KR102611756B1

KR102611756B1 - 모션 검출기

Info

Publication number: KR102611756B1
Application number: KR1020197033292A
Authority: KR
Inventors: 알렉스 콥
Original assignee: 옵테란 테크놀로지스 리미티드
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2023-12-07
Also published as: GB201707247D0; US11170646B2; JP7477666B2; JP2020519998A; BR112019023052A2; AU2018262327B2; AU2018262327A1; US20200160706A1; CA3061865A1; JP2023029588A; KR20200004315A; WO2018203094A1; US20220076574A1

Abstract

예는 시각 신호로부터의 모션을 결정하기 위한 검출기에 관한 것으로, 상기 결정은 상기 시각 신호의 시간적 및 공간적 주파수 중 적어도 하나의 변화에 대해 불변인 것이다.

Description

모션 검출기

본 발명은 모션 검출기에 관한 것이다.

다양한 작업을 수행함에 있어서 소형 무인 운송수단(small unmanned vehicles) 또는 드론(drones)의 이용에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 작업은 알 수 없는 환경을 항행하는 것(navigating)을 포함할 수 있다. 소정의 주어진 환경은 해당 환경 내에서 드론의 위치를 제어하거나 추적하기 위해, 예컨대 GPS(Global Positioning Signal)와 같은 위치결정 신호(positioning signals)에 대한 액세스를 갖거나 갖지 않을 수 있다. 위치결정 신호 또는 다른 기준이 전혀 없는 영역에서, 드론은 특히 주어진 환경을 형성하는 구조물 또는 그 내의 물체와의 충돌을 회피하기 위해 관찰(view)에 의해 해당 환경 내에서 자율적으로 동작할 수 있어야 한다. 마찬가지로, 공동의 환경 내에서 동작하는 다수의 드론은 집단적으로 또는 독립적으로 충돌 회피에 대한 유사한 필요성을 갖는다. 이러한 충돌 회피를 실현하기 위해, 드론은 그 환경, 특히 해당 환경 내에서 그 모션을 인식해야 할 필요가 있다.

따라서, 예시적인 구현은 모션을 검출하기 위한 검출기를 제공할 수 있고, 검출기는:

예컨대 전자기파 또는 음파의 변화와 같은 환경 변화에 응답하여 복수의 센서로부터 입력을 수신하기 위한 입력 인터페이스; 복수의 입력의 선택된 입력에 응답하여, 선택된 입력의 정상 상태 입력에 응답하여 제로 출력을 생성하는 제1 필터를 구비하는 프로세서 회로; 제1 필터의 출력에 응답하여, 정상 상태에서 제1 필터의 출력과 동일한 출력을 생성하는 제2 필터; 제2 필터의 선택된 출력으로부터 시간적으로 중첩되는 출력의 측정치를 결정하도록 구성된 상관기 회로; 상관기 회로로부터의 출력에 응답하여, 상관기 회로로부터의 선택된 출력의 비율을 결정하기 위한 비율 결정 회로;를 구비하고, 상기 비율은 모션의 적어도 하나의 방향과 관련된다.

선택된 입력의 정상 상태 입력에 응답하여 제로 출력을 생성하기 위한 제1 필터가 선택된 입력을 이용하여 다른 시정수를 포함하는 제1 미분 방정식을 풀거나 구현하는 회로를 구비할 수 있는 예시적인 구현이 실현될 수 있다.

제1 필터의 출력에 응답하여, 정상 상태에서 제1 필터의 출력에 응답하여,정상 상태에서 제1 필터의 출력과 동일한 출력을 생성하시 위한, 제2 필터가 정상 상태에서 제1 필터의 출력과 동일한 출력을 생성하도록 제2 미분 방정식을 풀거나 구현하기 위한 회로를 구비하는 예시적 구현이 실현될 수 있다.

도 1은 일례에 따른 모션 검출기를 도시한다.
도 2는 일례에 따른 모션 검출을 위한 플로우차트를 예시한다.
도 3은 일례에 따른 센서의 어레이(array of sensors)를 도시한다.
도 4는 일례에 따른 다수의 출력을 도시한다.
도 5는 일례에 따른 제어 회로를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 일례에 따른 프로세서 및 머신 실행가능 명령 또는 회로를 도시한다.
도 7은 예에 따른 수평 및 수직 출력 유닛을 예시한다.
도 8은 예에 따른 수평 출력 유닛을 도시한다.
도 9는 예에 따른 수직 출력 유닛을 도시한다.
도 10은 예에 따른 수평 출력 유닛 공간 필터를 도시한다.
도 11은 예에 따른 수직 출력 유닛 공간 필터를 도시한다.
도 12는 예의 성능 그래프를 나타낸다.
도 13은 예의 성능 그래프를 도시한다.

도 1은 예시적인 구현에 따른, 예컨대 각속도 검출기(100; angular velocity detector)와 같은 모션 검출기(motion detector)를 도시한다. 검출기(100)는 각각의 센서 또는 센서들(102)로부터 하나 이상의 입력을 수신할 수 있다. 도시된 예에서, 센서는 센서에 입사하는 가시 광선(visible light)을 검출하기 위한 감광성 센서(photo-sensitive sensors)이다. 도시된 검출기(100)는 복수의 이러한 센서로부터 입력을 수신하도록, 즉 가시 광선 또는 가시 광선에 대응하는 것 이외의 파장을 갖는 전자파를 검출하도록 구성된다. 센서(102)는 다수의 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 센서(102)는 도시된 바와 같이 2D 어레이로서 구성될 수 있다. 이러한 어레이의 센서(102)는 각각의 세로 좌표(ordinate) 및 가로 좌표(abscissa) 인덱스로서 i 및 j를 이용하는 2개의 직교 축(104; orthogonal axes)을 이용하여 인덱스될 수 있다. 어레이는 어레이로서 실현될 수 있다. 예시된 예에서, 어레이는 3×4 어레이이다. n 및 m은 소정의 적절한 값을 취할 수 있고 3 및 4로 제한되지 않음을 이해할 것이다. 더욱이, 도시된 어레이(102)는 실질적으로 평면(planar)이다. 그러나, 어레이가 예컨대 구형(spherical) 또는 몇몇 다른 비선형(non-linear) 또는 비평면 표면(non-planar surface)과 같은 비평면인 예시적인 구현이 실현될 수 있다. 더욱이, 어레이는 센서가 서로에 대해 선형으로 배치된 것으로 도시된다. 그러나, 센서는 예컨대 인접하는 행(rows)이 서로에 대해 오프셋(offset)되는 오프셋 방식과 같은 몇몇 다른 방식으로 구성될 수 있다.

센서의 인접하는 쌍(102)으로부터의 출력은 함께 처리된다. 예컨대, 인덱스 및 를 갖춘 센서(106 및 108)의 제1 쌍은 각각의 출력(110 및 112)을 갖는 것으로 도시된다. 센서의 부가 쌍(114 및 116)의 예가 또한 도시된다. 센서의 부가 쌍(114 및 116)은 각각의 출력(118 및 120)을 갖는다.

출력(110, 112, 118, 120)은 버스(bus) 또는 다른 통신 수단을 이용하여 각각의 필터(136, 138, 136', 138')로 반송 또는 전달될 수 있다. 이러한 버스 또는 다른 통신 수단은 입력 인터페이스를 구성할 수 있다.

수직으로 배치된 센서의 각 인접하는 쌍으로부터의 출력은 각각의 프로세서(124)에 입력된다. 수평으로 배치된 센서의 각 인접하는 쌍으로부터의 출력은 각각의 프로세서 (126)에 입력된다. 각각의 프로세서(124 및 126)는 i 및 j 축(104)을 따라 모션의 각각의 방향을 결정하도록 구성된다. 도시된 예에서, 모션의 방향은 좌측, 우측, 위 및 아래, 즉 각각 및 (128 내지 134)를 나타내는 값을 이용하여 표시된다.

