TW201122920A - Displacement detecting apparatus and method - Google Patents

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TW201122920A TW098143527A TW98143527A TW201122920A TW 201122920 A TW201122920 A TW 201122920A TW 098143527 A TW098143527 A TW 098143527A TW 98143527 A TW98143527 A TW 98143527A TW 201122920 A TW201122920 A TW 201122920A
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Chun-Wei Chen
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    • G06F3/03543—Mice or pucks

Description

201122920 、 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種位移偵測裝置及方法，特別 係關於一種可適應性調整比較區塊尺寸之位移偵測 裝置及方法。 【先前技術】 習知光學滑鼠利用一影像感測器連續擷取一工 作表面之影像’並於一取樣期間（samplingpaio句比 〜像感測裔之感測陣列（sens〇r 所感測之 二參，圖框及一目前圖框間之相關性（c〇rreiati〇n) ^^位私里。判定出該位移量後，該目前圖框 =更新為參考圖框，接著於下—取樣期間比較更 /之參考圖框與新擷取之—目前圖框的相關性以 右個位移量。然而，上述位移偵測方法存在 有…法判定微小位移量及精確度不足的問題。 ”6::第1圖所示，其顯示美國專利第 ，67,161唬所提出之一種 偵測方法。-第一取小位移量之位移 第-目a.。 1，—影像感測器擷取一 弟目則圖框92並儲存於—守悟留_ 考圖框W已儲存於該記憶單:早几；此時，一參 91係為該第一取μ門之^ 其中該參考圖框 子取d間之命一個敢；#n日日丄 像感測器所擷取之影像圖框，—：：，5亥衫 係被設定用a 禾—參考區塊91a 用以進订相關性比對。接著’該處理單元 01445-TW/PIX-TW-0297 、 201122920 於該第一目前圖框92中從左上到右下依序搜尋與 •亥第一參考區塊91 a具有最高相關性之一第一搜尋 區塊92a的位置，並計算兩者間之一位置差。例如 第1圖中’ s亥第一目前圖框92中之第一搜尋區塊 92a與該參考圖框91中之第一參考區塊…的位置 差為向上3個晝素距離。—第二取樣期間，該影像 感測器龄―第二目前圖框93並儲存於該記憶單 元；此時，僅更新參考區塊而不更新參考圖框，盆 中該第二參考區塊91b係為該第—參考區塊91以 下移動3個晝素距離而得，其與該第—取樣期間所 ^出之位置差反向。接著，該處理單元於該第二目 前圖框93中從左上到右下依序搜尋與該第二參考 區塊9lb具有最高相關性之第二搜尋區塊…的位 置，並計算兩者間之另—位置差。此習知位移侦測 ^法中，透過考慮前—個取樣期間之位置差以更新 參考區塊的位置而不更新參考圖框，則可偵測微小 位移量之累積以偵測小角度位移量。 本發明另提出一種位移偵測裝置及方法，並呈 ^1?定性且可使用較小尺寸之感測陣列:、’、 法，====物及位移偵測方 乂尺寸之感，則陣列以降低成本。 本發明另提供—種位移❹讀置及位移偵測方 01445-TW / PIX-TW-0297 201122920 f，透過即時地調整比較區塊的尺寸，可同時具有 提高位移量偵測穩定度及可偵測極限速度之功效。 本發明提出一種位移偵測方法，包含下列步 驟·擷取一第一圖框及一第二圖框；於該第一圖框 :選擇一預設尺寸之一第一區塊並於該第二圖框中 砥擇该預設尺寸之一第二區塊；根據該第一區塊及 該第一區塊決定一位移量；將該位移量與至少一門 • 檻值相比較；及根據比較結果調整該預設尺寸之值。 本發明另提出一種位移偵測方法，包含下列步 驟.