專利名稱：影像感測器的移動量檢測方法
技術領域：
本發(fā)明是有關一種影像感測器的移動量檢測方法，特別是有關一種根據(jù)影像感測器在第一位置所擷取第一影像的特定部分影像畫面與影像感測器移動至第二位置所擷取的第二影像相比較，待取得與上述特定部分影像畫面相同的畫面后，判斷此時影像感測器的移動方向，并根據(jù)影像感測器的移動方向而決定影像感測器在第三位置所擷取第三影像的特定部分影像畫面的位置，藉以順利判定影像感測器位移量的影像感測器移動量檢測方法。
背景技術：
已有技術是使用區(qū)塊比較法(block match method)來判斷影像感測器的移動量。區(qū)塊比較法可根據(jù)比較函數(shù)(例如均方差MSE(mean squarederror)或絕對值平均法MAD(mean absolute difference)所取得的符合區(qū)塊與原始區(qū)塊作比較而求得影像感測器的移動量。
參閱圖1A及圖2B，圖1A及圖1B是顯示已有技術中利用區(qū)塊比較法來判斷影像感測器移動量的示意圖。畫面10A為影像感測器在第一位置所擷取到的畫面。當影像感測器移動到第二位置時，其所擷取到的影像為圖1B的畫面10B。接下來，在此以影像感測器所擷取到畫面的尺寸為6×6的畫面為例，在畫面10A以2×2的畫面區(qū)塊為單位，分割成9個不重疊的畫面區(qū)塊，并依序以畫面區(qū)塊12A在畫面10B以區(qū)塊比較法作搜尋，藉以取得與畫面區(qū)塊12A的灰階值相同的畫面。實際上，影像感測器本身具有許多噪聲源，除了其本身的半導體制造變動、電源噪聲、以及訊號噪聲外，還受到其外部環(huán)境的溫度以及亮度的影響。
因此僅能找到與畫面區(qū)塊12A灰階值最接近的畫面，結果找到畫面區(qū)塊12B，因此可視為與畫面區(qū)塊12A相同。
然而，上述的已有技術中，由于受到影像感測器的尺寸以及畫面速度的限制，因此對于影像感測器有其移動速度的限制。假設影像感測器所擷取的畫面陣列的尺寸為M×M，畫面區(qū)塊的尺寸為N×N，影像感測器的像素尺寸為PN×PN，而畫面速度為FN(frame/sec)。以畫面區(qū)塊位于影像感測器所擷取的畫面陣列的中央為例，影像感測器在水平方向以及垂直方向所允許移動的范圍為±(M-N)/2，而影像感測器在水平方向以及垂直方向所允許的最大移動速度為PN×[±(M-N)/2]×FN。因此，當影像感測器移動的速度超過上述的上限時，會造成區(qū)塊比較法的判斷錯誤，而無法識別出影像感測器的移動量。
參閱圖2A及圖2B，圖2A及圖2B是說明利用區(qū)塊比較法來判斷影像感測器移動量時，發(fā)生錯誤的示意圖。畫面20A為影像感測器在第一位置所擷取到的畫面。
當影像感測器移動到第二位置時，其擷取到的影像為圖2B的畫面20B。以畫面20A中的畫面區(qū)塊22A在畫面20B以區(qū)塊比較法作搜尋，藉以取得與畫面區(qū)塊22A的灰階值相同的畫面。若影像感測器移動的速度超過硬件所允許的范圍時，則無法在畫面20B中取得與畫面區(qū)塊22A的灰階值相同的畫面區(qū)塊，造成判斷的錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒在此，為了解決上述問題，本發(fā)明主要目的在于提供一種影像感測器的移動量檢測方法，能夠在相同影像感測器所擷取的畫面陣列的條件下，增加影像感測器所允許移動的范圍或速度。同樣的，藉此方法，可以在使用較小的影像感測器擷取陣列的情況下，得到相同的移動范圍或速度。
