CN101799291B

CN101799291B - 光学追踪感应器成像品质的检测方法

Info

Publication number: CN101799291B
Application number: CN2009100061786A
Authority: CN
Inventors: 刘锦霖; 钱群
Original assignee: Elan Microelectronics Corp
Current assignee: Elan Microelectronics Corp
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: CN101799291A

Abstract

提供一种光学追踪感应器成像品质的检测方法，所述方法包括撷取任一时间的原始图像，并选取一固定大小的运算区块，以一顺序移动运算区块并计算各位置的运算区块的变异数以得到一特征图像，利用所述特征图像的特征数量及大小来检测成像的品质；其中，计算各位置的运算区块的变异数的步骤包括以运算区块中任一位置的像素值减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到变异数。

Description

光学追踪感应器成像品质的检测方法

技术领域

本发明有关一种光学追踪感应器成像品质的检测方法，特别是关于一种只需一张图像即可判别出图像品质的检测方法。

背景技术

现有的光学追踪感应器使用区块比对演算法比较两不同时间的图像来决定移动方向，所以图像的品质会影响移动方向的判定，而图像品质的优劣主要受到噪声、焦距、照明源等影响。图1显示区块比对演算法，首先撷取两连续时间点的图像10及12，以12×12的图像为例，在第一时间图像10的中心选取一小于第一时间图像10的基准区块14，以4×4的区块为例，之后由第二时间图像12的左上角开始，以同样方式取出一个4×4区块16作为第一个样本区块，接着向右移动一个像素的距离再取出另一个4×4的区块18作为第二个样本区块，如此在整个第二时间图像12里由左至右，由上而下的每次移动一个像素的距离，如虚线箭头所示，可取出(12-4+1)×(12-4+1)共81个样本区块，将基准区块14依序对这81个样本区块群作比对，在经特定运算比对后，可找出一与基准区块14最佳匹配的样本区块的位置，藉以计算出图像的位移向量，之后再以同样方法计算之后撷取的连续图像的位移向量。

在经过81次比对后可得到81个比对结果，图2及图3显示81个比对结果的分布图，当成像正常时，比对结果的分布图近似一凹面，如图2所示，最低点即为最匹配的比对位置，当光学追踪感应器的成像完全模糊时，基准区块14与各位置的样本区块的比对结果皆非常近似，故比对结果的分布会近似一平面，如图3所示。当光学追踪感应器失焦时，已知的方法需要通过比对几张图像相似性后才能决定是失焦，因此一些比对时间的延迟是不可避免的，而且由于成像完全模糊，光学追踪感应器将无法辨识移动方向。当光学追踪感应器的焦距只有些许误差时，此时的图像并非完全模糊，此种情况造成光学追踪应器不易辨识移动方向，容易产生错误的方向判定，由于比对结果的分布不会是一平面，因此已知的区块比对演算法的比对结果无法将焦距有误差的情况辨别出来。此外，当光源偏移造成光学追踪感应器的成像无法对中时，而区块比对演算法比对结果的分布依然是呈现曲面，因此区块比对演算法的比对结果也无法将光源偏移的情况辨别出来。已知的区块比对演算法仅能筛选出成像正常及成像完全模糊两种，无法判断出成像品质的相对好坏，当成像品质变差时，光学追踪感应器在方向的判定就容易出错。

因此，希望提出一种成像品质的检测方法。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种光学追踪感应器成像品质的检测方法。

根据本发明，一种光学追踪感应器成像品质的检测方法，包括撷取一原始图像，接着在所述原始图像上选择一固定大小的运算区块，并以任意顺序移动运算区块，计算各位置的运算区块的变异数以得到一特征图像用以检测成像品质；其中，计算各位置的运算区块的变异数的步骤包括以运算区块中任一位置的像素值减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到所述变异数。

根据本发明，还包括一种光学追踪感应器成像品质的检测方法，包括下列步骤：撷取一原始图像；在所述原始图像上选择一固定大小的运算区块；以任意顺序移动运算区块；计算各位置的运算区块的变异数以得到一特征图像；以及以所述特征图像检测成像品质；其中，所述计算各位置的运算区块的变异数的步骤包括以运算区块中复数个位置的像素值的平均减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到所述变异数。

本发明的检测方法只需撷取一张原始图像，在所述原始图像经过处理后得到其特征图像，通过所述特征图像的特征总量立即检测出光学追踪感应器成像品质的好坏，因此可以节省不必要的比对时间以及避免错误的方向判定。

附图说明

图1显示区块比对演算法；

图2显示成像正常时比对结果的分布图；

图3显示成像完全模糊时比对结果的分布图；

图4显示区块中心变异法的实施例；

图5显示撷取光学追踪感应器在光源对中情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像；

图6显示撷取光学追踪感应器在光源偏移情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像；

图7显示撷取光学追踪感应器在焦距正常情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像；

图8显示撷取光学追踪感应器在焦距错误情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像；以及

图9显示区块中心变异法的另一实施例。

附图标号

10第一时间图像

12第二时间图像

14基准区块

16样本区块

18样本区块

20原始图像

22特征图像

24运算区块

30原始图像

32运算区块

具体实施方式

成像模糊程度将呈现在像素彼此间的相似性，当成像越模糊时，各像素与邻近像素的照度值越相近，因此特征越不明显，不利于光学追踪感应器进行图像辨识判别移动方向，反之，成像越清晰则像素间的差异越能显现出来，图像辨识的准确性也越高。因此本发明提出一种检测方法，其计算出各个像素与其所在区块内的周围像素的差异，得出特征图像，再由特征图像的特征总量辨别出成像品质的好坏，其中特征为亮暗的差异，此外，当光学追踪感应器的成像偏移时，感应器受到光照的区域变小，故成像偏移时的特征总量小于成像对中时的特征总量。

