专利名称：多画面中物体移动的追踪方法
技术领域：
本发明涉及一种多画面影像的处理方法，且特别涉及一种多画面中物体移动的追
踪方法。
背景技术：
随着科技不断地进步，数码产品在人们的生活中也越来越普遍。为了方便记录生活点点滴滴，手机、数码相机以及数码摄影机等等往往都具有拍摄静态照片或是动态影片的功能。举例来说，这些电子产品内部会配置有电荷耦合元件(Charge-coupled Device, CCD)或是互补式金属-氧化层-半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)等感光元件。在以CMOS感光元件为基础的数码相机或是数码摄影机中，影像的下载时间 (downloa dtime)会比较短，使得画面更新率(frame rate)也比较高。在传统，以区块匹配(block matching)为基础的移动计算方法或是不考虑前一画面移动检测结果的演算法需要的运算资源相较庞大且耗时，在高解析度及高画面需求下的应用将不敷使用。以完全搜寻(fullsearch)式的移动比对来说，为了要计算两画面间物体的移动关系，必须把两画面的所有位置都找一遍，再根据最为匹配的结果获得物体的移动关系。当需要知道物体在下一个画面的移动关系时，便需依此逻辑重新再找一次。虽然，完全搜寻演算法不需作额外判断，但当影像较大且处理时间有限的情形下，要完成多画面下的移动关系的分析将会太过耗时也无效率，进而减低实作的可能性。
发明内容
本发明提供一种多画面中物体移动的追踪方法，能够缩短移动决策(motion decision)的时间。本发明提出一种多画面中物体移动的追踪方法，包括下列步骤。首先，取得一第一画面中一物体的一第一位置与一第二画面中物体的一第二位置，以根据第一位置与第二位置计算一移动向量。接着，判断移动向量是否大于一门槛参数。当移动向量大于门槛参数时，根据移动向量，从多个预定方向中选择一主方向。然后，从一第三画面的第二位置上，搜寻主方向附近区域，以找出物体于第三画面的一第三位置。当移动向量小于门槛参数时，沿这些预定方向，搜寻第三画面的第二位置的附近区域，以找出物体于第三画面的第三位置。在本发明的一实施例中，这些预定方向的数量为8个，且等分360度。在本发明的一实施例中，搜寻主方向附近区域，以找出物体于第三画面的第三位置的步骤，包括下列步骤。首先，自这些预定方向中，找出与主方向相邻的另两个主方向。接着，在三个主方向上，搜寻第三画面中的物体。在本发明的一实施例中，搜寻主方向附近区域，以找出物体于第三画面的第三位置的步骤，还包括下列步骤。首先，根据三个主方向上的搜寻结果，自三个主方向中选出一扫描方向。接着，搜寻扫描方向的附近区域，以找出物体于第三画面的第三位置。在本发明的一实施例中，多画面中物体移动的追踪方法，还包括当第三画面中搜寻不到物体时，放弃第三画面。在本发明的一实施例中，多画面中物体移动的追踪方法，还包括下列步骤。首先， 根据第一画面至一第N-I画面中物体的位置，分析物体的一移动趋势。接着，根据移动趋势，判断物体于一第N画面中的一第N位置。在本发明的一实施例中，分析移动趋势的步骤，包括利用一曲线配适法(curve fitting)或一线性外插法分析移动趋势。基于上述，本发明的多画面中物体移动的追踪方法可先对多个预定方向作粗扫， 来缩短移动决策的时间与数据计算量，而可符合高画面更新率的需求。此外，藉由门槛值比较等机制，可使得搜寻结果仍有一定的准确度。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图式详细说明如下。
图1为本发明一实施例的多画面中物体移动的追踪方法的流程示意图。图2为应用于图1的多张连续画面的示意图。图3A为图1的预定方向、主方向表示于画面中的示意图。图IBB-图3D为相邻的三个主方向的示意图。图4为图3A中设定矩型的搜寻范围的示意图。图5为本发明另一实施例的多画面中物体移动的追踪方法的流程示意图。主要元件符号说明Fl第--画面
F2A-Ap — 弟—二画面
F3第三Ξ画面F4:第四画面M1-M3、M1，_M3，、Ml”_M3” 主方向0 物体S1-S4:附近区域S110-S150、S2IO-S28O 步骤P:预定方向T 轨迹(x, y)第一位置(x+Ul，y+Vl)第二位置(x+U2，y+V2)第三位置
具体实施例方式图1为本发明一实施例的多画面中物体移动的追踪方法的流程示意图，图2为应用于图1的多张连续画面的示意图。在图2中，例如示出连续的一第一画面F1、一第二画面F2、一第三画面F 3以及一第四画面F4，且一物体0可沿着轨迹T移动。