수직으로 배치된 센서의 쌍에 대응하는 프로세서(124)와 같은 프로세서는 다수의 필터를 구비한다. 도시된 예에서, 2개의 이러한 필터(136 및 138)가 제공된다. 필터(136 및 138)는 노드와 관련된 출력 활동의 레벨인, α를 결정하도록 구성되고; 노드는 센서와 같다. 활동 α는 입사광(incident light)의 변화와 관련된다. 필터(136 및 138)는 미분 방정식의 쌍에 대한 해(solution)를 출력한다. 미분 방정식이 다음과 같은 구현 예가 실현될 수 있다:

및 (1)

여기서 α는 이전에 표시된 바와 같이 노드의 출력 활동(output activity), b는 노드의 적응 활동(adaptation activity), x는 입력 포인트의 활동, 즉 입사광 또는 기타 방사선의 변화, t는 시간, 그리고 및 는 시정수(time constants)이다. 시정수는 다를 수 있다. 도시된 예에서, 이고, 즉 적응 값 b는 활동 값 α보다 더 늦은 시정수를 갖고, 이는 입력에서의 변화가 α에서의 변화를 야기시킬 것을 의미하지만,입력이 변화되지 않으면 b의 값은 α의 값에 접근할 것이고, α에 대한 미분 방정식에서 -b 항에 기인하여 α는 0으로 될 것이다. 필터(136 및 138)로부터의 출력(140 및 142)은 α에 대한 각각의 값을 나타낸다. 더욱이, 층 1(Layer 1)(122)로부터의 출력 α가 층 2(Layer 2)(148)로 입력될 수 있음에 따라 α의 포지티브 값(positive values) 또는 네가티브 값(negative values)만이 층 2로 전송되고, 즉 온셋 에지(onset edges) 또는 오프셋 에지(offset edges), 즉, 각각 어두움(dark)에서 밝음(light)으로의 천이 및 밝음에서 어두움으로의 천이, 또는 포지티브 및 네기티브 값 양쪽이 층 2로 전송되는 구현 예가 실현될 수 있다. 에지는 제1 광 레벨에서 제2 광 레벨로의 천이(transition)를 구비할 수 있다. 제2 광 레벨은 제1 광 레벨보다 더 크거나 더 낮은 강도를 가질 수 있다. 제1 광 레벨로부터 제2의 더 높은 강도의 광 레벨로의 천이는 온셋 에지를 구성할 수 있다. 제1 광 레벨로부터 제2의 더 낮은 강도의 광 레벨로의 천이는 오프셋 에지를 구성할 수 있다.

상기한 미분 방정식은 소정의 시간적 및 공간적 콘트라스트 입력 변화(contrast input variations)에 대해 불변임을 이해할 것이다. 예컨대, 정상 상태 비-제로 입력(steady state non-zero input)을 고려하면, 층 1(122)로부터의 출력, 즉 필터로부터의 α는 제로가 되고, 검출기(100)의 출력은 전체적으로 또한 제로가 될 것이며, 이는 정상 상태가 모션의 부재를 나타내므로 예상된 것이다. 적합하게는, 적응의 부재(absence of adaptation)는 층 1의 출력, 즉 α가 입력과 동일하게 되도록 한다.

프로세서(124)는 수직 파선(147)에 의해 묘사된 좌측 및 우측 브랜치(144 및 146)를 구비한다. 우측 브랜치(144)는 2개의 필터(136 및 138)의 출력으로부터 입력을 수신한다. 프로세서(124)는 제2 층(148)을 구비한다. 제2 층(148)은 다수의 형태의 노드를 구비한다. 본 예에서, 제2 층은 3가지 형태의 노드를 구비한다. 도시된 예에서, 우측 브랜치(144)는 한 쌍의 고속 노드(fast nodes)(150-1 및 150-2) 및 한 쌍의 중립 노드(neutral nodes)(151-1 및 151-2)를 구비한다. 좌측 브랜치(146)는 한 쌍의 저속 노드(slow nodes)(152-1 및 152-2) 및 한 쌍의 중립 노드(153-1 및 153-2)를 구비한다. 노드(150 내지 153)는 다음의 미분 방정식에 대한 해를 계산하도록 구성된다 :

(2)

여기서 c는 노드의 활동 및 각 노드로부터의 출력이고, α는 대응하는 층 1 노드의 활동이며, t는 시간이고, 는 시정수이며, 따라서 이다. 미분 방정식은 저역 통과 필터링(low-pass filtering)을 실현하고 정상 상태는 출력이 입력과 동일하다는 것을 알 수 있다. 식 (2)는 실제로 각각의 윗첨자/아래첨자 를 차례로 취할 때 3개의 식이라는 것이 이해될 것이다. 인 예시적 구현이 실현될 수 있다. 예컨대, 및 이다. 더욱이, 인 예시적 구현이 실현될 수 있다. 또는 의 값을 변경시키는 것은 입력의 변화에 대해 프로세서(124 및 126)에 대한 응답을 변경시킨다. 예컨대, 또는 중 어느 하나의 더 큰 값은 더 늦은 시스템 응답 및/또는 공간적 또는 시간적 해상도(resolution)의 감소 중 적어도 하나를 유도하고 그 반대도 마찬가지이다. 각 노드(150 내지 153)로부터의 출력은 c의 각각의 값이다.

프로세서(124)는 다수의 층 3(154) 노드(155-1 내지 155-4)를 구비한다. 우측 브랜치 노드(155-1 및 155-2)는 출력으로서 다음을 계산하도록 구성된다:

노드 155-1에 대해 및 노드 155-2에 대해 인 반면, 좌측 브랜치 노드는 출력으로서 다음을 계산하도록 구성된다: 노드 155-4에 대해 , 그리고 노드 155-3에 대해 이다. 프로세서 당 각 두 방향에서 가장 가까운 인덱스를 취한다는 것이 이해될 것이다; 즉, 프로세서(124)에 대해 , 이지만, 대안적으로 n 윗첨자화된 층 2 노드로부터 프로세서(126)에 대해 및 이고, 그리고 노드 출력을 과 곱하고, 교차 또는 누출되는 입력 연결에 의해 도시된 바와 같이 노드 출력을 노드 출력과 곱한다.

의 값은 시간적으로 중첩되는 지연된 그리고 비-지연된 신호의 곱셉, 또는 상관을 나타내고; 후자는 c의 각각의 값에 의해 표현된다. [...]는 개별적으로 취해진 대괄호 내의 각 위첨자에 대한 값을 나타낸다. 의 값은 시간적으로 중첩되는 지연된 그리고 비-지연된 신호의 곱셈을 나타내고; 후자는 c의 각각의 값으로 표시된다. [...]은 개별적으로 취해진 각 윗첨자에 대해 의 값을 나타낸다. 곱셈은 시간적으로 중첩되는 출력의 측정치 및 을 결정하도록 구성된 상관기 또는 상관 회로를 이용하여 평가될 수 있다.

프로세서(124)는 입력의 각각의 합(summations)을 수행하는 제4 층(157)에서 복수의 노드(156-1 내지 156-4)를 구비한다. 제4 층(157)은 "Sum", "RHD(Reichardt-Hassenstein implementation/detector)", "Ratio" 및 "Subtract RHD"로 표시된 4개의 서브층을 구비하는 것으로 도시된다. 프로세서(124 및 126) 양쪽에서, 층 4(157)의 노드는 다음 계산을 실현하도록 구성된다:

(3) 및

(4)

여기서, 어레이(102)로부터 선택된 소정의 세트의 포인트 에 대해 및 이고, 는 스케일링 팩터(scaling factor)이고, 및 는 센서 출력의 선택된 수 N에 대한 하한(lower bounds)이다. 도 3을 참조하여 논의되는 바와 같이, 센서 출력의 선택된 수는 센서 어레이를 구성하는 센서의 소정의 그룹으로부터 취해진 센서 보다 하나 이상에 대응할 수 있다. 또한, 인 예시적 구현이 실현될 수 있다. 인 예시적 구현이 실현될 수 있다. 그러나 인 예시적 구현이 실현될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 및 가, 예컨대 와 같은 미리 결정된 소정의 관계를 갖는 예시적인 구현이 실현될 수 있다. 와 사이의 관계의 선택은 성능과 잡음의 영향 사이의 균형임을 이해할 것이다. 마찬가지로, 스칼라(scalar) 0.1이 이용되고 있음에도 불구하고, 예는 이에 제한되는 것은 아니다. 와 사이의 관계를 확립하기 위해 몇몇 다른 값을 이용하여 예가 실현될 수 있다. 의 계수(coefficient)를 감소시키는 것은 잡음의 영향을 증가시키고 그 반대도 마찬가지이다.

상세하게, 노드(156-1 및 156-2)는, 각각 출력 및 를 생성하고, 노드(156-3 및 156-4)는 각각 출력 및 를 생성한다.

노드(158-1 및 158-2)는 각각 출력 및 , 또는 더욱 일반적으로 각각 및 를 생성한다.

노드(159)는

전체를 실현한다.