区块中心变异法是实现本发明检测方法的其中一种方式，其利用光学追踪感应器撷取任一时间的原始图像，接着选取一固定大小的k×m运算区块，以运算区块中心位置的像素值减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到运算区块中心变异数，以此方法依序将运算区块由左至右，由上而下的移动一个像素的距离，并求出各位置的运算区块的中心变异数，以得出特征图像，而特征图像的特征数量与大小可用来检测成像的品质。由前述可知，此区块中心变异法的特征图像的一般式为

F (i, j) = {| O (i + (k - 1) / 2, j + (m - 1) / 2) - \frac{1}{k \times m} Σ_{i = 0}^{k - 1} Σ_{j = 0}^{m - 1} O (i + k, j + m) |}^{n}

公式1

其中，F为特征图像的中心变异数，O为原始图像的像素值。因此，若原始图像的维度是(P，Q)，则特征图像的维度为(P-k+1，Q-m+1)。

图4显示区块中心变异法的实施例，其利用光学追踪感应器撷取任一时间的原始图像20，并选取一固定大小的3×3的运算区块24，以运算区块24中心位置(2，2)的像素值减去运算区块24的平均像素值而后开n次方以得到目前位置的运算区块24的中心变异数

F (1,1) = {| O (2,2) - \frac{1}{9} [O (1,1) + O (1,2) + O (1,3) + O (2,1) + O (2,2) + O (2,3) + O (3,1) + O (3,2) + O (3,3)] |}^{n}

接着将运算区块24向右移动一个像素的距离，重复前述步骤以求得目前位置的中心变异数

F (1, 2) = {| O (2, 3) - \frac{1}{9} [O (1, 2) + O (1, 3) + O (1, 4) + O (2, 2) + O (2, 3) + O (2, 4) + O (3, 2) + O (3, 3) + O (3, 4)] |}^{n}

依此方法依序将运算区块24由左至右，由上而下的移动，每次移动一个像素的距离以搜寻原始图像20的所有像素值，并求出各位置的运算区块24的中心变异数，最后可得出特征图像22。

图5显示撷取光学追踪感应器在光源对中情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像。图6显示撷取光学追踪感应器在光源偏移情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像。图7显示撷取光学追踪感应器在焦距正常情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像。图8显示撷取光学追踪感应器在焦距错误情况下的原始图像以及将原始图像经区块中心变异法而得到的特征图像。从图5至图8可知，光源对中时的特征总量大于光源偏移时的特征总量，而焦距正常时的特征总量也大于焦距错误的特征总量，因此通过区块中心变异法可立即分辨出成像品质的好坏。

在上述较佳实施例中，是以运算区块的中心位置的像素值减去运算区块的平均像素值以求得变异数，在其他实施例中，也可以用运算区块中任一位置的像素值减去运算区块的平均像素值，或者用运算区块中复数个位置的像素值的平均减去运算区块的平均像素值。图9显示区块中心变异法的另一实施例，在撷取任一时间的原始图像30后选取一固定大小的4×4的运算区块32，以运算区块32中位置(2，2)、(2，3)、(3，2)及(3，3)的像素值的平均减去运算区块32的平均像素值而后开n次方以得到目前位置的运算区块32的变异数。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。

Claims

1.一种光学追踪感应器成像品质的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括下列步骤：

撷取一原始图像；

在所述原始图像上选择一固定大小的运算区块；

以任意顺序移动运算区块；

计算各位置的运算区块的变异数以得到一特征图像；以及

以所述特征图像检测成像品质；

其中，所述计算各位置的运算区块的变异数的步骤包括以运算区块中任一位置的像素值减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到所述变异数。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述顺序包括由左至右，由上而下。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，以任意顺序移动运算区块的步骤包括每次移动一个像素的距离。

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，以任意顺序移动运算区块的步骤包括移动运算区块以搜寻所述原始图像的所有像素值。

5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，以运算区块中任一位置的像素值减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到所述变异数的步骤包括以运算区块中心位置的像素值减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到所述变异数。

6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，以所述特征图像检测成像品质的步骤包括以所述特征图像的特征数量及大小来检测成像品质。

7.一种光学追踪感应器成像品质的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括下列步骤：

撷取一原始图像；

在所述原始图像上选择一固定大小的运算区块；

以任意顺序移动运算区块；

计算各位置的运算区块的变异数以得到一特征图像；以及

以所述特征图像检测成像品质；

其中，所述计算各位置的运算区块的变异数的步骤包括以运算区块中复数个位置的像素值的平均减去运算区块的平均像素值而后开n次方以得到所述变异数。

8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述顺序包括由左至右，由上而下。

9.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，以任意顺序移动运算区块的步骤包括每次移动一个像素的距离。

10.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，以任意顺序移动运算区块的步骤包括移动运算区块以搜寻所述原始图像的所有像素值。

11.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，以所述特征图像检测成像品质的步骤包括以所述特征图像的特征数量及大小来检测成像品质。