侦测影像移动的方法及其装置制造方法及图纸

一种侦测影像移动的方法，其步骤如下所述。读取一参考画面，并于该参考画面中提取一参考区块。读取一取样画面，当该参考区块未达到该参考画面的边界时，于该参考画面中另行提取一更新区块，以取代该参考区块。根据该参考区块于该取样画面中，寻找匹配该参考区块的一取样区块及计算出一移动向量。当该取样区块已达到该取样画面的边界时，则以该取样画面取代该参考画面，并于该参考画面中另行提取该参考区块，重新进行读取一取样画面的步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种侦测影像移动的方法及其装置，且特别是有关于一种可增加移动量及小角度侦测的侦测影像移动的方法及其装置。
技术介绍
随着计算机性能的大幅进步以及网际网络、多媒体技术的高度发展，目前影像信息的处理大多已由模拟转为数字传输，而为了配合现代生活模式，计算机外设装置日渐趋于设计简约轻薄、动作控制精准并且功能强大。以鼠标为例，现有的鼠标采用滚球作为移动定位的机制，虽然结构组装简单，却也有容易累积灰尘需定时清洁以及定位分辨率低的缺点。最近问世的光学鼠标，即大幅改善上述的缺点，可精准定位坐标减少误差。传统如光学鼠标所使用的侦测影像移动技术，是利用区块比较法(block match method)来判断影像侦测器的移动量。区块比较法可根据比较函数(例如均方差MSE(mean squared error)或绝对平均法MAD(mean absolute difference))所提取的取样区块与参考区块做比较而求得影像侦测器的移动量。请参照图1，利用传统区块比较法判断影像侦测器的移动量的步骤如下影像侦测器于第一位置时提取一参考画面(如步骤S10)，而当侦测器移动至第二位置时另行提取一取样画面(如步骤S12)。假若前述参考画面与取样画面均为6×6的画面，于参考画面提取一较小的2×2参考区块，分割成9个不重叠的画面区块，并依序以各个画面区块于前述取样画面中以区块比较法作搜寻，藉以取得与画面区块的灰阶值相同的画面。计算数个画面区块与取样画面间的相关函数(如步骤S13)，并且选择最小者计算两者间的位移与移动向量(如步骤S14)。接着判断画面区块是否达到影像边界(如步骤S16)。若已达影像边界，则将取样画面取代原参考画面置换成新的参考画面(如步骤S18)。实际上，影像侦测器本身具有许多噪声源，除了其本身的半导体制程变动、电源噪声、以及信号噪声外，还受到其外部环境的温度以及亮度的影响。因此仅能找到与前述画面区块灰阶值最接近的画面，势必存在一定的侦测误差。上述的传统技术中，由于受到影像侦测器的尺寸与画面速度的限制，因此对于影像侦测器有其移动速度的限制。假设影像侦测器所提取的画面数组尺寸为M×M，画面区块的尺寸为N×N，影像侦测器的像素尺寸为PN×PN，而画面速度为FN(frame/sec)。以画面区块位于影像侦测器所提取的画面数组的中央为例，影像侦测器于水平方向以及垂直方向所允许移动的范围是±(M-N)/2，而影像侦测器于水平方向以及垂直方向所允许的最大移动速度为PN×〔±(M-N)/2〕×FN。因此，当影像侦测器移动的速度超过上述硬件的上限时，即无法在取样画面中以区块比较法搜寻与画面区块的灰阶值相同的画面，此将会造成区块比较法的判断错误进而正确辨识出影像侦测器的移动量。基于此，台湾专利第529309号即提出一种影像侦测器移动量的侦测方法，在该专利中，影像侦测器于第一位置所提取参考影像的特定部分参考画面，影像侦测器移动至第二位置另行提取一取样画面，将参考画面与取样画面二者相比较，待取得与上述特定部分参考画面相同的画面后，判断此时影像侦测器的移动方向，并根据侦测器的移动方向而决定影像侦测器于第三位置所提取的另一新参考画面的位置，藉以顺利判定影像侦测器移动量。此专利是藉由动态调整下一张参考影像的参考区块位置，用以增加最大位移量。