노드(160 및 161)는 만족되어지는 각각의 상황에 따라

의 전체를 구현한다. 특히, 프로세서(124)에 대해, 노드(160 및 161)는 상하 방향으로, 즉 j 방향으로 모션을 나타내는 출력(134 및 132)을 생성한다.

항을 감산하는 것(subtracting)은 미리 결정된 또는 원하는 방향을 제외하고 각속도에 대해 제한된 응답을 갖는 방향성 출력이 실현될 수 있게 함을 이해할 수 있다. 더욱이, 포인트의 세트 K에 대한 합산 후 노드(160)를 매개로 비율을 취하는 것은 이동 자극(moving stimulus)의 크기에 대해 불변인, 따라서 자극의 공간 주파수, 즉 단위 각도 당 에지의 수에 대해 불변인 출력 을 초래한다. 이는 비율에 이은 합산(summation)의 경우이기 때문에 따르게 되고, 출력은 다음의 형태를 갖게 될 것이다.

, (5)

여기서 C는 수집된 항목이고,

반면 비율이 합산 후에 취해지면, 출력은 다음의 형태를 갖을 것이다.

(6)

여기서 C는 수집된 항목이다.

모든 F를 동일하게 하고 모든 S를 동일하는 것은 식 (6)으로부터 개별 비율과 동일한 비율을 부여하는 반면, 식 (5)는 개별 비율의 3배인 합을 부여한다는 것을 이해할 수 있고, 이는 모션 추정치가 부정확한 3배 더 높아짐을 초래한다.

F와 S는 더 높은 각속도에 따라 0으로 되는 경향이 있음을 알 수 있다. 따라서, 고정된 비율(fixed ratio)에 따라 및 의 형태로 하한을 구현하는 것은 매우 빠른 모션에 대한 검출기에 대한 응답, 따라서 잡음이 감소되고 바람직하게 최소화됨을 보증한다. 적합하게는, 상기 식 (1)과 동일한 형태로 검출기 출력(128 내지 134) 중 하나 이상에 대해 작용하는 미분 방정식을 구현하는 것에 의해, 검출기에서의 잡음이 적어도 감소되고, 바람직하게는 최소화될 수 있다.

프로세서(126)로의 입력이 수평으로 배치된 센서로부터 취해지는 것을 제외하고 프로세서(124)와 구성 및 동작이 동일한 프로세서(126)를 참조한다. 수평으로 배치된 센서는 예컨대 센서(114 및 116)와 같은 인접하는 센서일 수 있다. 프로세서(126)의 엘리먼트에 대해 참조로 이용된 참조 번호는 대시 또는 프라임, ',의 부가를 갖는 프로세서(124)에 대해 참조로 이용된 참조 번호와 동일하고, 상세하게 설명되지는 않을 것이다. 그러나, 프로세서(126)는 다수의 층 3(154) 노드(155-1 '내지 155-4')를 구비한다는 것이 이해될 수 있다. 우측 브랜치 노드(155-1' 및 155-2')는 출력으로서 다음을 계산하도록 구성된다: 노드(155-1')에 대해 , 그리고 노드(155-2')에 대해 , 반면 좌측 브랜치 노드는 출력으로서 다음을 계산하도록 구성된다: 노드(155-3')에 대해 , 그리고 노드(155-4')에 대해 , 그리고 노드(161')는 좌우 모션을 나타내는, 즉 i 방향으로의 모션을 나타내는 출력(128 및 130)을 생성하도록 구성된다.

도 2를 참조하면, 상기한 바를 구현하기 위한 플로우차트(200)가 도시되어 있는 바, 특히 층 3으로부터의 출력을 처리하여 모션 출력(128 내지 134)의 방향을 생성하게 되는 플로우차트(200)가 도시된다. 그러나, 예컨대 층 1, 2 및 3과 같은 다른 층이 섹션(202) 이전의 플로우차트에 동일하게 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 단계(202)에서, 다수의 변수 또는 계산이 선택적으로 미리 수행된다. 다음이 확립되거나 확립될 수 있음이 이해될 수 있다:

,

, 및

.

조건 이 만족되는지의 여부와 관련하여 204에서 결정이 이루어진다. 204에서의 결정이 참(true)이면, 다음은 206에서 이 수행되고, 이어 제어가 208에서 추가 결정으로 넘어 간다. 204에서의 결정이 거짓(false)이면, 다음은 210에서 이 수행되고, 이어 제어는 추가 결정(208)으로 넘어 간다.

208에서, 조건 이 만족되는지의 여부가 결정된다. 208에서 조건이 거짓임이 결정되면, 처리는 212로 진행하고, 여기서 가 수행되고, 이어 처리는 214로 진행한다. 208에서 조건이 참인 것으로 결정되면, 처리는 214로 진행한다.

214에서, 조건이 에 만족되는지의 여부와 관련하여 결정이 이루어진다. 조건이 만족되지 않으면, 제어는 216으로 넘어 가고, 여기서 가 평가되고, 이어 제어는 218로 넘어 간다. 214에서의 결정이 참이면, 제어는 218로 넘어 간다.

218에서, 모션의 방향이 다음과 같이 계산된다:

그 후, 처리의 선택적인 추가 단계는 출력 에서 잡음을 감소시키거나 잡음의 영향을 감소시키기 위해 모션의 방향에 대해 식 (1)을 적용하는 것이다.

도 3은 센서의 어레이(102)의 뷰(300)를 도시한다. 어레이의 센서로부터의 출력은 프로세서(124 및 126)에 대한 입력을 형성한다. 이러한 출력은 어레이의 모든 센서 또는 어레이의 센서의 서브-세트로부터 취해질 수 있다. 센서의 서브-세트는 총 센서의 수의 서브-영역 또는 연속 어레이(contiguous array)를 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 예는 복수의 서브-영역(302 내지 306)을 도시한다. 서브-영역은 특정 기능을 갖거나, 특정 목적을 갖춘 프로세서와 관련될 수 있다. 서브-영역은 주어진 방향으로 모션을 결정하는 것과 관련될 수 있다. 예컨대, 제1 서브-영역(302)은 제1 축(308) 또는 다른 축을 따라 각각의 방향으로 모션을 결정하는 것과 관련될 수 있다. 제2 서브-영역(304)은, 제1 축(308)과 같은, 각각의 축을 따라 각각의 방향으로 모션을 결정하는 것과 관련될 수 있다. 제3 서브 영역(306)은, 예컨대 축(310)과 같은, 각각의 축을 따라 각각의 방향으로 모션을 결정하는 것과 관련될 수 있다. 축(308, 310)은 상호 직교적일 수 있다. 더 많거나 더 적은 서브-영역이 제공될 수 있다. 단일 서브-영역은 복수의 방향으로 모션의 방향을 결정하는데 이용될 수 있다. 예컨대, 단일 서브-영역, 또는 어레이의 센서의 다른 세트는 소정의 그리고 모든 순열(permutations)에서 단체로 그리고 개별적으로 취해진 좌측, 우측, 상향 또는 하향 방향 중 적어도 하나에서의 모션을 결정하는데 이용될 수 있다. 프로세서(124 및/또는 126)에 대한 입력으로서 이용된 센서는 연속적으로 또는 불연속적으로 배치될 수 있다.

도 4를 참조하면, 도 1을 참조하여 설명된 다양한 층과 관련된 입력 및 출력의 다수의 뷰(400)가 도시된다. 예컨대, 시간 및 에서 2개의 센서(404 및 406)를 지나가는 에지와 같은 이벤트를 나타내는 스텝 입력(402; step input)과 같은 입력이 도시되어 있음을 이해할 수 있다. 층 1 필터(136, 138, 136', 138')의 응답(403), 즉 출력(140, 142 및 140' 및 142')은 다시 시간 및 에서 각각의 곡선(408 및 410)으로서 도시된다. 층 2의 출력(412), 즉 및 의 값은 각각의 곡선(414 및 416)에 도시되어 있다. 2개의 곡선이 층 3에서 곱해지고, 이는 출력(418), 즉 지연된 및 지연되지 않은 의 중첩, 즉 및 를 나타내는 곡선(420)을 초래한다.