请参考图1与图2，首先进行步骤S110，取得第一画面Fl中物体0的一第一位置 (X，y)与第二画面F2中物体0的一第二位置(x+Ul，y+Vl)，以根据第一位置(x，y)与第二位置(x+Ul,y+Vl)计算一移动向量(ULVl)0接着进行步骤S 120，判断移动向量(U1,V1) 是否大于一门槛参数，区分出物体0移动量大的情形和小的情形。在本实施例中，门槛参数可为单一数值TH(图中未示出)，但不以此为限。即，分别比较Ul与TH以及Vl与TH的大图3A为图1的预定方向、主方向表示于画面中的示意图，请配合参考图2与图3A， 当移动向量(U1，VI)大于门槛参数时，代表物体0的移动量较大，在短时间内不易方向反转。此时，进行步骤S 130，根据移动向量(U1，V1)，从多个预定方向P中选择一主方向Ml。 然后进行步骤S140，从第三画面F 3的第二位置(x+Ul，y+Vl)上，搜寻主方向Ml附近区域， 以找出物体0于第三画面F3的一第三位置(x+U2，y+V2)。在本实施例中，这些预定方向的数量可为8个，且等分360度。也就是说，当要找第三画面F 3与第一画面Fl的相对移动关系时，直接从第二位置(x+Ul，y+Vl)开始找，而不是从第一位置(x，y)找起。同理，记录下第三画面F3与第一画面Fl的移动向量(U2，V2)，当要找出第四画面F4中物体0与第一画面Fl中物体0的运动关系时，也是直接根据第三画面F3记录下的第三位置(x+U2，y+V 2)作出发点开始搜寻， 且可依照最可能的主方向Ml粗扫，而后才细扫。图4为图3A中设定矩型的搜寻范围的示意图。请配合参考图2与图4，相对的， 当移动向量(U1，VI)小于门槛参数时，代表物体0移动量接近原点，接下来的运动将有可能使得方向反转。此时，进行步骤S150，沿这些预定方向P，搜寻第三画面F 3的第二位置 (x+Ul, y+Vl)的附近区域S4，以找出物体于第三画面F 3的第三位置(x+U2，y+V2)。举例来说，附近区域S4可由一矩形区域所定义出来，但不以此为限。也就是说，以目前第二位置 (x+Ul, y+Vl)为中心设定一个矩型的搜寻范围，并以八方向去分析以节省时间与复杂度。图5为本发明另一实施例的多画面中物体移动的追踪方法的流程示意图，图 3B-图3D为相邻的三个主方向的示意图。以下将配合图2、图!3B-3D与图4说明图5的流程，但不以此为限。请先参考图2，首先进行步骤S210，取得第一画面Fl中物体0的一第一位置(x，y)与第二画面F2中物体0的一第二位置(x+Ul，y+Vl)，以根据第一位置(x，y)与第二位置(x+Ul,y+Vl)计算一移动向量(ULVl)0接着进行步骤S220，判断移动向量(Ul， VI)是否大于一门槛参数。当移动向量(Ul，VI)大于门槛参数时，进行步骤S230，根据移动向量(U1，VI)， 从多个预定方向P中选择一主方向Ml。然后进行步骤S240，从第三画面F 3的第二位置 (x+Ul, y+Vl)上，搜寻主方向Ml附近区域Si，以找出物体0于第三画面F 3的一第三位置 (x+U2，y+V2)。步骤S240可包括步骤S242-248等多个子步骤。请参考图3B，首先进行步骤SM2，自这些预定方向P中，找出与主方向Ml相邻的另两个主方向M2、M3。接着进行步骤S244，在三个主方向M1、M2、M3上，搜寻第三画面F3中的物体0。也就是说，在此为了进一步节省运算资源，只取出最接近的主方向作搜寻。假设系统效率需要很高且运算资源很低的情形下，则只作最接近的90度内的主方向作搜寻。在本实施例中，即是对三个相邻的主方向M1、M2、M3作搜寻。
然后进行步骤S246，根据三个主方向M1、M2、M3上的搜寻结果，自三个主方向Ml、 M2、M3中选出一扫描方向Ml。接着进行步骤S248，搜寻扫描方向Ml的附近区域Si，以找出物体0于第三画面F3的第三位置(x+U2，y+V2)(如图2所示)。亦即，比较出这三个主方向M1、M2、M3的搜寻结果与误差，最准确且最匹配的主方向Ml取出后才针对其附近作细扫的动作，藉以减少数据计算量。虽然，本实施例是以图:3B为例来说明，但随着移动向量的不同，还可以对图3C中三个主方向机’2’3’对应的附近区域52或是图3D中三个主方向 Ml ”、M2 ”、M3 ”对应的附近区域S3进行搜寻，以此类推。请参考图4，相对的，当移动向量(U1，V1)小于门槛参数时，进行步骤S250，沿这些预定方向P，搜寻第三画面F3的第二位置(x+Ul，y+Vl)的附近区域S4，以找出物体于第三画面F3的第三位置(x+U2，y+V2)。在本实施例中，进行完步骤S240或步骤S250之后，还可进行步骤S260。