CN1201223C - 一种用于光学指向装置决定移动距离及移动方向的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于光学指向装置的图像对比的方法，其利用图像中心的多个像素作为对比的对象，使得依据本发明所实施的光学指向装置，能够在存储器需求及演算速度的考虑因素下，以节省更多的制作成本下实现。本发明方法的步骤(a)是对图像Pn的多个中心像素进行取样。步骤(b)是在图像Pn+1的对比区域内，对比步骤(a)取样的中心像素在该对比区域内出现的位置，其中对比区域是图像Pn+1的多个中心像素分别向水平方向及垂直方向扩增M个像素后所形成的区域。步骤(c)是依据步骤(a)取样的中心像素所在位置，及步骤(b)的出现位置，计算光学指向装置在该图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向。
Description
发明领域
本发明是关于一种用于光学指向装置的图像对比的方法，其特别是关于利用图像中心的多个像素作为对比的对象，使得依据本发明所实施的光学指向装置，能够在存储器需求及演算速度的考虑因素下，以节省更多的制作成本下实现。
发明背景
众所周知普遍流行的无滑球式的光学鼠标(Ball-less optical mouse)，其主要是应用于两两图像之间差异度的对比，其原理在于使用图像传感器，利用照像方式，每秒钟照数千张的图像，然后两两对比图像之间的不同，这种习知光学鼠标的设计，由于每秒要处理数千张的图像，因此必须要具备大量数值运算及大量存储器的硬件线路，来符合时序参数上(Timing Specification)的要求，造成制作成本的严重负担。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种图像对比的方法，其能够应用于光学指向装置决定移动距离及移动方向。
本发明的另一目的是提供一种尽量减少光学指向装置的存储器的用量需求，透过特定的像素取样方式，以进行图像对比处理的方法，并且在图像对比过程中，不会造成对比上速度的瓶颈，使得依据本发明所实施的芯片能够在快速对比下还能达到节省芯片的面积，进而节省芯片成本的目地。
为达成本发明上述目的，本发明提供一种用于光学指向装置决定移动距离及移动方向的方法，其适用一个具有一光学感光元件的光学指向装置，光学感光元件用以对光学指向装置的移动面进行连续性图像Pn的照像，其中n＝1，2，3，…，其中光学感光元件的连续性照像能力，能够在光学指向装置在一预定移动速度下，图像Pn与图像Pn+1所移动变化的距离不大于M个像素，本发明方法包括：(a).对图像Pn的多个中心像素进行取样；(b).在图像Pn+1的对比区域内，对比步骤(a)取样的中心像素在对比区域内出现的位置，其中对比区域是图像Pn+1的多个中心像素分别向水平方向及垂直方向扩增M个像素后所形成的区域；(c).依据步骤(a)取样的中心像素所在位置，及步骤(b)的出现位置，计算光学指向装置在图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向。
附图简单说明
图1显示光学感光元件对光学指向装置的移动面进行照像的图像示意图。
图2显示本发明的流程图。
图3显示图像Pn取样的像素。
图4显示图像Pn+1的对比区域。
图5显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的示意图。
图6A至图6C显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的可能状况的示意图。
图7显示图像Pn在水平方向的两侧处增加取样的像素的示意图。
图8显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的可能状况的示意图。
图9显示图像Pn在垂直方向的两侧处增加取样的像素的示意图。
图10显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的可能状况的示意图。
图11显示实施本发明方法的硬件结构图。
为使熟悉该项技艺人士了解本发明的目的、特征及功效，现借助于下述具体实施例，并配合附图，对本发明详细说明如下。
具体实施方式
本发明是在结合存储器需求及演算速度的考虑因素下，在存储器需求上，在不影响结果下，本发明尽量减少存储器的用量需求，透过特定的像素取样方式，可以节省存储器的用量需求，使得依据本发明所实施的芯片能够达到节省芯片的面积，进而节省芯片成本的目的。在演算速度方面，本发明无可避免地尽管需要每秒处理数千个图像，但是本发明所提出的方法，其瓶颈不是在整个图像对比的处理上，而是在于光学感光元件本身。依据本发明所提出的方法，光学感光元件最好是采用CMOS图像传感器，但是在具体实施本发明方法时，CMOS图像传感器是其中一种的实施例，光学感光元件仍可以选择采用CCD图像传感器。
本发明是一种用于光学指向装置决定移动距离及移动方向的方法，其适用一个具有一光学感光元件的光学指向装置，光学感光元件用以对光学指向装置的移动面进行连续性图像Pn的照像，其中n＝1，2，3，…，其中光学感光元件的连续性照像能力，能够在光学指向装置在一预定移动速度下，图像Pn与图像Pn+1所移动变化的距离不大于M个像素。其中光学感光元件的连续性照像能力，是能够在光学指向装置在一预定移动速度下，图像Pn与图像Pn+1所移动变化的距离不大于M个像素。以一个在400CPI以12英寸/每秒预定移动速度的光学指向装置的条件下，其产生4800像素/每秒，在图像Pn与图像Pn+1所移动变化的距离不大于3个像素，亦即M等于3的条件，光学感光元件的连续性照像能力须具备1200张图像/每秒的能力。