도 5를 참조하면, 하나 이상의 출력(128 내지 134)에 응답하는 제어 시스템(500)의 구현이 도시된다. 제어 시스템(500)은 출력(128 내지 134)을 수신하기 위한 다수의 입력(502)을 구비한다. 제어 시스템(500)은 제어 법칙(504; control law)을 구현하는데 입력(502)을 이용한다. 제어 법칙(504)은 하나 이상의 제어 출력(506)을 초래할 수 있다. 제어 출력(506)은 단일 제어 신호 또는 복수의 제어 신호를 구비할 수 있고; 후자는 사선(solidus)으로 표시된다. 제어 법칙(504)은 예컨대 식 또는 식의 세트의 형태로 단일 제어 법칙, 또는 예컨대 하나 이상의 입력(502)에 응답하는 하나 이상의 각각의 식을 각각 구비하는 다중 제어 법칙을 구비할 수 있다. 하나 이상의 제어 신호는 차량의 모션을 제어하기 위한 각각의 액츄에이터를 구동 또는 제어하기 위한 출력일 수 있다.

예시적인 구현은, 소정의 그리고 모든 순열에서 단체로 그리고 개별적으로 취해진, 무인 차량과 같은 차량의 속도, 방향 또는 자세 제어 시스템(attitude control system) 중 적어도 하나를 실현하는데 이용될 수 있다. 이러한 차량은 무인 차량으로 제한되지 않는다. 유인 차량이 또한 여기서 설명되고 청구된 예시적 구현을 이용할 수 있다.

도 6을 참조하면, 기계-판독가능 저장기 또는 컴퓨터-판독가능 매체(예컨대, 기계-판독가능 저장 매체)로부터 명령을 판독하고 여기서 논의된 방법론 중 어느 하나 이상을 수행할 수 있는, 몇몇 예에 따른, 구성요소를 예시하는 블록도가 도시된다. 기계-판독가능 저장기 또는 컴퓨터-판독가능 매체는 비-일시적일 수 있다. 구체적으로, 도 6은 하나 이상의 프로세서(또는 프로세서 코어)(610), 하나 이상의 메모리/저장 장치(620; memory/storage devices), 및 선택적으로 하나 이상의 통신 리소스(630)을 포함하는 하드웨어 리소스(600)의 개략적인 표현을 도시하고, 각각은 버스(640)를 매개로 통신적으로 결합된다.

프로세서(610)(예컨대, CPU(central processing unit), RISC(reduced instruction set computing) 프로세서, CISC(complex instruction set computing) 프로세서, GPU(graphics processing unit), 베이스밴드 프로세서와 같은 (DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), 다른 형태의 프로세서, 또는 그 소정의 적절한 조합)는 예컨대 프로세서(124 및 126)의 구현일 수 있는 프로세서(612) 및 프로세서(614)를 포함할 수 있다. 메모리/저장 장치(620)는 메인 메모리, 디스크 저장기 또는 그 소정의 적절한 조합을 포함할 수 있다.

통신 리소스(630)는 네트워크(608)를 매개로 하나 이상의 주변 장치(604) 및/또는 하나 이상의 데이터베이스(606)와 통신하기 위한 상호접속 및/또는 네트워크 인터페이스 구성요소 또는 다른 적절한 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 통신 리소스(630)는 유선 통신 구성요소(예컨대, USB (Universal Serial Bus)를 매개로 결합하기 위한), 셀룰러 통신 구성요소, NFC(Near Field Communication) 구성요소, Bluetooth® 구성요소(예컨대, Bluetooth® Low Energy), Wi-Fi® 구성요소, 및 다른 통신 구성요소를 포함 할 수 있다.

명령(650)은 예컨대, 소프트웨어, 프로그램, 애플리케이션, 애플릿(applet), 앱(app), 또는 프로세서(610) 중 적어도 어느 것이 여기서 논의된 방법론 중 소정의 하나 이상을 수행하도록 하는 다른 실행가능 코드와 같은 기계 실행가능 명령(machine executable instructions)을 포함할 수 있다. 명령(650)은 프로세서(610)(예컨대, 프로세서의 캐시 메모리 내), 메모리/저장 장치(620), 또는 그 소정의 적절한 조합 중 적어도 하나 내에 완전히 또는 부분적으로 상주할 수 있다. 더욱이, 명령(650)의 소정의 부분은 주변 장치(604) 및/또는 데이터베이스(606)의 소정의 조합으로부터 하드웨어 리소스(600)로 전송될 수 있다. 따라서, 프로세서(610)의 메모리, 메모리/저장 장치(620), 주변 장치(604), 및 데이터베이스(606)는 컴퓨터-판독가능 및 기계- 판독가능 매체의 예이다.

검출기의 예시적 구현은 모션 방향이 검출기 어레이에 대해 수직인 에지를 이동시키기 위한 방향으로 각속도를 정확하게 측정할 수 있다. 에지에 평행하는 모션을 검출하는 것은 도전적인 것임이 이해될 수 있다. 더욱이, 2차원에서의 모션, 따라서 모션 검출이 요구되면, 2개의 검출기 축 중 하나에 정렬되지 않은 에지에 대한 잠재적인 문제가 있다. 에지가 하나의 축에 평행할 때, 에지 상의 모든 지점은 동시에 다른 축을 교차함을 이해할 것이다. 따라서, 인접한 지점 사이에 시간적 시간 지연이 없고, 따라서 검출기 응답이 없다. 에지가 하나의 축에 평행하게 회전함에 따라, 회전 또는 각도의 정도에 따라 변하는 다른 축 상의 인접하는 지점을 교차하는 에지 사이에는 시간적 지연이 있다. 에지가 축과 평행하게 향하는 경향이 있음에 따라 시간적 지연은 0으로 되는 경향이 있음이 이해될 것이다. 지연은 모션으로서 검출되거나 해석될 수 있고, 이는 수신된 신호에 대한 정확한 검출이지만 반드시 대응하는 에지의 모션을 나타내는 것은 아니다. 그러나, 모션이 검출기의 검출 축에 대해 미리 결정된 각도로 경사진 것으로 가정하는 예가 실현될 수 있고, 특히 검출 신호가 에지에 대해 수직인 모션에 대응하는 것으로 가정되는 예가 실현될 수 있다. 따라서, 이 가정은 인간을 위한 회전 나선형(rotating spirals)에서 모션 착각(motion illusions)을 생성한다는 것이 이해될 수 있다. 이를 여기서 설명되고 청구된 예시적 구현에 적용하면, 에지 각도의 검출은 센서로부터 수신 또는 검출된 신호를 가중하는 것(weighting)에 있어서 해당 정보를 이용하는 것과 함께 유용하다는 것이 이해될 것이다.

따라서, 도 7을 참조하면, 수평 출력 유닛(702; horizontal output unit) 및 수직 출력 유닛(704; vertical output unit)의 뷰 (700)가 도시된다. 출력 장치는 그룹화되거나 관련된 센서이다. 그룹화된 또는 관련된 센서는 전체 센서 어레이의 하위 영역 또는 그로부터 선택된 영역을 형성하거나 대응한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 그룹화되거나 관련된 센서는 어레이의 전체를 형성할 수 있다.

수평 출력 유닛(702)을 참조하면, 이는 미리 결정된 수의 센서(706 내지 716)를 구비한다. 미리 결정된 수의 센서(706 내지 716)은 미리 결정된 방식으로 구성될 수 있다. 미리 결정된 방식은 m×n 어레이를 구비할 수 있다. 예시된 예에서, 수평 출력 유닛의 센서(706 내지 716)는 3×2 어레이로 배열된다. 수평 출력 유닛(702)은 기준 센서(reference sensor)를 구비한다. 어레이에서 다른 센서의 위치는 기준 센서에 관하여 결정될 수 있다. 예시된 실시 예에서, 기준 센서는 센서(714)이지만, 다른 센서가 동등하게 될 수 있다 센서(706 내지 716)는 기준 센서(714)에 대해 측정된 (i, j) 좌표를 이용하여 인덱스된다. 기준 센서(714)는 대응하는 인덱스 또는 좌표 (i, j)를 갖는 것이 이해될 수있다. 다른 센서(706 내지 712 및 716)는 다음의 대응하는 인덱스 또는 좌표 및 를 갖는다.

