JP2005115904A - 移動座標測定用光センサー装置及び2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法 - Google Patents

移動座標測定用光センサー装置及び2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】移動座標測定用光センサー装置及び2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法を提供する。
【解決手段】前処理部でA/D変換部を通じて入力される各ピクセルに対するデジタル電圧値をメモリ部に貯蔵し、既設定されたタイミング信号に基づいて前記メモリ部から順次的に入力される各ピクセルに対する前処理を行って現在前処理イメージを生成した後、移動座標算出部に転送すれば、現在前処理中央イメージをX軸/Y軸方向の候補リファレンスイメージとしてXチャネル/Yチャネルリファレンス部に貯蔵し、X方向/Y方向リファレンスイメージを変更するか否かを決定した後、前記現在前処理イメージをリファレンスイメージと相互比較してX座標/Y座標移動値を抽出し、所定のPCインターフェース部を通じて該当PCに転送することによって、微細な光量変化、アナログ回路のノイズによるデジタル電圧値の変動を防止し、光学機構物の動きをより正確に追跡できる効果を提供する。
【選択図】 図7

Description

本発明は、移動座標測定用光センサー装置及び2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法に関し、さらに詳細には、前処理過程を通じて各ピクセルの電圧値を所定のビット値を持つデジタル電圧値に変換することによって、各ピクセルに対するデジタル電圧値の変動を防止し、光マウスの動きを正確に追跡できる光マウス及びこれを利用したイメージ処理方法に関する。
光マウスは、コンピュータの画面に表示されるカーソルの位置を指示するためのコンピュータの周辺装置であって、マウス本体に内蔵された発光ダイオードから出射される光のうち、マウスの位置した所定の材質から構成された底の表面から反射されて再入射される反射光に対する信号処理を行ってマウスのX軸及びY軸の移動量を検出した後、この検出された移動量に基づいてコンピュータの画面上に表示されるカーソルをX軸及びY軸方向に移動させるコンピュータの周辺装置の一つである。
かかる光マウスは、図1aに示すように、文様が鮮明で、反射の少ない一般のマウスパッド上では正常に動作するが、特定のパッド、より具体的にはジェルパッド(黄色)のように光の散乱が激しい底面では図1bに示すように不安全に動作する問題点があった。
このような問題点を解決するための従来の光マウスの制御方法として、韓国特許公開公報第2003−0022623号では、 A/D変換部の出力信号に対する大きさの変換幅に基づいてA/D変換部の入力レンジを調整させることで、 低照度レンジ又は微細な照度レンジに対して相対的に分解能を高めて、微細な信号変化に対して感知性能をを向上させるダイナミクスレンジを有する光マウスに関する技術が開示されている。
しかし、上述したような制御方法は、現在ピクセルの明るさをどの周辺ピクセルの明るさと比較するかによっていずれか一方向に対する光マウスの方向性のみが強調されるため、一側方向に対する動き特性は良くなるが、他の方向に対する動き特性は悪くなるという問題点があった。
このような問題点を解決するための従来の光マウスの制御方法には、光マウスの位置した底の表面から反射されてそれぞれのピクセルに入射する入射光を4〜8ビットのデジタル電圧値(ADC)に変換して光マウスの方向性を測定する方法があった。
これを説明すれば、図2a及び図2bに示すように、底の表面から反射されてそれぞれのピクセルに入射する入射光を4〜8ビットのデジタル電圧値に変換し、所定のビット値を持つように変換されたそれぞれのピクセル値相互間の明るさと暗さ(1または0)を比較してそれぞれのピクセルに対するビット値を1ビット値となるように設定し、マウスの方向性を測定する。
しかし、このような従来の光マウスの制御方法によれば、それぞれのピクセルに対する微細な光量変化、アナログ回路から発生するノイズによりデジタル電圧値(ADC)に雑音要素が存在し、各ピクセルのデジタル電圧値(ADC)がマウスが移動しない場合にも変化するためにマウスの方向性を正確で有効に測定することができなかった。
韓国特許公開公報第2003−0022623号
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、前処理過程を通じて各ピクセルのデジタル電圧値を両方向性を持つビット値に変換して光マウスの動きを正確に追跡できる移動座標測定用光センサー装置及び2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法を提供することにその目的がある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る移動座標測定用光センサー装置は、底の表面から入射される反射光の強度差に応じて各ピクセルに対するアナログ電圧値を算出するイメージピクセルアレイと、前記イメージピクセルアレイから入力される各ピクセルに対するアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換させて前記底の表面に対する現在イメージを生成するA/D変換部と、前記A/D変換部から入力される前記底の表面の現在イメージに対する各ピクセルのデジタル電圧値を既設定されたタイミング信号に応じて順次的に受信した後、前記底の表面の現在イメージに対する前処理を行って2ビットのデジタル電圧値を持つピクセルアレイで構成された現在前処理イメージを生成し、前記現在前処理イメージから所定のピクセルアレイで構成された現在前処理中央イメージを抽出する前処理部と、前記前処理部から入力される前記現在前処理中央イメージをX方向/Y方向リファレンスイメージ候補として設定し、既設定されたX方向リファレンスイメージを前記現在前処理イメージにオーバーラップしX方向モーションベクタ値(Vx)を算出して前記現在前処理イメージに対するX軸移動座標値を算出し、既設定されたY方向リファレンスイメージを前記現在前処理イメージにオーバーラップしY方向モーションベクタ値(Vy)を算出して前記現在前処理イメージに対するY軸移動座標値を算出する移動座標算出部を含めて構成されたことを特徴とする。