图1显示光学感光元件对光学指向装置的移动面进行照像的图像示意图。依据于所使用的光学感光元件的参数，图1的图像10是一个20*20像素阵列，因此这个光学感光元件所进行连续性图像Pn的照像皆是20*20像素阵列。中心区域101是图像10的中心，就连续两个图像对比而言，如果光学感光元件每秒取数千张图像，我们发现两两图像Pn及图像Pn+1间差异度会很少，以构成中心区域101的多个中心像素而言，其两两图像间的差异度甚至非常微乎其微，只有图像位移的差异而已。为具体揭露本发明，多个中心像素以一个2*2像素阵列为一具体实施例。
图2显示本发明的流程图。步骤(20)是对图像Pn的多个中心像素，进行取样，其中多个中心像素是中心区域101内的所有像素。请参见图3对图像Pn所取样的像素A00、像素A01、像素A10、像素A11。
步骤(22)是在图像Pn+1的对比区域103内，对比步骤(20)取样的中心像素在对比区域103内出现的位置，其中对比区域103是图像Pn+1的多个中心像素分别向水平方向及垂直方向扩增M个像素后所形成的区域。图4所显示的对比区域103是扩增3个像素后所形成的区域，所形成的对比区域103是一个8*8像素阵列，并且经对比在对比区域103内像素后，其中步骤(20)的像素A00、像素A01、像素A10、像素A11出现在区域1031。
步骤(24)是依据步骤20取样的中心像素所在位置，及步骤(22)的出现位置，计算光学指向装置在图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向。经由计算区域1031的位置及步骤(20)的像素A00、像素A01、像素A10、像素A11的中心像素所在位置，能够得到光学指向装置在图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向。图5显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的示意图，其移动距离为ΔX＝-3、ΔY＝3，其移动方向为往左上角方向。
依据上述步骤(20)至步骤(24)的执行处理，图6A至图6C显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的可能状况的示意图。
本发明所提出的方法，其中步骤(20)取样步骤，还包括：对图像Pn的多个中心像素在水平方向分别在其两侧处增加取样的像素，由此进一步提升该步骤(22)对比步骤的可靠度。图7显示图像Pn在水平方向的两侧处增加取样的像素的示意图。在图7的像素B00、像素B01、像素B10、像素B11即为所增加取样像素的具体实施例。依据图7显示的取样像素，图8显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的可能状况的示意图。
本发明所提出的方法，其中步骤(20)取样步骤，还包括：对图像Pn的多个中心像素在垂直方向分别在其两侧处增加取样的像素，由此进一步提升步骤(22)对比步骤的可靠度。图9显示图像Pn在垂直方向的两侧处增加取样的像素的示意图。在图9的像素C00、像素C01、像素C10、像素C11即为所增加取样像素的具体实施例。依据图9显示的取样像素，图10显示图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向的可能状况的示意图。
图11显示实施本发明方法的硬件架构图。图11 8×2的移位寄存器201(Shifter Register)，用以逐位的移位方式自数据输入端207(Data In)输入对比区域103的各个像素的位元。多个异或门203(Exor gate)与或门205(OR gate)组成对比电路，用以对比多个中心像素的像素A00、像素A01、像素A10、像素A11在对比区域103的像素，对比结果自对比输出端209(Match result)输出。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，所作的各种的更动与润饰皆是属于本发明权利要求所界定者。
Claims (9)
1.一种用于光学指向装置决定移动距离及移动方向的方法，其适用一个具有一光学感光元件的光学指向装置，该光学感光元件用以对该光学指向装置的移动面进行连续性图像Pn的照像，其中n＝1，2，3，…，其中该光学感光元件的连续性照像能力，能够在该光学指向装置在一预定移动速度下，该图像Pn与图像Pn+1所移动变化的距离不大于M个像素，该方法包括：
(a).对该图像Pn的多个中心像素进行取样；
(b).在该图像Pn+1的对比区域内，对比步骤(a)取样的中心像素在该对比区域内出现的位置，其中该对比区域是该图像Pn+1的多个中心像素分别向水平方向及垂直方向扩增M个像素后所形成的区域；
(c).依据步骤(a)取样的中心像素所在位置，及步骤(b)的出现位置，计算该光学指向装置在该图像Pn及图像Pn+1之间的移动距离及移动方向。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该方法被用于具有一CMOS图像传感器的光学指向装置。
3.如权利要求1所述的方法，其中，该方法被用于具有一CCD图像传感器的光学指向装置。
4.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)被用于对该图像Pn的一个2*2像素阵列进行取样。
5.如权利要求4所述的方法，其中，该图像Pn与图像Pn+1所移动变化的距离不大于3个像素。
6.如权利要求5所述的方法，其中，步骤(b)被用于在该图像Pn+1的一个8*8像素阵列内，对比步骤(a)取样的中心像素在该8*8像素矩阵被出现的位置。
7.如权利要求1所述的方法，其中该步骤(a)取样步骤，还包括：对该图像Pn的多个中心像素在水平方向分别在其两侧处增加取样的像素，由此进一步提升该步骤(b)对比步骤的可靠度。
8.如权利要求1所述的方法，其中该步骤(a)取样步骤，还包括：对该图像Pn的多个中心像素在垂直方向分别在其两侧处增加取样的像素，由此进一步提升该步骤(b)对比步骤的可靠度。
9.如权利要求1所述的方法，其中该方法被用于一个是一光学鼠标的光学指向装置。
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