形成参考帧与目标帧；根据设置的预测位移量＊，预测所述参考帧与所述目标帧中的信息重叠区；将所述重叠区中的某一定位点设为基准点，并从所述基准点开始，向四周延伸一定的距离，以确定一个参考块的大小和形状，而在所述目标帧预测的信息重叠区内也预先确定一个具有多个定位点的方向模板，并且所述参考块的基准点与该方向模板的中心对应；以所述方向模板的各定位点为基准点，形成多个搜索块；将所述参考块与所述搜索块进行相关计算，从而确定关联性最强的搜索块以及该搜索块的位置；利用该搜索块基准点相对于方向模板的中心位置的距离＊修正预测位移量＊；以及输出修正后的实际位移矢量＊。

【技术特征摘要】
1.一种用于视频系统指示装置上的光学运动感知方法，所述指示装置设有光敏检测器阵列，用以光学感知外部物体的图像，从而感知物体的运动，其特征在于，所述方法包括如下步骤用光敏检测器阵列，获取外部物体的两帧图像；根据所获取的两帧图像，分别形成参考帧与目标帧；根据设置的预测位移量预测所述参考帧与所述目标帧中的信息重叠区；将所述重叠区中的某一定位点设为基准点，并从所述基准点开始，向四周延伸一定的距离，以确定一个参考块的大小和形状，而在所述目标帧预测的信息重叠区内也预先确定一个具有多个定位点的方向模板，并且所述参考块的基准点与该方向模板的中心对应；以所述方向模板的各定位点为基准点，形成多个搜索块；将所述参考块与所述搜索块进行相关计算，从而确定关联性最强的搜索块以及该搜索块的位置；利用该搜索块基准点相对于方向模板的中心位置的距离修正预测位移量以及输出修正后的实际位移矢量2. 如权利要求1所述的光学运动感知方法，其特征在于，所述预测的位移量 是由上次运动的实际位移矢量确定的。3. 如权利要求1所述的光学运动感知方法，其特征在于，还包括把修正后的 实际位移矢量^累积到运动的积累量万上，为下一次运动预测做准备。4. 如权利要求1或2或3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林豹，肖勇，
申请(专利权)人：埃派克森微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]