また、本発明に係る2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法は、前処理部でA/D変換部を通じて入力される各ピクセルに対するデジタル電圧値をメモリ部に貯蔵する第1工程と、前記前処理部で既設定されたタイミング信号に応じて前記メモリ部から順次的に入力される各ピクセルに対する前処理を行って現在前処理イメージを生成し、前記現在前処理イメージから現在前処理中央イメージを抽出する第2工程と、移動座標算出部で前記現在前処理中央イメージをX軸/Y軸方向の候補リファレンスイメージとしてXチャネル/Yチャネルリファレンス部に貯蔵し、前記現在前処理イメージのX軸/Y軸方向への動きに連動して候補リファレンスイメージを未来前処理イメージの移動座標算出のためのX軸/Y軸方向のリファレンスイメージとして設定するか否かを決定する第3工程と、及び、移動座標算出部で前記前処理部から入力された前記現在前処理イメージを前記Xチャネル/Yチャネルリファレンス部に既に貯蔵されたX軸/Y軸方向のリファレンスイメージと相互比較して前記現在前処理イメージに対するX座標/Y座標移動値を算出する第4工程を含めて構成されたことを特徴とする。
本発明に係る移動座標測定用光センサー装置及び2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法によれば、イメージピクセルアレイから入力される各ピクセルに対するアナログ電圧値を前処理過程を通じて2ビット値を持つデジタル電圧値に変換することによって、微細な光量変化、アナログ回路のノイズによる各ピクセルに対するデジタル電圧値の変動を防止し、より正確に光マウスの動きを追跡することができる。
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る移動座標測定用光センサー装置及び2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法について詳細に説明する。まず、図3ないし図4を参照して本発明に係る移動座標測定用光センサー装置の構成及び動作過程を詳細に説明する。
図3は、本発明に係る移動座標測定用光センサー装置の構成を示すブロック図であり、図4は、本発明に係る移動座標算出部の構成を詳細に示すブロック図である。本発明に係る移動座標測定用光センサー装置100は、図3に示すように、イメージピクセルアレイ110、A/D変換部120、前処理部130及び移動座標算出部140を含めて構成され、次にこれらの各構成要素について詳細に説明する。
イメージピクセルアレイ110は、光マウス100に装着された発光素子の出射光のうち、前記光マウスの位置した底の表面から反射される反射光が入射され、この入射された反射光の強度差に対応して光エネルギーを所定のアナログ電圧値に変換した後、これを後述するA/D変換部(ADC)120に伝達する。
すなわち、前記イメージピクセルアレイ110を構成するそれぞれのピクセルの場合、前記底の表面の材質、屈曲及び明暗の相違によってそれぞれのピクセルに入射される反射光の光エネルギーが異なり、これによりそれぞれのピクセルには相異なるアナログ電圧値が出力される。
ここで、本発明に適用される前記イメージピクセルアレイは18×18のピクセルアレイの構造からなっているが、これに限定されなく多様な形態のピクセルアレイ構造から構成可能であることに留意すべきである。A/D変換部(ADC)120は、前記イメージピクセルアレイ110から入力される各ピクセルに対するアナログ電圧値を所定のビット値(bit Value)、具体的には4〜8ビットを持つデジタル電圧値に変換させて前記底の表面に対する現在イメージを生成した後、これを後述する前処理部130に出力する。
前処理部130は、前記A/D変換部120から入力される各ピクセルに対するデジタル電圧値を既設定されたタイミング信号に応じて順次的に受信した後、これをメモリ部(図示せず)に貯蔵する。すなわち、前記メモリ部は、前記A/D変換部120から4〜8ビットから構成された18×18のピクセルに対するデジタル電圧値を同時に受けるのではなく、既設定されたタイミング(timing)信号に同期して4〜8ビットのデジタル電圧値を4〜8のラインを通じて受信できるように4〜8ビットのラインバッファ(line buffer)構造で構成されており、前記ラインバッファは3×18個の4〜8ビットメモリ構造を持つ。
したがって、前記メモリ部は、A/D変換部120から4〜8ビットのデジタル電圧値が入力されると、以前のデジタル電圧値は1つずつずれて次のカラムに貯蔵され、これにより、ラインバッファの最終端のデジタル電圧値は捨てられることになる。
前処理部130は、前記メモリ部から順次的に入力される前記底の表面の現在イメージに対する前処理を行って所定のビット値、つまり2ビットのデジタル電圧値を持つピクセルアレイで構成された前記底の表面の現在前処理イメージを形成する。
つまり、前記メモリ部から下記の表1に示すように所定のビット、具体的には4〜8ビットに変換された前記底の表面の現在イメージを構成する各ピクセルに対するデジタル電圧値(ADC)が入力される場合、前記前処理部130は、入力された現在ピクセルに対するデジタル電圧値を2ビットに変換させる。
つまり、現在ピクセルとそれに垂直に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和CURRENT_Xと、前記現在ピクセルから水平方向に所定距離ほど離れて位置したピクセルとそれに垂直に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和BEFORE_Xを求め、前記現在ピクセルとそれに水平に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和CURRENT_Yと、前記現在ピクセルから垂直方向に所定距離ほど離れて位置したピクセルとそれに水平に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和BEFORE_Yを求める。
現在イメージが下記の表1に示したピクセルアレイ構造を持っており、現在入力されるピクセルの中で2ビットに変換される現在ピクセルがADC22ピクセルであるとすれば、前記値(CURRENT_X、BEFORE_X、CURRENT_Y、BEFORE_Y)は下記の式(1)、(2)を利用して求めることができる。
Figure 2005115904

CURRENT_X=ADC02+ADC12+ADC22、
BEFORE_X=ADC00+ADC10+ADC20 ………………(1)

CURRENT_Y=ADC20+ADC21+ADC22、
BEFORE_Y=ADC00+ADC01+ADC02 ………………(2)