수직 출력 유닛(704)을 참조하면, 이는 미리 결정된 수의 센서(706 '내지 716')를 구비한다. 미리 결정된 수의 센서(706'내지 716')는 미리 결정된 방식으로 구성될 수 있다. 미리 결정된 방식은 p×q 어레이를 구비할 수 있다. 예시된 예에서, 수직 출력 유닛의 센서(706 '내지 716')는 2×3 어레이로 구성된다. 수직 출력 유닛(704)은 기준 센서를 구비한다. 어레이에서 다른 센서의 위치는 기준 센서를 기준으로 결정될 수 있다. 예시된 실시 예에서, 기준 센서는 센서(714')이지만, 어느 다른 센서로 동등하게 될 수 있다. 센서(706'내지 716')는 기준 센서(714')에 대해 측정된 (i, j) 좌표를 이용하여 인덱스된다. 기준 센서(714')는 대응하는 인덱스 또는 좌표 (i, j)를 갖는다는 것이 이해될 수 있다. 다른 센서(706' 내지 712' 및 716')는 다음에 대응하는 인덱스 또는 좌표 및 를 갖는다.

따라서, 위에서 설명되고 도 1 내지 도 5에 도시된 예는 소정의 초기 시간적 필터링 단계(initial temporal filtering stage) 이전에 공간 필터(spatial filter)를 부가하도록 수정될 수 있다. 단일 부가적 공간 필터가 구현에 이용된 각 축에 대해 이용될 수 있다. 따라서, 예시된 실시 예에서, 2개의 이러한 공간 필터가 이용되는 바; 하나는 제1 방향으로의 모션 또는 제1 방향으로의 축에 대한 것이고, 하나는 제2 방향으로의 모션 또는 제2 방향의 축에 대한 것이다. 도시된 예에서, 제1 및 제2 방향 또는 축은 수평 및 수직 방향 또는 축에 대응할 수 있지만, 수평 및 수직 축이 x 및 y 축 또는 방향임을 가정하면, z 방향과 같은, 몇몇 다른 방향 또는 축일 수 있다. 공간 필터가 센서 출력의 가중된 합을 구비하는 컨볼루셔널 필터(convolutional filter)인 예가 실현될 수 있다. 따라서, 도시된 수평 및 수직 출력 유닛에 대해, 공간 필터는 미리 결정된 수의 센서(706 내지 716 및/또는 706'내지 716')의 가중된 합(weighted sum)을 구비한다.

수평 출력 유닛에 대한 공간 필터로부터의 출력이 다음에 의해 주어지는 예시적인 구현이 실현될 수 있다:

(x_o_h,y_o_h) = (x_i,y_j)*0.5+(x_i-1,y_j)*0.25+(x_i+1,y_j)*0.25-(x_i,y_j-1)*0.5-(x_i-1,y_j-1)*0.25-(x_i+1,y_j-1)*0.25, (7)

여기서

(x_i,y_j)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i-1,y_j)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i+1,y_j)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i,y_j-1)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i-1,y_j-1)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i+1,y_j-1)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이다.

부가적으로 또는 대안적으로, 수직 출력 유닛에 대한 공간 필터로부터의 출력이 다음에 의해 주어지는 예시적 구현이 실현될 수 있다.

(x_o_v,y_o_v) = (x_i,y_j)*0.5+(x_i,y_j-1)*0.25+(x_i,y_j+1)*0.25-(x_i-1,y_j)*0.5-(x_i-1,y_j-1)*0.25-(x_i-1,y_j+1)*0.25, (8)

여기서

(x_i,y_i)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i,y_i-1)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i,y_i+1)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i-1,y_i)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i-1,y_i-1)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이고

(x_i-1,y_i+1)는 인덱스 를 갖는 센서로부터의 출력이다.

식 (7) 및 (8)에서 이용된 가중치 또는 계수가 다른 값을 취할 수 있어 일반적으로 수평 및 수직 공간 필터 출력으로부터의 출력이 다음으로 될 수 있는 예시적 구현이 실현될 수 있다.

(9)

및

(10)

의 값은 식 (7)을 참조하여 상기 주어진 값에 대응할 수 있지만 다른 값을 동등하게 취할 수 있다. 의 값은 식 (8)을 참조하여 상기 주어진 값에 대응할 수 있지만 다른 값을 동등하게 취할 수 있다.

수평 출력 유닛은 각각의 수직 검출기, 즉 수직 프로세서를 공급하도록 구성되고, 수직 출력 유닛은 각각의 수평 검출기, 즉 수평 프로세서를 공급하도록 구성된다. 따라서, 도 1을 참조하면, 수평 출력 유닛은 공간 필터(136 및 138)를 매개로 수직 프로세서(124)와 같은 각각의 수직 프로세서에 그 신호를 공급 또는 출력하도록 구성된다. 마찬가지로, 수직 출력 유닛은 공간 필터(136 '및 138')를 매개로 수평 프로세서(126)와 같은 각각의 수평 프로세서에 그 신호 검출기를 공급 또는 출력하도록 구성된다. 각각의 수직 검출기, 즉 수직 프로세서를 공급하도록 구성되는 수평 출력 유닛과, 각각의 수평 검출기, 즉 수평 프로세서를 공급하도록 구성되는 수직 출력 유닛의 구성은 각각이 예컨대 수직과 같은 미리 결정된 각도에서 에지에 응답해야 하기 때문에 주어진 검출기 방향에 따른다. 예가 상기 공간 필터를 참조하여 설명되고 있음에도 불구하고, 주어진 방향 또는 축에 수직인 천이 또는 에지에 대한 응답을 제공하는 다른 공간 필터가 이용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 수평 및 수직 출력 유닛은 센서로부터의 출력을 취하고, 수신된 신호를 처리하며, 공간적으로 필터링된 출력을, 소정의 그리고 모든 순열에서 단체로 그리고 개별적으로 취해진, 하나 이상의 필터 (136, 138, 136', 138')로 보내는 것에 의해 수직(124) 및 수평(126) 프로세서에 대한 피드(feeds) 또는 출력으로서 동작할 수 있다.

도 8을 참조하면, 센서의 어레이(102)의 맥락 내에서, 상기한 수평 출력 유닛(702)과 같은 수평 출력 유닛(802)의 뷰(800)가 도시된다. 센서의 어레이(102)는 m×n 센서의 어레이(806 내지 846)를 구비함이 이해될 수 있고, 여기서 m 및 m은 정수(integers)이다. 수평 출력 유닛(802)은 도 7의 센서(706 내지 716)에 대응하는 6개의 센서(806 내지 816)를 구비한다. 어레이(802)의 센서(806 내지 816)는 (i, j) 보다는 인덱스 (p, q)로 라벨링 된 것으로 이해될 것이다.

센서(806 내지 846)의 전부 또는 적어도 서브-세트는 각각의 6개의 센서 세트를 구비하는 각각의 수평 출력 유닛으로 그룹화된다. 수평 출력 유닛의 각 센서의 세트는 도 10을 참조하여 설명되는 바와 같이 각각의 가중치(weights)에 출력 신호를 제공한다.

도 9를 참조하면, 센서의 어레이(102)의 맥락 내에서, 상기한 수직 출력 유닛(702)과 같은 수직 출력 유닛(902)의 뷰(900)가 도시된다. 센서의 어레이(102)는 m×n 센서의 어레이(906 내지 946)를 구비하는 것임이 이해될 수 있고, 여기서 m 및 m은 정수이다. 수직 출력 유닛(902)은 도 7의 센서(706' 내지 716')에 대응하는 6개의 센서(906 내지 916)를 구비한다. 어레이(902)의 센서(906 내지 916)는 (i, j) 보다는 인덱스 (p, q)로 라벨링 된 것으로 이해될 것이다.

센서(906 내지 946)의 전부 또는 적어도 서브-세트는 각각의 6개의 센서의 세트를 구비하는 각각의 수직 출력 유닛으로 그룹화된다. 수평 출력 유닛의 각 센서의 세트는 도 11을 참조하여 설명되는 바와 같이 각각의 가중치에 출력 신호를 제공한다.

