专利名称：影像感测器的移动量检测方法
技术领域：
本发明是有关一种影像感测器的移动量检测方法，特别是有关一种根据影像感测器在第一位置所撷取第一影像的特定部分影像画面与影像感测器移动至第二位置所撷取的第二影像相比较，待取得与上述特定部分影像画面相同的画面后，判断此时影像感测器的移动方向，并根据影像感测器的移动方向而决定影像感测器在第三位置所撷取第三影像的特定部分影像画面的位置，藉以顺利判定影像感测器位移量的影像感测器移动量检测方法。
背景技术：
已有技术是使用区块比较法(block match method)来判断影像感测器的移动量。区块比较法可根据比较函数(例如均方差MSE(mean squarederror)或绝对值平均法MAD(mean absolute difference)所取得的符合区块与原始区块作比较而求得影像感测器的移动量。
参阅图1A及图2B，图1A及图1B是显示已有技术中利用区块比较法来判断影像感测器移动量的示意图。画面10A为影像感测器在第一位置所撷取到的画面。当影像感测器移动到第二位置时，其所撷取到的影像为图1B的画面10B。接下来，在此以影像感测器所撷取到画面的尺寸为6×6的画面为例，在画面10A以2×2的画面区块为单位，分割成9个不重叠的画面区块，并依序以画面区块12A在画面10B以区块比较法作搜寻，藉以取得与画面区块12A的灰阶值相同的画面。实际上，影像感测器本身具有许多噪声源，除了其本身的半导体制造变动、电源噪声、以及讯号噪声外，还受到其外部环境的温度以及亮度的影响。
因此仅能找到与画面区块12A灰阶值最接近的画面，结果找到画面区块12B，因此可视为与画面区块12A相同。
然而，上述的已有技术中，由于受到影像感测器的尺寸以及画面速度的限制，因此对于影像感测器有其移动速度的限制。假设影像感测器所撷取的画面阵列的尺寸为M×M，画面区块的尺寸为N×N，影像感测器的像素尺寸为PN×PN，而画面速度为FN(frame/sec)。以画面区块位于影像感测器所撷取的画面阵列的中央为例，影像感测器在水平方向以及垂直方向所允许移动的范围为±(M-N)/2，而影像感测器在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，当影像感测器移动的速度超过上述的上限时，会造成区块比较法的判断错误，而无法识别出影像感测器的移动量。
参阅图2A及图2B，图2A及图2B是说明利用区块比较法来判断影像感测器移动量时，发生错误的示意图。画面20A为影像感测器在第一位置所撷取到的画面。
当影像感测器移动到第二位置时，其撷取到的影像为图2B的画面20B。以画面20A中的画面区块22A在画面20B以区块比较法作搜寻，藉以取得与画面区块22A的灰阶值相同的画面。若影像感测器移动的速度超过硬件所允许的范围时，则无法在画面20B中取得与画面区块22A的灰阶值相同的画面区块，造成判断的错误。
发明内容
有鉴在此，为了解决上述问题，本发明主要目的在于提供一种影像感测器的移动量检测方法，能够在相同影像感测器所撷取的画面阵列的条件下，增加影像感测器所允许移动的范围或速度。同样的，藉此方法，可以在使用较小的影像感测器撷取阵列的情况下，得到相同的移动范围或速度。
为实现上述的目的，本发明提出一种影像感测器移动量检测方法，适用在根据影像检测器在移动时所撷取的第一画面、第二画面、第三画面以及第四画面而判断影像感测器的移动量。首先，在第一画面中取得一第一撷取画面区；接着，在第二画面中取得与第一撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第一对应区，并检测出第一对应区相对于第一撷取画面区是朝一特定方向偏移；接着，根据第一撷取画面区与第一对应区的位置而判断影像感测器的移动量以及移动速度，当影像感测器的移动速度在既定时间区段范围内维持特定速度值时，则在第三画面中取得第二撷取画面区，上述第二撷取画面区相对于上述第一撷取画面区是朝约略相反于上述的特定方向偏移；接下来，在第四画面中取得与第二撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第二对应区；最后根据第二撷取画面区与第二对应区判断出影像感测器的移动量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文将结合附图对本发明的较佳实施例详细说明如下。
图1A及图1B是显示已有技术中利用区块比较法来判断影像感测器移动量的示意图。
图2A及图2B是说明利用区块比较法来判断影像感测器移动量时，发生错误的示意图。