為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提出一種影像感測器移動量檢測方法，適用在根據(jù)影像檢測器在移動時所擷取的第一畫面、第二畫面、第三畫面以及第四畫面而判斷影像感測器的移動量。首先，在第一畫面中取得一第一擷取畫面區(qū)；接著，在第二畫面中取得與第一擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第一對應區(qū)，并檢測出第一對應區(qū)相對于第一擷取畫面區(qū)是朝一特定方向偏移；接著，根據(jù)第一擷取畫面區(qū)與第一對應區(qū)的位置而判斷影像感測器的移動量以及移動速度，當影像感測器的移動速度在既定時間區(qū)段范圍內(nèi)維持特定速度值時，則在第三畫面中取得第二擷取畫面區(qū)，上述第二擷取畫面區(qū)相對于上述第一擷取畫面區(qū)是朝約略相反于上述的特定方向偏移；接下來，在第四畫面中取得與第二擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第二對應區(qū)；最后根據(jù)第二擷取畫面區(qū)與第二對應區(qū)判斷出影像感測器的移動量。


為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文將結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例詳細說明如下。
圖1A及圖1B是顯示已有技術中利用區(qū)塊比較法來判斷影像感測器移動量的示意圖。
圖2A及圖2B是說明利用區(qū)塊比較法來判斷影像感測器移動量時，發(fā)生錯誤的示意圖。
圖3A至圖3D是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例所述的利用區(qū)塊比較法來判斷影像感測器移動量的示意圖。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例所述的影像感測器的移動量檢測方法的操作流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明實施例所述的影像感測器的移動量檢測方法，是利用物體移動慣性的原理來判斷在影像感測器所取得的畫面中的擷取畫面區(qū)塊位置，藉以增加影像感測器所允許移動的范圍及速度。
根據(jù)物體移動慣性的原理，可預測影像感測器的移動狀態(tài)。當影像感測器在既定的時間范圍內(nèi)以一既定速率移動時，在下一個既定時間范圍中，可預測其將以同樣的方向移動；同樣的，當其移動速度減少時，可預測其將改變移動方向。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例所述的影像感測器的移動量檢測方法，是根據(jù)影像感測器的移動方向而自動增加其所允許移動的范圍及速度。以圖2A及圖2B所述的例子為例，在根據(jù)畫面區(qū)塊22A在畫面20B中并無法搜尋到具有相同灰階值的畫面區(qū)塊22B。若此時以畫面區(qū)塊24A在畫面20B中搜尋，即可成功的搜尋到具有相同灰階值的畫面區(qū)塊24B，因此，可達到判斷影像感測器的移動量的目的，解決了在已有技術中所發(fā)生的超出移動范圍的問題。在本發(fā)明中，在畫面20A選取畫面區(qū)塊24A的原則是根據(jù)上述的物體移動慣性原理。
根據(jù)本發(fā)明實施例所述的操作流程，參閱圖3A至圖3D，首先在第一畫面30A中取得畫面區(qū)塊32A，接著，在第二畫面30B中取得與畫面區(qū)塊32A的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的對應區(qū)塊32B，根據(jù)畫面區(qū)塊32A與對應區(qū)塊32B的相對位置(以向量A表示)，即可判定影像感測器的移動方向是朝一特定方向偏移。接著，根據(jù)所判定的特定方向，在第三畫面30C中取得畫面區(qū)塊32C，第三畫面30C中所標示的區(qū)域34A為原先在第一畫面30A所取得畫面區(qū)塊32A的位置，在此在圖示中顯示，是為了與畫面區(qū)塊32C作對照。在此，根據(jù)影像感測器在上一畫面的移動方向，可預測影像感測器于此畫面繼續(xù)以同樣的方向移動，因此，在第三畫面30C取得畫面區(qū)塊32C時，并不是擷取中間部分的畫面區(qū)塊，而是朝相反于上述向量A的方向擷取畫面區(qū)塊32C，藉以增加影像感測器在單位時間內(nèi)的可移動范圍。接下來，在第四畫面30D中取得與畫面區(qū)塊32C的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的對應區(qū)塊32D。如圖所示，與對應區(qū)塊32B相比較，對應區(qū)塊32D距離第四畫面30D的邊界較遠，減少了無法取得對應畫面的機會。