도 10을 참조하면, 예컨대 상기한 수평 출력 유닛(802)과 같은 수평 출력 유닛(1002)의 뷰가 도시된다. 수평 출력 유닛은 6개의 각각의 센서(1006 내지 1016)를 구비한다. 각 센서는 각각의 출력 신호(1018 내지 1028)를 가중 유닛(1030 내지 1040; weighting unit)에 제공한다. 가중 유닛(1030 내지 1040)은 각각의 가중된 출력 신호(1042 내지 1052)를 생성하기 위해 상기 가중치, 를 이용하여 그들 각각의 입력 신호를 가중한다. 각 수평 출력 유닛(1002)에 대해, 각각의 가중 출력 신호(1042 내지 1052)는 예컨대 각각의 가산기(1054)와 같은 각각의 가산기를 이용하여 합산된다. 가산기가 각 수평 출력 유닛에 대해 제공된다. 따라서, 예시적 구현은 각각의 가산기(1054 내지 1070)의 어레이를 제공한다. 각 가산기는 식 7에 의해 상기한 가중된 합을 출력하는 각각의 출력 신호(1072)를 갖는다. 예컨대, 센서(106 및 108)와 같이 수직으로 배치된 센서 쌍에 대해 도 1을 참조하여 상기한 바와 같이, 가산기는 수직으로 배치된 가산기 쌍으로 유사하게 그룹화된다. 수직 배치된 가산기의 각 쌍은 그들 각각의 출력 신호를 수직 프로세서(124)와 관련된 각각의 공간 필터(136 및 138)로 출력하도록 구성된다. 따라서, 예컨대, 가산기(1060 및 1064)로부터의 출력은, 센서(106 및 108)가 인접하는 방식으로 인접하는 것으로 가정하면, 각각의 공간 필터를 공급하는 각각의 출력 신호를 갖고, 즉 가산기 출력 신호는 도 1을 참조하여 상기한 바와 같이 각각의 공간 필터(136 및 1038)에 입력을 제공하는 신호(110 및 112)를 형성하거나 이에 대응한다. 그 후, 출력 신호(140, 142)는 상기한 바와 같이 처리된다.

도 11을 참조하면, 예컨대 상기한 수직 출력 유닛(902)과 같은 수직 출력 유닛(1102)의 뷰가 도시된다. 수직 출력 유닛은 6개의 각각의 센서(1106 내지 1116)를 구비한다. 각 센서는 각각의 출력 신호(1118 내지 1128)를 가중 유닛(1130 내지 1140)에 제공한다. 가중 유닛(1130 내지 1140)은 각각의 가중된 출력 신호(1422 내지 1152)를 생성하기 위해 상기 가중치, 를 이용하여 그들 각각의 입력 신호를 가중한다. 각 수직 출력 유닛(1102)에 대해, 각각의 가중 출력 신호(1142 내지 1152)는 예컨대, 각각의 가산기(1154)와 같은 각각의 가산기를 이용하여 합산된다. 가산기가 각 수평 출력 장치에 대해 제공된다. 따라서, 예시적 구현이 각각의 가산기(1154 내지 1170)의 어레이를 제공한다. 각 가산기는 식 7에 의해 상기한 가중된 합을 출력하는 각각의 출력 신호(1162)를 갖는다. 예컨대, 센서(116 및 118)와 같은 수평으로 배치된 센서의 쌍에 대해 도 1을 참조하여 상기한 바와 같이, 가산기는 가산기의 수직으로 배치된 쌍으로 마찬가지로 그룹화된다. 수평으로 배치된 가산기의 각 쌍은 수평 프로세서(126)와 관련된 각각의 공간 필터(136 '및 138')로 그들 각각의 출력 신호를 출력하도록 구성된다. 따라서, 예컨대, 가산기(1158 및 1160)로부터의 출력은, 센서(116 및 118)가 인접한 방식으로 인접하는 것으로 가정하면, 각각의 공간 필터를 공급하는 각 출력 신호를 갖고, 즉 가산기 출력 신호가 도 1을 참조하여 상기한 바와 같이 각각의 공간 필터(136 '및 138')에 입력을 제공하는 신호(118 및 120)를 형성하거나 대응한다. 그 후, 출력 신호(140', 142')는 상기한 바와 같이 처리된다.

예시적 구현은 수평 출력 유닛 당 가산기 세트와 수직 출력 유닛 당 가산기 세트를 이용한다는 것을 이해할 것이다. 센서가 m×n 어레이를 형성하고 가산기가 각각의 m×n 어레이를 형성하는 예시적 구현이 실현될 수 있다.

일반적으로 센서 어레이와 가산기의 어레이간의 매핑은 다음과 같다:

- (1,1)인 하부 좌측 인덱스와 (2,3)인 상부 우측 인덱스를 갖춘 수직 출력 유닛을 가정하면, 해당 인덱스에 의해 정의된 센서의 서브-어레이에 대응하는 6개의 센서의 출력은 인덱스 (1,2)를 구비하는 각각의 가산기에 맵핑되고,

- (2,1)인 하부 좌측 인덱스와 (3,3)인 상부 우측 인덱스를 갖춘 다음의 수평으로 배치된 수직 출력 유닛을 가정하면, 해당 인덱스에 의해 정의된 센서의 서브-어레이에 대응하는 6개의 센서의 출력은 인덱스 (2,2)를 구비하는 각각의 가산기에 매핑되고,

- (1,2)인 좌측 하부 인덱스와 (2,4)인 우측 상부 인덱스를 갖춘 다음의 수직으로 배치된 수직 출력 유닛을 가정하면, 해당 인덱스에 의해 정의된 센서의 서브-어레이에 대응하는 6개의 센서의 출력은 인덱스 (1,3)을 갖는 각각의 가산기에 맵핑된다.

일반적으로, 인 참조 인덱스를 갖춘 수직 출력 유닛의 매핑은 인 인덱스를 갖춘 가산기에 맵핑된다.

수평 출력 유닛을 위한 동일한 논의에 대한 필요성

부가적으로 또는 대안적으로, 상기에 대해, 식 (7) 내지 (10)에 의해 설명 된 필터는 예컨대 포지티브 축 방향(positive axis direction)과 같은, 예컨대 각각의 방향에서 예컨대 온셋 에지(onset edge)와 같은, 주어진 전이가 동일한 각각의 방향에서 예컨대 오프셋 에지(offset edge)와 같은 반대(opposite) 또는 상보적(complementary) 천이에 대한 응답을 생성할 것임을 이해할 것이다. 따라서, 제1 시간적 필터링 층(first temporal filtering layer), 즉 층 1 (122)은 천이에 응답하여 포지티브 및 네가티브 변화 양쪽을 출력할 수 있다. 그러나, 이들은 다르게 취급될 것임을 이해할 것이다. 곤충에 있어서는, 온셋(포지티브 변화)과 오프셋(네가티브 변화)을 위한 별도의 경로가 있다. 이는 뉴런(neurons)이 포지티브 및 네가티브 수를 동시에 표현할 수 없음에 기인한다. 그러나, 예시적 구현 내에서, 동시에 포지티브와 네가티브 수 양쪽을 표현하는 것이 가능하다. 따라서, 포지티브 및 네가티브 변화가 예컨대 각속도에 대한 로그-선형 응답(log-linear response)과 같은 각속도에 대한 미리 결정된 응답의 손실, 또는 부정적인 결과를 방지하기 위해 프로세서(124/126)의 곱셈 단계에서 서로 상호작용하는 것으로부터 그들을 방지하기 위해 처리되는 예시적인 구현이 실현될 수 있다. 예시적 구현에서, 곱셈 단계는 곱셈기(155 및/또는 155') 중 하나 이상을 구비할 수 있다.

결과적으로, 곱셈 단계에서, 곱셈 단계에 대한 양쪽 입력이, 이하의 어느 하나 또는 양쪽으로서 표현될 수 있는, 양쪽 포지티브 또는 양쪽 네가티브이면 곱셈 결과가 단지 출력된다.

out = (in_1*in_2)*(in_1>0 && in_2>0)+(in_1*in_2)*(in_1<0 && in_2<0) (11)

또는

out = (in_1*in_2)*(in_1*in_2>0) (12)

여기서,

in_1은 곱셈기에 대한 제1 입력이고,

in_2는 곱셈기에 대한 제2입력이고,

&&는 논리적 "and" 연산자이다.

부가적으로 또는 대안적으로, 상기에 대해, 빠르고 느린 Reichardt-Hassenstein Detectors (RHD)의 비율을 미리 결정된 비율로 수정하는 예시적인 구현이 실현될 수 있다. 미리 결정된 비율은 클램핑된 값 및 잡음 중 적어도 하나 또는 양쪽에 영향을 미치도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 빠름 대 느림(fast to slow) RHD의 미리 결정된 비율이 다음에 의해 주어지는 예시적 구현이 실현될 수 있다.