すなわち、前記ADC22ピクセルについては、前記式(1)により計算されたCURRENT_XがBEFORE_Xに比べて大きいか小さいか比較して1ビットに変換した後、この値をCOMP_Xに貯蔵させ、また、前記式(2)により計算されたCURRENT_YがBEFORE_Yに比べて大きいか小さか比較して1ビットに変換した後、この値をCOMP_Yに貯蔵させる。
この時、前記前処理部130は、前記メモリ部から順次的に伝達される前記現在ピクセルに対する電圧値を所定のビット値(bitvalue)に変換する時に前記現在ピクセルに隣接して位置する所定のピクセルに対して加重値を適用することができる。
その後、CURRENT値とBEFORE値の大きさを相互比較した後、CURRENT値がBEFORE値より大きい場合を1、小さい場合を0に設定し、2ビット変換値をImage_2bitとすれば、ベクタ値(COMP_X、COMP_Y)で表示され得る前記Image_2bitの場合の数は表2の通りになる。
Figure 2005115904
すなわち、上記の表2に記載された場合の数に基づいて、前記メモリ部から入力されるビットのデジタル電圧値を持つそれぞれのピクセルには2ビットに変換されたImage_2bit値が表3のように貯蔵される。

Figure 2005115904
ここで、Xで表示された部分は計算する対象(CURRENT値、BEFORE値)がないので無視してもいいdon’t care部分である。前処理部130は、上述した方法によって生成された前記底の表面の現在前処理イメージから、所定のピクセルアレイで構成された現在前処理中央イメージを抽出した後、これを後述する移動座標算出部140に転送する。
すなわち、前記前処理部130は所定のビット値、具体的には2ビットから構成されたデジタル電圧値を持つ現在前処理イメージを生成し、現在前処理イメージから、所定のピクセルアレイで構成された現在前処理中央イメージを抽出するのである。これを具体的に説明すれば、前記底の表面の現在イメージが4ビットのピクセルからなる18×18のピクセルアレイで構成された場合、前記底の表面の現在イメージを上記の式(1)、(2)を用いて前処理し、2ビットのピクセルから構成された16×16のピクセルアレイを持つ現在前処理イメージを形成する。
すなわち、前記底の表面の現在イメージがn×nピクセルアレイで構成されているなら、前記底の表面の現在前処理イメージは(n−2)×(n−2)ピクセルアレイ構造を持つのである。
このように底の表面の現在イメージから所定のピクセルアレイ構造を持つ現在前処理イメージを形成した後、前記前処理部130は現在前処理イメージの所定位置、具体的には中央から所定のピクセルアレイ構造、より具体的には10×10ピクセルアレイ構造を持つ現在前処理中央イメージを抽出した後、これを後述する移動座標算出部140に伝達する。
移動座標算出部140は、前記現在前処理イメージのX軸/Y軸方向に対するモーションベクタ値に連動して前記現在前処理中央イメージをX軸/Y軸方向のリファレンスイメージとして後述するXチャネルリファレンス部141及びYチャネルリファレンス部142に設定する。
これを具体的に説明すれば、前記現在前処理イメージに対するX軸方向モーションベクタ値(Vx)がゼロの場合、前記移動座標算出部140は後述するXチャネルリファレンス部141に既設定されているX軸方向のリファレンスイメージを変更させない。
しかし、前記現在前処理イメージに対するモーションベクタ値(Vx)がゼロでない場合、前記移動座標算出部140はXチャネルリファレンス部141に既設定されているX軸方向のリファレンスイメージを前記現在前処理中央イメージに変更させる。
また、前記現在前処理イメージに対するY軸方向モーションベクタ値(Vy)がゼロの場合、前記移動座標算出部140は後述するYチャネルリファレンス部142に既設定されているY軸方向のリファレンスイメージを変更させない。
しかし、前記現在前処理イメージに対するモーションベクタ値(Vy)がゼロでない場合、前記移動座標算出部140はYチャネルリファレンス部142に既設定されているY軸方向のリファレンスイメージを前記現在前処理中央イメージに変更させる。
すなわち、図5aに示すように現在前処理イメージが静止されたものと動き移動座標が算出されたとすれば、現在前処理中央イメージはリファレンスイメージ候補として貯蔵されるだけで、リファレンスイメージとしては設定されない。この時には既設定されたリファレンスイメージが未来前処理イメージの移動座標算出のためにもそのまま活用される。
しかし、前記現在前処理イメージが、図5b及び図5cのように移動したものと動き移動座標が算出されたとすれば、リファレンスイメージ候補として貯蔵された前記現在前処理中央イメージは未来前処理イメージの移動座標算出のためのリファレンスイメージと設定される。
例えば、Y=3Xのような直線方向に光マウスが動いたとする。所定の速度に光マウスを動けば、移動座標値は連続して(1、3)(1、3)(1、3)・・・のように算出されるはずである。これより速い速度または遅い速度に光マウスを動けば、毎フレームの光マウス移動座標値は前記結果とは異なってくるはずである。したがって、前記リファレンスイメージをXチャネルとYチャネルとに分離して設定しないと、遅い速度に移動するとき次のような問題点が発生してしまう。
つまり、光マウスが遅い速度(毎フレームごとにX方向に0.3だけ、Y方向に1だけ)に動く場合には、光マウスが1ピクセル以下に動いた値を反映しないので移動座標は連続して(0、1)(0、1)(0、1)…のように算出され、正確な光マウスの移動座標が測定できなくなる。
しかし、前述のようにリファレンスイメージをXチャネルとYチャネルとに分離して設定すると、前記現在前処理イメージがX方向に0.3だけ、Y方向に1だけ動いた場合光マウスの移動座標は(0、1)となり、前記現在前処理中央イメージが以後に入力される未来前処理イメージの移動座標算出のためのY軸方向のリファレンスイメージとして設定されるだけで、X軸方向のリファレンスイメージとしては設定されなくなる。未来前処理イメージの移動座標算出のためのX軸方向のリファレンスイメージとしては既設定されたリファレンスイメージがそのまま維持される。
この時、光マウスがX方向に0.3だけ、Y方向に1だけ動くことを毎フレームごとに連続して行うなら、マウス移動座標は連続して(0、1)(0、1)(1、1)…のように算出されてY方向リファレンスイメージは現在前処理イメージが入力される度にアップデートされるが、X方向リファレンスイメージは3回の現在前処理イメージが入力される度にアップデートされるわけである。