图3A至图3D是显示根据本发明实施例所述的利用区块比较法来判断影像感测器移动量的示意图。
图4是显示根据本发明实施例所述的影像感测器的移动量检测方法的操作流程图。
具体实施例方式
根据本发明实施例所述的影像感测器的移动量检测方法，是利用物体移动惯性的原理来判断在影像感测器所取得的画面中的撷取画面区块位置，藉以增加影像感测器所允许移动的范围及速度。
根据物体移动惯性的原理，可预测影像感测器的移动状态。当影像感测器在既定的时间范围内以一既定速率移动时，在下一个既定时间范围中，可预测其将以同样的方向移动；同样的，当其移动速度减少时，可预测其将改变移动方向。
如上所述，根据本发明实施例所述的影像感测器的移动量检测方法，是根据影像感测器的移动方向而自动增加其所允许移动的范围及速度。以图2A及图2B所述的例子为例，在根据画面区块22A在画面20B中并无法搜寻到具有相同灰阶值的画面区块22B。若此时以画面区块24A在画面20B中搜寻，即可成功的搜寻到具有相同灰阶值的画面区块24B，因此，可达到判断影像感测器的移动量的目的，解决了在已有技术中所发生的超出移动范围的问题。在本发明中，在画面20A选取画面区块24A的原则是根据上述的物体移动惯性原理。
根据本发明实施例所述的操作流程，参阅图3A至图3D，首先在第一画面30A中取得画面区块32A，接着，在第二画面30B中取得与画面区块32A的灰阶值差异在特定范围内的对应区块32B，根据画面区块32A与对应区块32B的相对位置(以向量A表示)，即可判定影像感测器的移动方向是朝一特定方向偏移。接着，根据所判定的特定方向，在第三画面30C中取得画面区块32C，第三画面30C中所标示的区域34A为原先在第一画面30A所取得画面区块32A的位置，在此在图示中显示，是为了与画面区块32C作对照。在此，根据影像感测器在上一画面的移动方向，可预测影像感测器于此画面继续以同样的方向移动，因此，在第三画面30C取得画面区块32C时，并不是撷取中间部分的画面区块，而是朝相反于上述向量A的方向撷取画面区块32C，藉以增加影像感测器在单位时间内的可移动范围。接下来，在第四画面30D中取得与画面区块32C的灰阶值差异在特定范围内的对应区块32D。如图所示，与对应区块32B相比较，对应区块32D距离第四画面30D的边界较远，减少了无法取得对应画面的机会。
以下将说明应用根据本发明实施例所述的影像感测器的移动量检测方法的操作流程。
在本实施例中，以影像感测器所撷取画面尺寸为20×20(单位像素)，选取的画面区块的尺寸为10×10(单位像素)，单位像素(pixel)尺寸为60μm×60μm，而画面速度为1500画面(frame)/秒(sec)为例。再者，本实施例设定三种影像感测器的速度状态，并根据各速度状态而选取作为比对的画面区块的位置。另外，上述的三种影像感测器的速度状态仅为说明的例子，在实际上，可根据实际需要以及硬件需求而设定适当的状态数目。
参阅图4，图4是显示根据本发明实施例所述的影像感测器的移动量检测方法的操作流程图。
首先，在一般模式(S1)中，与已知技术相同，在影像感测器所撷取画面的中央撷取一画面区块，当影像感测器移动时，在单位画面时间内，影像感测器的允许移动范围为±5单位像素。因此，影像感测器在一般模式中所允许的最大速度为45(cm/sec)。
接下来，判断影像感测器的速度是否符合进入第一加速模式的条件(S2)，在本实施例中，进入第一加速模式的条件为影像感测器连续在83个画面移动2个像素。根据上述的状态，影像感测器在83个画面时间的位移为[60(μm/pixel)×2(pixel/frame)×83(frame)＝1(cm)，而其移动速度为18(cm/sec)。若达到上述的条件，则进入第一加速模式(S3)，若否，则回到一般模式(S1)继续操作。
在第一加速模式(S3)中，是以相反于对应画面所倾向移动的方向撷取用来比对的画面区块，在本实施例中，以偏移3个像素单位为例。因此，影像感测器的允许移动范围为-3～7或-7～3个单位像素。由于影像感测器是保持同样的方向移动，因此，影像感测器所允许的最大速度为63(cm/sec)，提高了影像感测器的移动速度。其算式如下60(μm)×7(pixel/frame)×1500(frame/sec)＝63(cm/sec)。
另外，若影像感测器在单位画面时间的位移低于2个像素单位，则回到一般模式(S1)。
接下来，判断影像感测器的速度是否符合进入第二加速模式的条件(S4)，在本实施例中，进入第二加速模式的条件为影像感测器连续在83个画面移动3个像素。根据上述的状态，影像感测器83个画面时间的位移为60(μm/pixel)×3(pixel/frame)×83(frame)＝1.5(cm)，而其移动速度为27(cm/sec)。若达到上述的条件，则进入第二加速模式(S5)，若否，则回到第一加速模式(S3)继续操作。