在步骤 S260中，当第三画面F3中搜寻不到物体0时，则可放弃第三画面F3。也就是说，如果在连续画面间有一些画面用前述的搜寻法找不到符合条件的结果时，则放弃该画面信息。值得一提的是，本实施例的的多画面中物体移动的追踪方法可应用于其他多画面的影像处理上面。以三维噪点抑制(3D noise reduction)的应用为例，步骤S260所放弃的画面便不进行时间平均滤波(temporal filter)的过程。此外，由于高画面更新率之下，每个画面的时间差较低。因此，若有物体在短时间内快速移动至主方向搜寻范围外的情形发生，则可能是因为物体非常快速移动所产生。在此类状况下，物体容易有动态模糊(motion blur)的情形，混色(blending)过程中也藉由步骤S 260来放弃这种已发生动态模糊的画更进一步来说，接着还可进行步骤S270，根据第一画面Fl至一第N_1画面(未示出)中物体O的位置，分析物体0的一移动趋势。然后进行步骤S280，根据移动趋势，判断物体于一第N画面中的一第N位置。在本实施例中，可利用一曲线配适法或一线性外插法来分析移动趋势，但不以此为限。也就是说，本实施例并不局限只用前一级的结果作搜寻， 也可用前N-I级的结果来推得第N画面的物体位置。综上所述，本发明的多画面中物体移动的追踪方法可先对多个预定方向作粗扫， 来缩短移动决策的时间，而可符合CMOS感光元件的高画面更新率的需求。此外，在快速的移动分析过程中，还可藉由不同的机制加上趋势判断，使得结果仍有一定的准确度。虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，当可作些许的更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种多画面中物体移动的追踪方法，包括取得一第一画面中一物体的一第一位置与一第二画面中该物体的一第二位置，以根据该第一位置与该第二位置计算一移动向量； 判断该移动向量是否大于一门槛参数；当该移动向量大于该门槛参数时，根据该移动向量，从多个预定方向中选择一主方向；从一第三画面的该第二位置上，搜寻该主方向附近区域，以找出该物体于该第三画面的一第三位置；以及当该移动向量小于该门槛参数时，沿该些预定方向，搜寻该第三画面的该第二位置的附近区域，以找出该物体于该第三画面的该第三位置。
2.根据权利要求1所述的多画面中物体移动的追踪方法，其中该些预定方向的数量为 8个，且等分360度。
3.根据权利要求1所述的多画面中物体移动的追踪方法，其中搜寻该主方向附近区域，以找出该物体于该第三画面的该第三位置的步骤，包括自该些预定方向中，找出与该主方向相邻的另两个主方向；以及在该三个主方向上，搜寻该第三画面中的该物体。
4.根据权利要求3所述的多画面中物体移动的追踪方法，其中搜寻该主方向附近区域，以找出该物体于该第三画面的该第三位置的步骤，还包括根据该三个主方向上的搜寻结果，自该三个主方向中选出一扫描方向；以及搜寻该扫描方向的附近区域，以找出该物体于该第三画面的该第三位置。
5.根据权利要求1所述的多画面中物体移动的追踪方法，还包括 当该第三画面中搜寻不到该物体时，放弃该第三画面。
6.根据权利要求1所述的多画面中物体移动的追踪方法，还包括根据该第一画面至一第N-I画面中该物体的位置，分析该物体的一移动趋势；以及根据该移动趋势，判断该物体于一第N画面中的一第N位置。
7.根据权利要求6所述的多画面中物体移动的追踪方法，其中分析该移动趋势的步骤，包括利用一曲线配适法或一线性外插法分析该移动趋势。
全文摘要
本发明提供一种多画面中物体移动的追踪方法，包括下列步骤。首先，取得一第一画面中一物体的一第一位置与一第二画面中物体的一第二位置，以根据第一位置与第二位置计算一移动向量。接着，判断移动向量是否大于一门槛参数。当移动向量大于门槛参数时，根据移动向量，从多个预定方向中选择一主方向。然后，从一第三画面的第二位置上，搜寻主方向附近区域，以找出物体于第三画面的一第三位置。当移动向量小于门槛参数时，沿这些预定方向，搜寻第三画面的第二位置的附近区域，以找出物体于第三画面的第三位置。该方法可先对多个预定方向作粗扫，来缩短移动决策的时间与数据计算量，而可符合高画面更新率的需求。
文档编号G06T7/20GK102568000SQ20111009543
公开日2012年7月11日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年12月31日
发明者吴宗达, 彭诗渊 申请人:华晶科技股份有限公司