したがって、X方向リファレンスイメージと比較して動き移動座標のX値を算出し、Y方向リファレンスイメージと比較して動き移動座標のY値を算出することによって效果的に2次元動きを検出できる。移動座標算出部140は、光マウス100の現在前処理イメージに対するX軸/Y軸座標移動値を算出して所定のPCインターフェース200を通じて該当PCに転送するものであり、図4に示すように、Xチャネルリファレンス部141、Yチャネルリファレンス部142、イメージ比較部143及びモーションベクタ部144を含めて構成される。
ここで、前記Xチャネルリファレンス部141は、前記現在前処理中央イメージをX軸方向のリファレンスイメージ候補として貯蔵し、前記現在前処理イメージに対するX軸方向の動きに連動して未来前処理イメージのX軸方向リファレンスイメージを候補リファレンスイメージに変更するか、既設定されたリファレンスイメージをそのまま維持するかを決定する。
Yチャネルリファレンス部142は、前記現在前処理中央イメージをY軸方向のリファレンスイメージ候補として貯蔵し、前記現在前処理イメージに対するY軸方向の動きに連動して未来前処理イメージのY軸方向リファレンスイメージを候補リファレンスイメージに変更するか、既設定されたリファレンスイメージをそのまま維持するかを決定する。
イメージ比較部143は、前記前処理部130から既設定されたタイミング信号に応じて前記現在前処理イメージを受信した後、前記現在前処理イメージとX方向リファレンスイメージを所定回数オーバーラップさせて相互比較し前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つ前記現在前処理イメージのピクセル数をオーバーラップされるそれぞれの場合ごとに算出した後、これを後述するモーションベクタ部144に転送する。
また、イメージ比較部143は、前記前処理部130から入力された現在前処理イメージとY方向リファレンスイメージを所定回数オーバーラップさせて相互比較し前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つ前記現在前処理イメージのピクセル数をオーバーラップされるそれぞれの場合ごとに算出した後、これを後述するモーションベクタ部144に転送する。
これを図6a及び図6bを参照してより具体的に説明すると、下記のようになる。
図6aは、前記前処理部130からイメージ比較部143に入力される現在前処理イメージ及び現在前処理中央イメージを構成するピクセルアレイを示す図であり、図6bは、前記現在前処理イメージをリファレンスイメージに所定回数オーバーラップさせる過程を示す図である。ここで、前記現在前処理イメージに対する移動座標はX軸方向に−3〜+3、Y軸方向に−3〜+3の49個の移動座標が発生する。
すなわち、図6bに示すように点線で表示された10×10ピクセルアレイで構成されたリファレンスイメージを前記現在前処理イメージに所定回数、具体的には49回順次的にオーバーラップ(overlap)しながら、49回オーバーラップされたそれぞれの場合に対してリファレンスイメージを構成するピクセルの2ビット値と一致する2ビット値を持つ前記現在前処理イメージのピクセル数を算出する。
ここで、前述したように49個の場合の数の中で前記現在前処理イメージとリファレンスイメージの各ピクセルに対するビット値が100%一致する確率はほとんどなく、オーバーラップされた49個の場合の数の中で前記リファレンスイメージを構成するピクセルの2ビット値と一致するビット値を持つピクセル数が最も多い時を、前記現在前処理イメージに対するモーションベクタ値を算出するための基準として設定する。
モーションベクタ部144は、前記イメージ比較部143から入力される前記現在前処理イメージのピクセル数の中で前記X方向リファレンスイメージを構成する所定ビット値を持つピクセルと一致するピクセル数が最も多い時のX方向リファレンスイメージのX座標値をX方向モーションベクタ値(Vx)と設定する。
その後、前記モーションベクタ部144は、前記設定されたX方向モーションベクタ値(Vx)に基づいて前記現在前処理イメージに対するX軸移動座標値を算出して所定のPCインターフェース200を通じて該当PCに伝達する。
また、前記モーションベクタ部144は、前記イメージ比較部143から入力される前記前処理イメージのピクセル数の中で前記Y方向リファレンスイメージを構成する所定ビット値を持つピクセルと一致するピクセル数が最も多い時のY座標値をY方向モーションベクタ値(Vy)と設定する。
その後、前記モーションベクタ部144は前記設定されたY方向モーションベクタ値(Vy)に基づいて前記現在前処理イメージに対するY軸移動座標値を算出して所定のPCインターフェース200を通じて該当PCに伝達する。
これを具体的に説明すれば、前記現在前処理イメージとリファレンスイメージを所定回数、具体的には49回オーバーラップさせる場合の座標値は(‐3、+3)、(‐2、+3)、(‐1、+3)、(0、+3)、(+1、+3)、...、(‐1、‐3)、(0、‐3)、(+1、‐3)、(+2、‐3)、(+3、‐3)など49個が発生する。この時、オーバーラップされた49個の場合の数の中で前記リファレンスイメージを構成するピクセルの2ビット値と一致するビット値を持つピクセル数が最も多い時の現在前処理イメージのX座標値をモーションベクタ値(Vx)として算出する。
また、オーバーラップされた49個の場合の数の中で前記リファレンスイメージを構成するピクセルの2ビット値と一致するビット値を持つピクセル数が最も多い時の現在前処理イメージのY座標値をモーションベクタ値(Vy)として算出する。
ここで、前記X軸方向モーションベクタ値(Vx)がゼロなら、Xチャネルリファレンス部140に既設定されたリファレンスイメージはX方向リファレンスイメージとしてそのまま維持される。しかし、X方向モーションベクタ値(Vx)がゼロでないと、図6aに示すような現在前処理イメージの所定位置、具体的には中央に位置する現在前処理中央イメージが未来前処理イメージのX方向リファレンスイメージとなる。
また、前記Y方向モーションベクタ値(Vy)がゼロなら、Yチャネルリファレンス部142に既設定されたリファレンスイメージはY方向リファレンスイメージとしてそのまま維持される。しかし、Y方向モーションベクタ値(Vy)がゼロでないと、図6aに示すような現在前処理イメージの所定位置、具体的には中央に位置する現在前処理中央イメージが未来前処理イメージのY方向リファレンスイメージとなる。
以下、図7ないし図11を参照して本発明に係る2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法について詳細に説明する。まず、前処理部130は、図7に示すように、A/D変換部を通じて入力される底の表面の現在イメージの各ピクセルに対するデジタル電圧値をメモリ部に貯蔵させる(S100)。