以下將說明應用根據(jù)本發(fā)明實施例所述的影像感測器的移動量檢測方法的操作流程。
在本實施例中，以影像感測器所擷取畫面尺寸為20×20(單位像素)，選取的畫面區(qū)塊的尺寸為10×10(單位像素)，單位像素(pixel)尺寸為60μm×60μm，而畫面速度為1500畫面(frame)/秒(sec)為例。再者，本實施例設定三種影像感測器的速度狀態(tài)，并根據(jù)各速度狀態(tài)而選取作為比對的畫面區(qū)塊的位置。另外，上述的三種影像感測器的速度狀態(tài)僅為說明的例子，在實際上，可根據(jù)實際需要以及硬件需求而設定適當?shù)臓顟B(tài)數(shù)目。
參閱圖4，圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例所述的影像感測器的移動量檢測方法的操作流程圖。
首先，在一般模式(S1)中，與已知技術相同，在影像感測器所擷取畫面的中央擷取一畫面區(qū)塊，當影像感測器移動時，在單位畫面時間內(nèi)，影像感測器的允許移動范圍為±5單位像素。因此，影像感測器在一般模式中所允許的最大速度為45(cm/sec)。
接下來，判斷影像感測器的速度是否符合進入第一加速模式的條件(S2)，在本實施例中，進入第一加速模式的條件為影像感測器連續(xù)在83個畫面移動2個像素。根據(jù)上述的狀態(tài)，影像感測器在83個畫面時間的位移為[60(μm/pixel)×2(pixel/frame)×83(frame)＝1(cm)，而其移動速度為18(cm/sec)。若達到上述的條件，則進入第一加速模式(S3)，若否，則回到一般模式(S1)繼續(xù)操作。
在第一加速模式(S3)中，是以相反于對應畫面所傾向移動的方向擷取用來比對的畫面區(qū)塊，在本實施例中，以偏移3個像素單位為例。因此，影像感測器的允許移動范圍為-3～7或-7～3個單位像素。由于影像感測器是保持同樣的方向移動，因此，影像感測器所允許的最大速度為63(cm/sec)，提高了影像感測器的移動速度。其算式如下60(μm)×7(pixel/frame)×1500(frame/sec)＝63(cm/sec)。
另外，若影像感測器在單位畫面時間的位移低于2個像素單位，則回到一般模式(S1)。
接下來，判斷影像感測器的速度是否符合進入第二加速模式的條件(S4)，在本實施例中，進入第二加速模式的條件為影像感測器連續(xù)在83個畫面移動3個像素。根據(jù)上述的狀態(tài)，影像感測器83個畫面時間的位移為60(μm/pixel)×3(pixel/frame)×83(frame)＝1.5(cm)，而其移動速度為27(cm/sec)。若達到上述的條件，則進入第二加速模式(S5)，若否，則回到第一加速模式(S3)繼續(xù)操作。
在第二加速模式(S5)中，與第一加速模式(S3)相同，是以相反于對應畫面所傾向移動的方向擷取用來比對的畫面區(qū)塊，在本實施例中，以偏移5個像素單位為例。因此，影像感測器的允許移動范圍為0～10或10～0個單位像素。
由于影像感測器是保持同樣的方向移動，因此，影像感測器所允許的最大速度為60(μm)×10(pixel/frame)×1500(frame/sec)＝90(cm/sec)。提高了影像感測器的移動速度。同樣的，若影像感測器在單位畫面時間的位移低于3個像素單位，則回到第一加速模式。
根據(jù)本發(fā)明實施例所述的方法，在同樣硬件條件下，使得原本只能在單位畫面時間內(nèi)偏移五個單位像素范圍，或以45cm/sec的速度內(nèi)移動，才得以避免發(fā)生比對錯誤的影像感測器，能夠加速為在單位畫面時間內(nèi)偏移十個單位像素或以90cm/sec的速度移動，大幅提高影像感測器的效能。