但是，本方法仅可增加最大位移量，无法增强位移角度侦测的能力。再者，另有美国专利号5729008A提出一种影像移动量侦测方法，此专利中是利用二次曲面塑造相关表面模型(correlation surfacemodel)，并以最小值发生点为其估计位移量整数部分，然后根据发生点与周围关联数值(correlation value)的关系，利用内插法算出小数部分细微位移。由于计算关连数值时必须计算每个点的差值，且计算位移量时需有硬件配合小数点运算，所以运算量会相当大。鉴于此，现有技术对于在不增加硬件架构以及减少运算量为前提下，侦测影像移动器的移动量技术仍存在改良的空间。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的就是在提供一种侦测影像移动的方法，可在相同参考影像中，根据前次侦测影像的结果，动态地以相反于影像移动向量的方向提取不同的参考区块，进而增加单方向最大移动量侦测的能力，此外，尚可增加侦测各方向细微移动的能力，进而侦测影像细微移动角度的变化量。及当侦测影像移动量大于可侦测最大移动量时，根据运动惯性原理，补偿移动向量的方法。本专利技术的再一目的是提供一种侦测影像移动的装置，在不增加硬件资源以及减少运算量双重需求下，同时增强侦测最大移动量以及细微移动的能力，进而获得两倍于现有技术侦测影像移动角度变化量的灵敏度。在本专利技术的实施例中，侦测影像移动的步骤如下所述。首先分别提取第一影像作为参考影像，第二影像作为为第一取样影像，并以参考影像中心位置为参考区块，接着于取样影像中取样区块，根据参考影像及取样区块间位置计算出位移速度与其移动向量。当侦测影像移动量大于可侦测最大移动量时，根据运动惯性原理，补偿移动向量。接着判断是否参考区块及取样区块皆已达影像边界，若无，则根据前述位移速度与其移动向量反方向提取一新参考区块，否则则更新参考影像，重复上述步骤直到参考区块及取样区块皆已达影像边界。此时将以取样区块已达影像边界时的取样影像取代原参考影像成为另一新参考影像，并且由此新参考影像另行提取一参考区块，重复上述步骤。本专利技术的方法可在取样区块未达影像边界前，于相同参考影像(Reference frame)中，根据前次侦测影像的结果，动态地以相反于影像移动向量的方向提取不同的参考区块(Reference window)，进而用以增加侦测最大移动量。此外，由于本专利技术的方法惟有在参考区块及取样区块皆已达影像边界时，才更新参考影像，因此允许增加包括水平与垂直方向在内各方向的细微移动的能力，进而藉由各方向的移动量计算出影像移动的微小角度变化量。如以影像大小8×8及参考区块2×2为例，本专利技术的技术能判断的最小移动角度为斜率0.5/6(约略4.8度)。此外，本专利技术也将计算加速度的变化，当加速度为稳定合理值时，同时预测下次的移动量。当影像位移速度大于可侦测移动量时，由于侦测错误导致加速度剧烈变化，无法达到合理的状态，此时本专利技术将以先前预测的移动向量作为本次的移动，待加速度稳定后，才以侦测结果为移动向量。本专利技术又提供一种侦测影像移动的装置，于本实施例中可为一光学鼠标装置，此装置包括有一光学感应单元、一辅助计算单元、一微处理单元、一模拟数字信号转换单元以及一信号过滤单元。前述光学感应单元耦接至模拟数字信号转换单元，模拟数字信号转换单元再耦接至信号过滤单元。当光学感应单元读取影像，经由模拟数字信号转换单元输出数字信号，此数字信号经信号过滤单元除去噪声后，接着送至微处理单元。微处理单元耦接至辅助计算单元，微处理单元通过光学感应单元读取一参考画面，并于参考画面中提取一参考区块。微处理单元另读取一取样画面，微处理单元根据参考区块于该取样画面中，并藉由辅助计算单元的计算，寻找匹配参考区块的一取样区块及计算出一移动向量。微处理单元计算加速度的变化，当加速度为稳定合理值时，同时记录此时的移动量。