この過程(S100)を図8を参照してより具体的に説明すれば、イメージピクセルアレイ部110は、光マウスの位置した底の表面から入力された反射光に対する光電変換を行って光エネルギーをアナログ電圧値に変換した後(S101)、これをA/D変換部120に伝達する(S102)。
この時、前記A/D変換部120は前記イメージピクセルアレイ110から入力される各ピクセルに対するアナログ電圧値を所定のビット値、具体的には4〜8ビット値を持つデジタル電圧値に変換させて現在イメージを生成した後(S103)、これを前記前処理部130に伝達する(S104)。
その後、前記前処理部130は、前記A/D変換部120から入力される底の表面の現在イメージを構成する所定のビット値、具体的には4〜8ビット値を持つ各ピクセルに対するデジタル電圧値を既設定されたタイム信号に応じて順次的に受信してメモリ部に貯蔵させる(S105)。
このように前記A/D変換部120から入力される底の表面の現在イメージを構成する各ピクセルに対するデジタル電圧値を受けた後、前記前処理部130は、図7に示すように、底の表面の現在イメージから所定のピクセルアレイで構成された現在前処理イメージを生成し、前記現在前処理イメージからリファレンスイメージとして使用できる現在前処理中央イメージを抽出する(S200)。
この過程(S200)を図9を参照してより具体的に説明すれば、前記A/D変換部120から既設定されたタイミング信号に基づいて順次的に底の表面の現在イメージを構成する各ピクセルに対するデジタル電圧値が入力される場合(S201)、前記前処理部130は既設定されたタイミング信号に基づいて順次的に入力される前記現在イメージを構成する各ピクセルの中で所定のビット値に変換しようとする現在ピクセルと、前記現在ピクセルに隣接したピクセルを含めて構成される基本イメージ行列を設定する(S202)。
ここで、前記基本イメージ行列は3×3行列形式に構成されているが、これに限定されなく多様な形式の行列を構成できるという点に留意すべきである。その後、前記前処理部130は、上述した式(1)と(2)を用いて前記基本イメージ行列に含まれた各ピクセル相互間のデジタル電圧値に対する行と行及び列と列間の前処理過程を行い(S203)、前記現在ピクセルのデジタル電圧値を2ビットのデジタル電圧値に変換させる(S204)。
このように各ピクセルのデジタル電圧値を2ビットのデジタル電圧値に変換させた後、前記前処理部130は2ビットのデジタル電圧値に変換されたピクセルアレイで構成された現在前処理イメージを形成する(S205)。
ここで、前記各ピクセルのデジタル電圧値が2ビットのデジタル電圧値に変換される前の現在イメージがn×nのピクセルアレイで構成されていたとすれば、前記現在前処理イメージは(n−2)×(n−2)ピクセルアレイで構成される。
その後、前記前処理部130は前記現在前処理イメージの所定位置、具体的には前記現在前処理イメージの中央部分からリファレンスイメージとして使用され得る所定のピクセルアレイ構造の現在前処理中央イメージを抽出した後(S206)、これを後述する移動座標算出部140に転送する(S207)。
このように前処理部からリファレンスイメージとして使用され得る所定のピクセルアレイ構造を持つ現在前処理中央イメージが入力される場合、前記移動座標算出部140は、図7に示すように、前記現在前処理イメージのX方向/Y方向モーションベクタ値に連動して現在前処理中央イメージを未来前処理イメージの移動座標算出のためのX方向/Y方向リファレンスイメージとして設定するか否かを決定する(S300)。
この過程(S300)を図10a及び図10bを参照してさらに詳細に説明する。まず、図10aを参照して移動座標算出部で現在前処理イメージのX方向モーションベクタ値に連動して現在前処理中央イメージを未来前処理イメージのX方向リファレンスイメージとして設定するか、或いは、既存X方向リファレンスイメージをそのまま維持する過程について説明する。
移動座標算出部140は、図10aに示すように、前記現在前処理イメージのX軸方向に対する移動量を算出した後(S301a)、前記移動量に対するX軸方向のモーションベクタ値(Vx)がゼロか否かを判断する(S302a)。前記工程(S302a)の判断結果、前記モーションベクタ値(Vx)がゼロであれば、前記移動座標算出部140はXチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを変更しない(S303a)。
しかし、前記工程(S302a)の判断結果、前記モーションベクタ値(Vx)がゼロでないと、前記移動座標算出部140はXチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを前記現在前処理中央イメージに変更して貯蔵させる(S304a)。
次に図10bを参照して移動座標算出部で現在前処理イメージのY方向へのモーションベクタ値に連動して前記現在前処理中央イメージを未来前処理イメージのY方向リファレンスイメージとして設定するか、或いは 既存Y方向リファレンスイメージをそのまま維持する過程について説明する。まず、前記移動座標算出部140は前記現在前処理イメージのY軸方向に対する移動量を算出した後(S301b)、前記移動量に対するY軸方向のモーションベクタ値(Vy)がゼロか否か判断する(S302b)。
前記工程(S302b)の判断結果、前記モーションベクタ値(Vy)がゼロであれば、前記移動座標算出部140はYチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを変更しない(S303b)。しかし、前記工程(S302b)の判断結果、前記モーションベクタ値(Vy)がゼロでないと、前記移動座標算出部140はYチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを前記現在前処理中央イメージに変更して貯蔵させる(S304b)。
その後、移動座標算出部140は、図7に示すように、現在前処理イメージとX方向/Y方向リファレンスイメージを所定回数オーバーラップした後、これを相互比較して現在前処理イメージに対するX軸/Y軸移動座標値を算出する(S400)。
この過程(S400)を図11a及び図11bを参照してさらに詳細に説明する。まず、図11aを参照して前記移動座標算出部140で現在前処理イメージに対するX軸移動座標値を算出する過程を詳細に説明する。前記前処理部130から現在前処理イメージが入力される場合(S401a)、前記移動座標算出部140は前記入力される現在前処理イメージを前記Xチャネルリファレンスに既設定されているリファレンスイメージに所定回数オーバーラップさせる(S402a)。