, (13)

여기서 는 미리 결정된 값을 취할 수 있다. 미리 결정된 값이 인 예시적 구현이 실현될 수 있다. 이러한 의 값으로 주어진 비율은 클램핑된 값의 필요성을 줄이거나 제거 할 수 있고, 잡음을 줄이거나 제거할 수 있다

부가적으로 또는 대안적으로, 상기에 대해, 상기는 프로세서(124 및 126) 또는 지향성인 검출기(100)로부터의 응답을 초래한다. 그러나, 예시적 구현은 미리 결정된 축 또는 축들에 대한 천이의 모션의 각도에 따라 상당히 변하는 응답의 크기를 초래할 수 있다. 따라서, 상기한 것과 같은 예시적 구현은 모션의 수평 및 수직 성분이 미리 결정된 방식으로 서로를 억제하도록 구성된 모션 억제기(motion inhibitors)로 실현되거나 보완될 수 있다. 미리 결정된 방식이 예컨대 다음과 같은 나누기(division)를 구비하는 예가 실현될 수 있다.

, (14)

여기서

는 수평 모션의 크기, 는 상수, 는 상수, 그리고 는 수직 모션의 크기이고, 및/또는

, (15)

여기서

는 수평 모션의 크기, 는 상수, 는 상수, 그리고 는 수직 모션의 크기이다.

및/또는 인 예시적 구현이 실현될 수 있다. 예시적인 구현은 및/또는 를 이용할 수 있음에도 불구하고, 구현은 그러한 값으로 제한되지 않는다. 몇몇 다른 값을 이용하는 예시적 구현이 실현될 수 있다. 수평 모션의 크기는 (128) 또는 (130)의 적어도 하나, 또는 양쪽일 수 있고 및/또는 수직 모션의 크기는 (132) 또는 (134) 중 적어도 하나 또는 양쪽일 수 있다. 결과적으로, 검출기(100)에 의해 출력된 최종 방향 지시는 및 이다. 더욱이, 및 에 대한 상기 예시적 구현이 및/또는 의 동일한 값을 이용할 수 있음에도 불구하고, 이것으로 제한되지는 않는다. 및 가 및/또는 의 각각의 값을 이용하는 예시적 구현이 실현될 수 있다.

식 (14) 및/또는 (15)가 4개의 변형까지 부여하는, 예컨대 하나 또는 두 개의 축과 같은 미리 결정된 수의 축에 대해 프로그레시브(progressive) 및 리그레시브(regressive) 모션을 위해 실현될 수 있는 예시적 구현이 실현될 수 있다. 상기 설명한 변형의 성능은 도 12와 도 13에 도시된다.

도 12를 참조하면, 예시적 구현에 따른 성능 그래프(1200)가 도시된다. 그래프(1200)는 검출기의 축에 대한 천이(1202 내지 1214)의 모션의 각각의 각도가 주어진 검출기(100)의 크기 응답(1201)의 다수의 예를 도시한다. 예컨대, 이용된 천이는 0°, 22.5°, 45°, 67.5°, 80° 및 90°의 검출기의 축에 대한 모션의 방향을 갖는다는 것이 이해될 수 있다. 크기 응답은 실질적으로 동일한 바, 즉 주어진 마진 내에서 유사하고 및/또는 천이의 모션의 방향과 검출기의 축 사이의 각도에 대해 변하지 않음이 이해될 수 있다.

도 13을 참조하면, 검출기의 축에 대한 천이의 모션의 각각의 각도(1302' 내지 1314')가 주어진 모션의 추정된 방향(1302 내지 1314)의 그래프(1300)가 도시된다. 천이의 모션의 입력 방향과 천이에 대한 모션의 추정된 방향 사이에서 양호한 상관이 있음이 이해될 수 있다.

여기서의 예는 2축 어레이를 이용함에도 불구하고, n축 어레이 또는 그리드를 이용하는 예가 대안적으로 또는 부가적으로 구현될 수 있다. 예컨대, 그리드(grid)로 구성된 센서 또는 육각형으로 구성된 어레이는 의 삼중을 이용하여 인덱스될 수 있다. 더욱이, 가시 광선을 검출하는 센서를 참조하여 예가 설명됨에도 불구하고, 전자기파 또는 음파의 다른 파장에 응답하는 센서를 이용하는 예가 대안적으로 또는 부가적으로 구현될 수 있다.

여기서 이용되는 바와 같이, 용어 "회로(circuitry)"는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 집적 회로, 전자 회로, 하나 이상의 프로세서(공유, 전용 또는 그룹) 및/또는 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 프로그램, 조합 논리 회로 및/또는 설명된 기능을 제공하는 다른 적절한 하드웨어 구성요소를 실행하는 메모리(공유, 전용 또는 그룹)를 지칭하거나 일부이거나, 포함할 수 있다. 몇몇 예에 있어서, 회로는 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 모듈에서 구현될 수 있거나, 회로와 관련된 기능이 그에 의해 구현될 수 있다. 몇몇 예에 있어서, 회로는 하드웨어에서 적어도 부분적으로 동작가능한 로직을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 실행가능한 명령은 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 또는 예컨대 ASIC 또는 다른 논리를 이용하여 구현된 명령과 같은 하드웨어 또는 소프트웨어 중 적어도 하나에서 구현된 명령을 구비할 수 있다.

예컨대, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "결정", "확립", "분석", "점검"등과 같은 용어를 이용하는 여기서의 논의는 동작 및/또는 프로세스를 수행하기 위한 명령을 저장할 수 있는 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 또는 다른 정보 저장 매체 내의 물리적 양으로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 내의 물리적(예컨대, 전자) 양으로서 표현된 데이터를 조작 및/또는 변환하는 프로세서, 회로, 논리, 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템 또는 다른 전자 컴퓨팅 장치의 동작(들) 및/또는 프로세스(들)를 지칭할 수 있다.

본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위에 걸쳐, "구비하다" 및 "포함하다"라는 단어 및 이들의 변형은 "포함하지만 이에 제한되지 않는"을 의미하고, 다른 일부분, 부가물, 구성요소, 정수 또는 단계를 배제하도록 의도되지 않는다(배제하지 않는다). 본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위에 걸쳐, 단수의 표현은 문맥 상 다르게 요구되지 않는 한 복수를 포함한다. 특히, 부정 관사가 이용되는 곳에서, 상세한 설명은 문맥 상 달리 요구되지 않는 한 복수뿐만 아니라 단수형을 고려하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 특정 측면, 실시 예 또는 예와 관련하여 설명된 특징, 완전체, 특징, 화합물, 화학적 첨가물 또는 그룹은 호환되지 않는 한 여기서 설명된 소정의 다른 측면, 실시 예 또는 예에 적용가능한 것으로 이해되어야 한다. (소정의 첨부되는 청구범위, 요약 및 도면을 포함하는) 본 상세한 설명에 개시된 모든 특징, 및/또는 개시된 소정의 방법 또는 프로세스의 모든 단계는 이러한 특징 및/또는 단계 적어도 몇몇이 상호 배타적 조합을 제외하고는 소정의 조합으로 조합될 수 있다. 본 발명은 소정의 상기한 실시 예의 세부 사항으로 제한되지 않는다. (소정의 청구범위, 요약 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 특징의 소정의 신규한 것 또는 소정의 신규한 조합, 또는 개시된 소정의 방법 또는 프로세스의 단계의 소정의 신규한 것 또는 소정의 신규한 조합으로 확장된다.

유리하게는, 예시적 구현은 시각적 단서(visual cues)로부터 모션을 결정하기 위한 검출기를 실현하는데 이용될 수 있고, 상기 결정은 상기 시각적 단서의 시공간 주파수(temporal and spatial frequencies) 중 적어도 하나의 변화에 대해 변하지 않는 것이다.