在第二加速模式(S5)中，与第一加速模式(S3)相同，是以相反于对应画面所倾向移动的方向撷取用来比对的画面区块，在本实施例中，以偏移5个像素单位为例。因此，影像感测器的允许移动范围为0～10或10～0个单位像素。
由于影像感测器是保持同样的方向移动，因此，影像感测器所允许的最大速度为60(μm)×10(pixel/frame)×1500(frame/sec)＝90(cm/sec)。提高了影像感测器的移动速度。同样的，若影像感测器在单位画面时间的位移低于3个像素单位，则回到第一加速模式。
根据本发明实施例所述的方法，在同样硬件条件下，使得原本只能在单位画面时间内偏移五个单位像素范围，或以45cm/sec的速度内移动，才得以避免发生比对错误的影像感测器，能够加速为在单位画面时间内偏移十个单位像素或以90cm/sec的速度移动，大幅提高影像感测器的效能。
本发明虽以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可做若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围视后附的权利要求所界定。
权利要求
1.一种影像感测器的移动量检测方法，用于根据一影像检测器在移动时所依序撷取的第一画面、第二画面、第三画面以及第四画面来判断上述影像感测器的移动量，该方法包括下列步骤在上述第一画面中取得一第一撷取画面区；在上述第二画面中取得与第一撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第一对应区，其中，上述第一对应区相对于上述第一撷取画面区是朝一特定方向偏移；在上述第三画面中取得一第二撷取画面区，其中，上述第二撷取画面区相对于上述第一撷取画面区是朝约略相反于上述特定方向偏移；在上述第四画面中取得与第二撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第二对应区；及根据上述第二撷取画面区与第二对应区判断上述影像感测器的移动量。
2.如权利要求1所述的影像感测器的移动量检测方法，其中上述第一撷取画面区是位于上述第一画面的中央附近。
3.一种影像感测器移动量检测方法，用于根据一影像检测器在移动时所撷取的第一画面、第二画面、第三画面以及第四画面来判断上述影像感测器的移动量，该方法包括下列步骤在上述第一画面中取得一第一撷取画面区；在上述第二画面中取得与第一撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第一对应区，其中，上述第一对应区相对于上述第一撷取画面区是朝一特定方向偏移；根据上述第一撷取画面区与第一对应区判断上述影像感测器的移动量以及移动速度；当上述影像感测器的移动速度在一既定时间区段范围内维持一特定速度值时，则在上述第三画面中取得一第二撷取画面区，其中，上述第二撷取画面区相对于上述第一撷取画面区是朝约略相反于上述特定方向偏移；在上述第四画面中取得与第二撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第二对应区；及根据上述第二撷取画面区与第二对应区判断上述影像感测器的移动量。
4.如权利要求3所述的影像感测器的移动量检测方法，其中上述第一撷取画面区是位于上述第一画面的中央附近。
全文摘要
一种影像感测器移动量检测方法，首先，在第一画面中取得一第一撷取画面区；接着，在第二画面中取得与第一撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第一对应区，并检测出第一对应区相对于第一撷取画面区是朝一特定方向偏移；接着，根据第一撷取画面区与第一对应区的位置而判断影像感测器的移动量以及移动速度，当影像感测器的移动速度在既定时间区段范围内维持特定速度值时，则在第三画面中取得第二撷取画面区，上述第二撷取画面区相对于上述第一撷取画面区是朝约略相反于上述的特定方向偏移；接下来，在第四画面中取得与第二撷取画面区的灰阶值差异在特定范围内的第二对应区；最后根据第二撷取画面区与第二对应区判断出影像感测器的移动量。
文档编号G06T5/50GK1430180SQ01130290
公开日2003年7月16日 申请日期2001年12月29日 优先权日2001年12月29日
发明者林俊煌, 蓝正丰, 黄建章 申请人:原相科技股份有限公司