その後、前記移動座標算出部140はオーバーラップされた前記現在前処理イメージと前記既設定されたリファレンスイメージを相互比較して前記現在前処理イメージを構成するピクセルの中で前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数を各オーバーラップされる場合ごとに算出する(S403a)。
この時、前記移動座標算出部140は、前記現在前処理イメージのピクセル数の中で前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数が最も多い時のX方向リファレンスイメージのX座標値を現在イメージのX方向モーションベクタ値(Vx)として設定する(S404a)。
その後、前記移動座標算出部140は、前記X方向モーションベクタ値(Vx)に基づいて前記現在前処理イメージに対するX軸移動座標値を算出し、これを所定のPCインターフェース200を通じて該当PCに転送する(S405a)。
次に図11bを参照して前記移動座標算出部140で現在前処理イメージに対するY軸移動座標値を算出する過程を詳細に説明する。まず、前記前処理部130から現在前処理イメージが入力される場合(S401b)、前記移動座標算出部140は前記入力される現在前処理イメージを前記Yチャネルリファレンス部に既設定されているリファレンスイメージに所定回数オーバーラップさせる(S402b)。
その後、前記移動座標算出部140は、オーバーラップされた前記現在前処理イメージと前記リファレンスイメージを相互比較して前記現在前処理イメージピクセルの中で前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数を各オーバーラップされる場合ごとに算出する(S403b)。
この時、前記移動座標算出部140は、前記現在前処理イメージのピクセル数の中で前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数が最も多い場合のY座標値を現在イメージのY方向モーションベクタ値(Vy)として設定する(S404b)。
その後、前記移動座標算出部140は、前記Y方向モーションベクタ値(Vy)に基づいて前記現在前処理イメージに対するY軸移動座標値を算出し、これを所定のPCインターフェース200を通じて該当PCに転送する(S405b)。ここで、前記PCインターフェース200は、X/Y軸移動座標値を一定時間の間累積してPCに送る役割を果たす。該PCインターフェース200は、本発明の装置内に設けられてもよく、本発明の装置外に設けられてもいい。
以上では本発明を具体的な実施例に上げて説明したが、該当技術分野で通常の知識をもつ者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を様々に修正及び変更できることが理解できる。
マウスパッドの種類による光マウスのポイント軌跡を示す図。 マウスパッドの種類による光マウスのポイント軌跡を示す図。 従来の光マウスの前処理過程により形成された一方向性を持つ光マウスが位置した底の表面のイメージを示す図。 従来の光マウスの前処理過程により形成された一方向性を持つ光マウスが位置した底の表面のイメージを示す図。 本発明に係る移動座標測定用光センサー装置の構成を示すブロック図。 本発明に係る移動座標測定用光センサー装置を構成する移動座標算出部の詳細構成を示すブロック図。 本発明に係る現在前処理イメージの移動状態及び静止状態を示す図。 本発明に係る現在前処理イメージの移動状態及び静止状態を示す図。 本発明に係る現在前処理イメージの移動状態及び静止状態を示す図。 本発明に係る現在前処理イメージとリファレンスイメージをオーバーラップさせる過程を示す図。 本発明に係る現在前処理イメージとリファレンスイメージをオーバーラップさせる過程を示す図。 本発明に係る2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理過程を示す順序図。 本発明の前処理部でイメージピクセルアレイから入力される画面の現在イメージを構成する各ピクセルのデジタル電圧値をメモリ部に貯蔵する過程を示す順序図。 本発明の前処理部で画面の現在イメージに対する前処理を行って画面に対する現在前処理イメージ及び現在前処理中央イメージを抽出する過程を示す順序図。 本発明の移動座標算出部で現在前処理イメージのモーションベクタ値に連動して現在前処理中央イメージをX方向/Y方向のリファレンスイメージと設定する過程を示す順序図。 本発明の移動座標算出部で現在前処理イメージのモーションベクタ値に連動して現在前処理中央イメージをX方向/Y方向のリファレンスイメージと設定する過程を示す順序図。 本発明の移動座標算出部で現在前処理イメージに対するX方向/Y方向に対する移動座標値を算出する過程を示す順序図。 本発明の移動座標算出部で現在前処理イメージに対するX方向/Y方向に対する移動座標値を算出する過程を示す順序図。
符号の説明
100:移動座標測定用光センサー装置
110:イメージピクセルアレイ
120:A/D変換部
130:前処理部
140:移動座標算出部
141:Xチャネルリファレンス部
142:Yチャネルリファレンス部
143:イメージ比較部
144:モーションベクタ部
200:PCインターフェース部

Claims (12)

  1. 底の表面から入射される反射光の強度差に応じて各ピクセルに対するアナログ電圧値を算出するイメージピクセルアレイと、
    前記イメージピクセルアレイから入力される各ピクセルに対するアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換させて前記底の表面に対する現在イメージを生成するA/D変換部と、
    前記A/D変換部から入力される前記底の表面の現在イメージに対する各ピクセルのデジタル電圧値を既設定されたタイミング信号に応じて順次的に受信した後、前記底の表面の現在イメージに対する前処理を行って2ビットのデジタル電圧値を持つピクセルアレイで構成された現在前処理イメージを生成し、前記現在前処理イメージから所定のピクセルアレイで構成された現在前処理中央イメージを抽出する前処理部と、及び、
    前記前処理部から入力される前記現在前処理中央イメージをX方向/Y方向リファレンスイメージ候補として設定し、既設定されたX方向リファレンスイメージを前記現在前処理イメージにオーバーラップさせてX方向モーションベクタ値(Vx)を算出し前記現在前処理イメージに対するX軸移動座標値を算出し、既設定されたY方向リファレンスイメージを前記現在前処理イメージにオーバーラップさせてY方向モーションベクタ値(VY)を算出し前記現在前処理イメージに対するY軸移動座標値を算出する移動座標算出部を含めて構成されたことを特徴とする移動座標測定用光センサー装置。