Claims

모션을 검출하기 위한 검출기로서, 상기 검출기는,
환경 변화에 응답하여 복수의 센서로부터 복수의 입력을 수신하기 위한 입력 인터페이스;
상기 복수의 입력 중 선택된 입력에 응답하는 프로세서 회로 - 상기 프로세서 회로는,
복수의 제1 출력을 생산하는 제1 필터로서, 상기 복수의 제1 출력은 상기 선택된 입력의 정상 상태에 응답하여 제로(zero)이고, 상기 선택된 입력을 이용하여 제1 시정수를 포함하는 제1 미분 방정식을 풀기 위한 회로를 포함하는 것인, 상기 제1 필터; 및
상기 제1 필터의 상기 복수의 제1 출력에 응답하여, 복수의 제2 출력을 생산하는 제2 필터로서, 상기 복수의 제2 출력의 각각의 출력은 상기 정상 상태에서 상기 제1 필터의 상기 복수의 제1 출력의 대응하는 출력과 동일하고, 상기 제1 필터의 상기 복수의 제1 출력에 응답하여 제2 미분 방정식을 풀기 위한 회로를 포함하며, 상기 제2 미분 방정식은 이고, 여기서 c는 노드의 활동이고 각 노드로부터의 출력이며, a는 대응하는 노드의 활동이고, t는 시간이며, τ_{[f, s, n]}은 제2 시정수인 것인, 상기 제2 필터
를 포함함 - ;
상기 제2 필터의 상기 복수의 제2 출력 중 선택된 출력으로부터 시간적으로 중첩되는 출력의 측정치를 결정하도록 구성된 상관기 회로; 및
상기 상관기 회로로부터의 출력에 응답하여, 상기 상관기 회로로부터의 선택된 출력의 비율을 결정하기 위한 비율 결정 회로로서, 상기 비율은 모션의 적어도 하나의 방향과 연관되는 것인, 상기 비율 결정 회로
를 포함하는, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제1항에 있어서,
상기 제2 시정수는 인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제1항에 있어서,
상기 제2 시정수 와 는 미리 결정된 관계를 갖는 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제3항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 미리 결정된 비율을 포함하는 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제4항에 있어서,
상기 미리 결정된 비율은 인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제1항에 있어서,
상기 상관기 회로는, 상기 제2 필터의 상기 복수의 제2 출력 중 선택된 출력으로부터 지연된 출력 및 비-지연 출력을 처리함으로써 시간적으로 중첩되는 출력의 측정치를 결정하는 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제6항에 있어서,
상기 비율 결정 회로는 상기 상관기 회로로부터의 출력의 합의 비율을 결정하기 위한 회로를 포함하는 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제7항에 있어서,
상기 상관기 회로로부터의 출력의 합의 비율을 결정하기 위한 상기 회로는,

및

를 평가하기 위한 회로를 포함하고,
여기서 센서로부터 선택된 포인트의 소정의 세트 에 대해 및 이고, v는 스케일링 팩터이며, 및 은 센서 출력의 선택된 수, N에 대한 하한인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제8항에 있어서,
v는 미리 결정된 값을 갖는 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제9항에 있어서,
인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제8항에 있어서,
및 은 미리 결정된 관계를 갖는 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제11항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 센서에 의해 검출된 잡음의 효과에 영향을 미치는 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제11항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제13항에 있어서,
인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제1항에 있어서,
상기 제1 미분 방정식은,
이고,
여기서 a는 상기 제1 필터의 노드의 출력 활동이고, b는 노드의 적응 활동이며, x는 센서에 입사하는 전자기파의 변화 또는 음파의 변화와 같은 환경의 변화와 연관된 활동이고, t는 시간이며, 및 는 제1 시정수인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
제15항에 있어서,
인 것인, 모션을 검출하기 위한 검출기.
모션을 검출하는 방법으로서, 상기 방법은,
전자기파 또는 음파의 변화에 응답하여 복수의 센서로부터 입력을 수신하는 단계;
복수의 입력으로부터 입력을 선택하는 단계;
제1 필터를 이용하여, 복수의 제1 출력을 생산하기 위해 상기 선택된 입력을 필터링하는 단계 - 상기 복수의 제1 출력은 상기 선택된 입력의 정상 상태에 응답하여 제로이고, 상기 제1 필터는 상기 선택된 입력을 이용하여 제1 시정수를 포함하는 제1 미분 방정식을 풀도록 구성됨 - ;
제2 필터를 이용하여, 상기 제1 필터의 상기 복수의 제1 출력에 응답하여 복수의 제2 출력을 생산하기 위해 필터링하는 단계 - 상기 복수의 제2 출력의 각각의 출력은 상기 정상 상태에서 상기 제1 필터의 상기 복수의 제1 출력의 대응하는 출력과 동일하고, 상기 제2 필터는 제2 미분 방정식을 풀도록 구성되며, 상기 제2 미분 방정식은 이고, 여기서 c는 노드의 활동이고 각 노드로부터의 출력이며, a는 대응하는 노드의 활동이고, t는 시간이며, τ_{[f, s, n]}은 제2 시정수임 - ;
상관기 회로를 이용하여, 상기 제2 필터의 상기 복수의 제2 출력 중 선택된 출력으로부터 시간적으로 중첩되는 출력의 측정치를 결정하는 단계; 및
비율 결정 회로를 이용하여, 상기 상관기 회로로부터 선택된 출력의 비율을 확립하는 단계 - 상기 비율은 모션의 적어도 하나의 방향과 연관됨 -
를 포함하는, 모션을 검출하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 제2 시정수는 인 것인, 모션을 검출하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 제2 시정수 와 는 미리 결정된 관계를 갖는 것인, 모션을 검출하는 방법.
제19항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 미리 결정된 비율을 포함하는 것인, 모션을 검출하는 방법.
제20항에 있어서,
상기 미리 결정된 비율은 인 것인, 모션을 검출하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 상관기 회로를 이용하는 상기 결정하는 단계는, 시간적으로 중첩되는 출력의 측정치를 결정하기 위해 상기 제2 필터의 상기 복수의 제2 출력 중 선택된 출력으로부터 지연된 출력 및 비-지연 출력을 처리하는 단계를 포함하는 것인, 모션을 검출하는 방법.
제22항에 있어서,
상기 비율 결정 회로를 이용하는 상기 확립하는 단계는, 상기 상관기 회로로부터의 출력의 합의 비율을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 모션을 검출하는 방법.
제23항에 있어서,
상기 상관기 회로로부터의 출력의 합의 비율을 결정하는 단계는,

및

를 평가하는 단계를 포함하고,
여기서 센서로부터 선택된 포인트의 소정의 세트 에 대해 및 이고, v는 스케일링 팩터이며, 및 은 센서 출력의 선택된 수, N에 대한 하한인 것인, 모션을 검출하는 방법.
제24항에 있어서,
v는 미리 결정된 값을 갖는 것인, 모션을 검출하는 방법.
제25항에 있어서,
인 것인, 모션을 검출하는 방법.
제24항에 있어서,
및 은 미리 결정된 관계를 갖는 것인, 모션을 검출하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 센서에 의해 검출된 잡음의 효과에 영향을 미치는 것인, 모션을 검출하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 미리 결정된 관계는 인 것인, 모션을 검출하는 방법.
제29항에 있어서,
인 것인, 모션을 검출하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 제1 미분 방정식은,
이고,
여기서 a는 상기 제1 필터의 노드의 출력 활동이고, b는 노드의 적응 활동이며, x는 센서에 입사하는 전자기파의 변화 또는 음파에서의 변화와 연관된 활동이고, t는 시간이며, 및 는 제1 시정수인 것인, 모션을 검출하는 방법.
제31항에 있어서,
인 것인, 모션을 검출하는 방법.
모션을 검출하기 위한 검출기로서, 상기 검출기는,
환경 변화에 응답하여 복수의 센서로부터 복수의 입력을 수신하기 위한 입력 인터페이스;
상기 복수의 입력 중 선택된 입력에 응답하는 프로세서 회로 - 상기 프로세서 회로는,
복수의 제1 출력을 생산하는 제1 필터로서, 상기 복수의 제1 출력은 상기 선택된 입력의 정상 상태에 응답하여 제로(zero)이고, 상기 제1 필터는 상기 선택된 입력을 이용하여 제1 시정수를 포함하는 복수의 제1 미분 방정식을 풀도록 구성되는 것인, 상기 제1 필터; 및
상기 제1 필터의 상기 복수의 제1 출력에 응답하여, 복수의 제2 출력을 생산하는 제2 필터로서, 상기 복수의 제2 출력의 각각의 출력은 상기 정상 상태에서 상기 제1 필터의 상기 복수의 제1 출력의 대응하는 출력과 동일하고, 상기 제2 필터는 복수의 제2 미분 방정식을 풀도록 구성되며, 상기 복수의 제2 미분 방정식은 이고, 여기서 c는 노드의 활동이고 각 노드로부터의 출력이며, a는 대응하는 노드의 활동이고, t는 시간이며, 는 제2 시정수인 것인, 상기 제2 필터
를 포함함 - ;
상기 제2 필터의 상기 복수의 제2 출력 중 선택된 출력으로부터 시간적으로 중첩되는 출력의 측정치를 결정하도록 구성된 상관기 회로; 및
상기 상관기 회로로부터의 출력에 응답하여, 상기 상관기 회로로부터의 선택된 출력의 비율을 결정하기 위한 비율 결정 회로로서, 상기 비율은 모션의 적어도 하나의 방향과 연관되는 것인, 상기 비율 결정 회로
를 포함하는, 모션을 검출하기 위한 검출기.
삭제
삭제
삭제