本發(fā)明雖以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可做若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍視后附的權利要求所界定。
權利要求
1.一種影像感測器的移動量檢測方法，用于根據(jù)一影像檢測器在移動時所依序擷取的第一畫面、第二畫面、第三畫面以及第四畫面來判斷上述影像感測器的移動量，該方法包括下列步驟在上述第一畫面中取得一第一擷取畫面區(qū)；在上述第二畫面中取得與第一擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第一對應區(qū)，其中，上述第一對應區(qū)相對于上述第一擷取畫面區(qū)是朝一特定方向偏移；在上述第三畫面中取得一第二擷取畫面區(qū)，其中，上述第二擷取畫面區(qū)相對于上述第一擷取畫面區(qū)是朝約略相反于上述特定方向偏移；在上述第四畫面中取得與第二擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第二對應區(qū)；及根據(jù)上述第二擷取畫面區(qū)與第二對應區(qū)判斷上述影像感測器的移動量。
2.如權利要求1所述的影像感測器的移動量檢測方法，其中上述第一擷取畫面區(qū)是位于上述第一畫面的中央附近。
3.一種影像感測器移動量檢測方法，用于根據(jù)一影像檢測器在移動時所擷取的第一畫面、第二畫面、第三畫面以及第四畫面來判斷上述影像感測器的移動量，該方法包括下列步驟在上述第一畫面中取得一第一擷取畫面區(qū)；在上述第二畫面中取得與第一擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第一對應區(qū)，其中，上述第一對應區(qū)相對于上述第一擷取畫面區(qū)是朝一特定方向偏移；根據(jù)上述第一擷取畫面區(qū)與第一對應區(qū)判斷上述影像感測器的移動量以及移動速度；當上述影像感測器的移動速度在一既定時間區(qū)段范圍內(nèi)維持一特定速度值時，則在上述第三畫面中取得一第二擷取畫面區(qū)，其中，上述第二擷取畫面區(qū)相對于上述第一擷取畫面區(qū)是朝約略相反于上述特定方向偏移；在上述第四畫面中取得與第二擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第二對應區(qū)；及根據(jù)上述第二擷取畫面區(qū)與第二對應區(qū)判斷上述影像感測器的移動量。
4.如權利要求3所述的影像感測器的移動量檢測方法，其中上述第一擷取畫面區(qū)是位于上述第一畫面的中央附近。
全文摘要
一種影像感測器移動量檢測方法，首先，在第一畫面中取得一第一擷取畫面區(qū)；接著，在第二畫面中取得與第一擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第一對應區(qū)，并檢測出第一對應區(qū)相對于第一擷取畫面區(qū)是朝一特定方向偏移；接著，根據(jù)第一擷取畫面區(qū)與第一對應區(qū)的位置而判斷影像感測器的移動量以及移動速度，當影像感測器的移動速度在既定時間區(qū)段范圍內(nèi)維持特定速度值時，則在第三畫面中取得第二擷取畫面區(qū)，上述第二擷取畫面區(qū)相對于上述第一擷取畫面區(qū)是朝約略相反于上述的特定方向偏移；接下來，在第四畫面中取得與第二擷取畫面區(qū)的灰階值差異在特定范圍內(nèi)的第二對應區(qū)；最后根據(jù)第二擷取畫面區(qū)與第二對應區(qū)判斷出影像感測器的移動量。
文檔編號G06T5/50GK1430180SQ01130290
公開日2003年7月16日 申請日期2001年12月29日 優(yōu)先權日2001年12月29日
發(fā)明者林俊煌, 藍正豐, 黃建章 申請人:原相科技股份有限公司