  2. 前記前処理部は、前記A/D変換部から順次的に伝達される前記現在イメージを構成する現在ピクセルに対するデジタル電圧値を2ビットに変換する場合、前記現在ピクセルとそれに垂直に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和と、前記現在ピクセルから水平方向に所定距離離れて位置したピクセルとそれに垂直に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和の大小を比較して前記現在ピクセルの2ビット値のうち1ビット値を決定し、前記現在ピクセルとそれに水平に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和と、前記現在ピクセルから垂直方向に所定距離離れて位置したピクセルとそれに水平に隣接するピクセルのデジタル電圧値の和の大小を比較して前記現在ピクセルの2ビット値のうち残りの1ビット値を決定することを特徴とする請求項1記載の移動座標測定用光センサー装置。
  3. 前記前処理部は、前記現在ピクセルのデジタル電圧値と、前記現在ピクセルと水平または垂直に隣接したピクセルのデジタル電圧値を加算するとき、前記現在ピクセルと隣接したそれぞれのピクセルに対して加重値を適用できることを特徴とする請求項2記載の移動座標測定用光センサー装置。
  4. 前記移動座標算出部は、前記前処理部から入力される前記現在前処理中央イメージを以後に入力される未来前処理イメージの移動座標算出のためのX軸方向のリファレンスイメージ候補として貯蔵し、前記現在前処理イメージに対するX軸方向の動きに連動してX方向モーションベクタ値(VX)がゼロでない場合、前記候補リファレンスイメージを未来前処理イメージに対するX軸方向のリファレンスイメージと設定し、前記X軸方向のモーションベクタ値(Vx)がゼロである場合、既存のX軸方向のリファレンスイメージをそのまま維持するXチャネルリファレンス部と、
    前記前処理部から入力される前記現在前処理中央イメージを以後に入力される未来前処理イメージの移動座標算出のためのY軸方向のリファレンスイメージ候補として貯蔵し、前記現在前処理イメージに対するY軸方向の動きに連動して前記Y軸方向のモーションベクタ値(Vy)がゼロでない場合、前記候補リファレンスイメージを未来前処理イメージに対するY軸方向のリファレンスイメージとして設定し、前記Y軸方向のモーションベクタ値(Vy)がゼロである場合、既存のY軸方向のリファレンスイメージをそのまま維持するYチャネルリファレンス部と、
    前記前処理部から前記現在前処理イメージが入力される場合、前記現在前処理イメージと前記Xチャネルリファレンス部に貯蔵されたX軸方向のリファレンスイメージを所定回数オーバーラップさせ相互比較して前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つ前記現在前処理イメージのピクセル数を各オーバーラップされる場合ごとに算出し、前記現在前処理イメージと前記Yチャネルリファレンス部に貯蔵されたY軸方向のリファレンスイメージを所定回数オーバーラップさせ相互比較して前記リファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つ前記現在前処理イメージのピクセル数を各オーバーラップされる場合ごとに算出するイメージ比較部と、及び
    前記イメージ比較部から入力される前記現在前処理イメージのピクセル数の中で、前記X方向リファレンスイメージを構成する所定ビット値を持つピクセルと一致するピクセル数が最も多い時のX方向リファレンスイメージのX座標値を現在前処理イメージのX方向モーションベクタ値(Vx)と設定して前記現在前処理イメージに対するX軸移動座標値を算出し、前記Y方向リファレンスイメージを構成する所定ビット値を持つピクセルと一致するピクセル数が最も多い時のY方向リファレンスイメージのY座標値を現在前処理イメージのY方向モーションベクタ値(Vy)と設定して前記現在前処理イメージに対するY軸移動座標値を算出するモーションベクタ部を含めて構成されたことを特徴とする請求項1記載の移動座標測定用光センサー装置。
  5. 前処理部でA/D変換部を通じて入力される各ピクセルに対するデジタル電圧値をメモリ部に貯蔵する第1工程と、
    前記前処理部で既設定されたタイミング信号に応じて前記メモリ部から順次的に入力される各ピクセルに対する前処理を行って現在前処理イメージを生成し、前記現在前処理イメージから現在前処理中央イメージを抽出する第2工程と、
    前記移動座標算出部で前記現在前処理イメージのモーションベクタ値に連動して現在前処理中央イメージを未来前処理イメージの移動座標算出のためのX方向/Y方向リファレンスイメージとして設定するか否かを決定する第3工程と、及び
    前記移動座標算出部で前記前処理部から入力された前記現在前処理イメージを前記Xチャネル/Yチャネルリファレンス部に貯蔵されたX方向/Y方向リファレンスイメージと相互比較して前記現在前処理イメージに対するX座標/Y座標移動値を算出する第4工程を含めて構成されたことを特徴とする2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
  6. 前記第1工程は、イメージピクセルアレイで光マウスの位置した底の表面から入力された反射光をアナログ電圧値に変換する第1−1工程と、
    前記イメージピクセルアレイで各ピクセルに対する前記アナログ電圧値をA/D変換部に伝達する第1−2工程と、
    前記A/D変換部で前記イメージピクセルアレイから入力される各ピクセルに対するアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換させる第1−3工程と、
    前記A/D変換部で各ピクセルに対するデジタル電圧値を前処理部に伝達する第1−4工程と、及び
    前記前処理部で前記A/D変換部から入力される各ピクセルのデジタル電圧値をメモリ部に貯蔵する第1−5工程を含めて構成されたことを特徴とする請求項5記載の2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
  7. 前記第2工程は、前記前処理部で前記メモリ部から既設定されたタイミング信号に応じて各ピクセルに対するデジタル電圧値を順次的に受信する第2−1工程と、