当影像位移速度大于可侦测移动量时，由于侦测错误导致加速度剧烈变化，无法达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侦测影像移动的方法，包括下列步骤：　　　　（Ａ）读取一参考画面，并于该参考画面中提取一参考区块；　　　　（Ｂ）读取一取样画面；　　　　（Ｃ）当该参考区块未达到该参考画面的边界时，于该参考画面中另行提取一更新区块，以取代该参考区块；　　　　（Ｄ）根据该参考区块于该取样画面中，寻找匹配该参考区块的一取样区块及计算出一移动向量；　　　　（Ｅ）当该取样区块已达该取样画面的边界时，则以该取样画面取代该参考画面，并于该参考画面中另行提取该参考区块；以及　　　　（Ｆ）重新进行步骤（Ｂ）。

【技术特征摘要】
1.一种侦测影像移动的方法，包括下列步骤(A)读取一参考画面，并于该参考画面中提取一参考区块；(B)读取一取样画面；(C)当该参考区块未达到该参考画面的边界时，于该参考画面中另行提取一更新区块，以取代该参考区块；(D)根据该参考区块于该取样画面中，寻找匹配该参考区块的一取样区块及计算出一移动向量；(E)当该取样区块已达该取样画面的边界时，则以该取样画面取代该参考画面，并于该参考画面中另行提取该参考区块；以及(F)重新进行步骤(B)。2.如权利要求1所述的侦测影像移动的方法，其中步骤(C)是根据该移动向量或与该移动向量对应的一移动速度，来于该参考画面中另行提取该更新区块。3.如权利要求1所述的侦测影像移动的方法，其中步骤(C)的该更新区块是藉由相反于该取样区块移动方向而提取者。4.如权利要求1所述的侦测影像移动的方法，其中步骤(D)中寻找该取样区块的步骤是于该取样画面中寻找相同于该参考区块的大小且与该参考区块的灰阶值最相近者。5.如权利要求1所述的侦测影像移动的方法，其中步骤(D)与步骤(E)间还包括一进行补偿影像移动的方法，该补偿影像移动的方法包括下列步骤(a)根据影像加速度，判断是否超过一预定移动向量；(b)当超过该预定移动向量，则输出预测移动向量；以及(c)未超过该预定移动向量，则判断该加速度是否为在一允许范围内达到一预定次数，若该加速度在该允许范围内达一预定次数则预测下次移动向量并且输出本次位移，否则仅输出本次位移。6.如权利要求5所述的侦测影像移动的方法，其中步骤(c)的该允许范围内达一预定次数是至少连续三次所测得加速度均小于1pixel/sec2。7.一种侦测影像移动的装置，包括一光学感应单元，用以读取影像；一辅助计算单元，用以计算寻找匹配的影像；一微处理单元，耦接至该辅助计算单元，该微处理单元通过该光学感应单元读取一参考画面，并于该参考画面中提取一参考区块，该微处理单元另读取一取样画面，该微处理单元根据该参考区块于该取样画面中，寻找匹配该参考区块的一取样区块及计算出一移动向量，当该参考区块未达该参考画面的边界时，于该参考画面中另行提取一更新区块，以取代该参考区块，当该参考区块已达该参考画面的边界时且该取样区块也达到该取样画面的边界时，则以该取样画面取代该参考画面，并于该参考画面中另行提取该参考区块。8.如权利要求7所述的侦测影像移动的装置，其中该装置具有至少一模拟数字信号转换单元与一信号过滤单元，其中该光学感应单元耦接至该模拟数字信号转换单元，该模拟数字信号转换单元耦接至该信号过滤单元。9.如权利要求7所述的侦测影像移动的装置，其中该更新区块系根据该移动向量或与该移动向量对应的一移动速度，来于该参考画面中另行提取者。10.如权利要求7所述的侦测影像移动的装置，其中该更新区块是藉由相反于该取样区块移动方向而提取者。11.如权利要求7所述的侦测影像移动的装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽安，
申请(专利权)人：凌阳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]