    前記前処理部から順次的に入力されたピクセルの中で所定のビット値に変換しようとする現在ピクセルと前記現在ピクセルに隣接したピクセルとを含めて構成される基本イメージ行列を設定する第2−2工程と、
    前記前処理部で前記基本イメージ行列に含まれた各ピクセル相互間の行と行及び列と列間の演算を行って前記現在ピクセルのデジタル電圧値を2ビットのデジタル電圧値に変換する第2−3工程と、
    前記前処理部で2ビットのデジタル電圧値に変換されたピクセルを持つ所定のピクセルアレイで構成された現在前処理イメージを生成する第2−4工程と、及び
    前記前処理部で前記現在前処理イメージから所定のピクセルアレイで構成された現在前処理中央イメージを抽出する第2−5工程を含めて構成されたことを特徴とする請求項5記載の2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
  8. 前記第2−3工程は、前記現在ピクセルと垂直に隣接するピクセルの和と、
    前記現在ピクセルの水平方向に位置したピクセルと垂直に隣接するピクセルの和の大小を比較して前記現在ピクセルの2ビット値のうち1ビット値を決定する第2−3−1工程と、
    前記現在ピクセルと水平に隣接するピクセルの和と前記現在ピクセルの垂直方向に位置したピクセルと水平に隣接するピクセルの和の大小を比較して前記現在ピクセルの2ビット値の残りの1ビット値を決定する第2−3−2工程とを含めて構成されたことを特徴とする請求項7記載の2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
  9. 前記現在ピクセルのデジタル電圧値と前記現在ピクセルと水平または垂直に隣接したピクセルのデジタル電圧値を加算する時、前記現在ピクセルと
    隣接したそれぞれのピクセルに対して加重値を適用できることを特徴とする請求項8記載の2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
  10. 前記基本イメージ行列は3×3行列であることを特徴とする請求項7記載の2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
  11. 前記第3工程は、前記移動座標算出部で前記現在前処理イメージのX軸方向に対する移動量を算出する第3−1工程と、
    前記移動座標算出部で前記移動量に対するX軸方向のモーションベクタ値(Vx)がゼロか否か判断する第3−2工程と、
    前記第3−2工程の判断結果、前記モーションベクタ値(Vx)がゼロである場合、前記移動座標算出部でXチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを変更しない第3−3工程と、
    前記第3−2工程の判断結果、前記モーションベクタ値(Vx)がゼロでない場合、前記移動座標算出部でXチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを前記現在前処理中央イメージに変更する第3−4工程と、
    前記移動座標算出部で前記現在前処理イメージのY軸方向に対する移動量を算出する第3−5工程と、
    前記移動座標算出部で前記移動量に対するY軸方向のモーションベクタ値(Vy)がゼロか否か判断する第3−6工程と、
    前記第3−6工程の判断結果、前記モーションベクタ値(Vy)がゼロである場合、前記移動座標算出部でYチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを変更しない第3−7工程と、及び
    前記第3−6工程の判断結果、前記モーションベクタ値(Vy)がゼロでない場合、前記移動座標算出部でYチャネルリファレンス部に既設定されたリファレンスイメージを前記現在前処理中央イメージに変更する第3−8工程を含めて構成されたことを特徴とする請求項5記載の2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
  12. 前記第4工程は、前記移動座標算出部で前記前処理部から現在前処理イメージを受信する第4−1工程と、
    前記移動座標算出部で前記現在前処理イメージを前記Xチャネルリファレンス部に既設定されたX軸方向のリファレンスイメージに所定回数オーバーラップさせる第4−2工程と、
    前記移動座標算出部でオーバーラップされた前記現在前処理イメージと前記X軸方向のリファレンスイメージを相互比較し、前記現在前処理イメージピクセルの中で前記X軸方向のリファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数を各オーバーラップされる場合ごとに算出する第4−3工程と、
    前記移動座標算出部で前記現在前処理イメージのピクセル数の中で前記X軸方向のリファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数が最も多い時のX方向リファレンスイメージのX座標値を現在イメージのX方向モーションベクタ値(Vx)として設定する第4−4工程と、
    前記移動座標算出部で前記X方向モーションベクタ値(Vx)に基づいて前記現在イメージに対するX軸移動座標値を算出する第4−5工程と、
    前記移動座標算出部で前記現在前処理イメージを前記Yチャネルリファレンスに既設定されたY軸方向のリファレンスイメージに所定回数オーバーラップさせる第4−6工程と、
    前記移動座標算出部でオーバーラップされた前記現在前処理イメージと前記Y軸方向のリファレンスイメージを相互比較し、前記現在前処理イメージピクセルの中で前記Y軸方向のリファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数を各オーバーラップされる場合ごとに算出する第4−7工程と、
    前記移動座標算出部で前記現在前処理イメージのピクセル数の中で前記Y軸方向のリファレンスイメージを構成するピクセルのビット値と一致するビット値を持つピクセル数が最も多い場合のY座標値を、現在イメージのY方向モーションベクタ値(Vy)として設定する第4−8工程と、及び
    前記移動座標算出部で前記Y方向モーションベクタ値(Vy)に基づいて前記現在イメージに対するY軸移動座標値を算出する第4−9工程を含めて構成されたことを特徴とする請求項5記載の2次元の連続的イメージプロセスを利用したイメージ処理方法。
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