擷取一第一圖框及一第二圖框；以該第一圖框 之—預設尺寸範圍與該第二圖框之該預設尺寸範圍 進仃比對；根據比對結果決定一位移量；當該位移 里大於上門松值，降低該預設尺寸之值，·及當該 位移量小於一下門檻值，增加該預設尺寸之值。 • 本發明另提出一種位移偵測裝置，包含一影像 擷取單兀、一儲存單元及一處理單元。該影像擷取 單元擷取-第i框及—第二圖框1儲存單元儲 存至少一門檻值。該處理單元用以於該第一圖框中 選擇一預設尺寸之一第一區塊並於該第二圖框中選 擇該預設尺寸之一第二區塊、根據該第一區塊及該 第二區塊決定一位移量、將該位移量與至少一門檻 值相比較以及根據比較結果調整該預設尺寸之值。 本發明之位移偵測裝置及位移偵測方法中，係 01445-TWIPIX-T W-0297 5 201122920 根據該第一圖框及該第二 之相關性來求得該位移量；尺寸範圍 一古a / ，、f 5亥位移1可為一笫 :::位移量與垂直於該第—方向 =絕:值和或該第-方向位移量與該第 學滑鼠。 «置係為-光 【實施方式】 能更2讓下 =之上述和其他目的、特徵和優點 ::月；二文將配合所附圖示，作詳細說明如下。 符f卢月之說明中，相同之構件係以相同之 付就表不，於此合先敘明。 發明圖所示，其分別顯示根據本 位㈣測裝置1係顯示為-光學 常二^用以限定本發明。該位移债測裝置 通吊知δ又置於一工作表面s上，— Γ:::移崎…相對控制1:::= 1作，例如控制顯示於該影像顯示|置8之顯 2上—游標81之動作或一軟件之 顯 :裝置例如可為-電視蟹幕、-電腦蟹幕、=; 幕、-遊戲機螢幕或其他用以顯置： 掉置―體⑽供-二 木4工。亥设體100下矣而办·罢古· „„ 下表面5又置有―開孑L H，而用以 01445-TW / PIX-TW-03.97 201122920
偵測該位移偵測裝置1相對於該工作表面s位移量 之構件則設置於該殼體100内部。該位移偵測裝置 1包含一光源ιοί、一影像擷取單元1〇2、一處理單 元1〇3、一儲存單元1〇4、一傳輸介面.單元1〇5。此 外，該位移偵測裝置1可另包含一透鏡106(或透鏡 組;)δ又置於έ玄光源1 0 1之發光面前方以調整該光源 101之照射範圍；並另包含一透鏡107(或透鏡組）設 置於影像擷取單元102之感測陣列（sens〇r array)前 方以調整該影像擷取單元102之感光效率。 δ亥光源101之實施例包括，但不限於，發光二 極體及雷射二極體，其較佳為紅外光發光二極體或 紅外光雷射二極體，但本發明中該光源101並不限 於紅外光光源；該光源101係用以照明該開孔Η外 工作表面s之範圍以供該影像擷取單元1〇2能夠擷 取足夠亮度之影像。可以了解的是，#該位移偵測 裝置1不為光學滑鼠時，該光源亦可不與實施。 該影像感擷取單元102之實施例包括，但不限 於，- CCD影像感測器及—CM〇s影像感測器；其 包含一感測陣列根據一取樣期間（sampling period) 感測該開孔Η外工作表面s之光影像，並將所搁取 之光影像轉換為數位影像圖框（f_)傳送至該處理 單元103進行處理。例如當該影像擷取單元⑻於 每秒掘取3_張圖框時，取樣期間則w〇秒。 01445-TVV / PIX-TW-0297 7 201122920 fDSP: 1里單凡1〇3例如可為一數位信號處理器 (厂係用以於該影像擷取單元1〇2所擷取一目 :圖私(cm’rent frame)選擇一搜尋區塊(―) ^於儲存於讀存單元1G4之—參考圖框⑽跳e f職)選擇—參考區塊㈣⑽⑽μ响並比較該 蒼考區塊與該搜尋區塊間之相關性以計算該位移憤 U 1於兩個取樣期間相對於該工作表面S之一 位私里，其中該參考圖框為該影像擷取單元工⑽於 細取4目別圖框之前—取樣期間所擷取之圖框。同 ▲夺λ處理單元！ 〇3並根據所求出之位移量動態地 調整比較區塊之尺寸，此處比較區塊（comparison b 1=k)係指該參考區塊及該搜尋區塊；其中計算該位 移量及動態調整比較區塊之實施方式料述於後。 可以了解的是’該影像擷取單元1〇2所擷取之目前 圖框可直接料至該處理單^ 1G3進行比較，亦可 先被儲存至遠儲存單^ 1Q4後，再由處理單元⑻ 至該儲存單元104讀取後進行比較。 °亥儲存單元104用以儲存該影像擷取單元102 所擷取之參考圖框及目前圖框，同時儲存有至少一 個門檻值或由複數《值所組成之-查找表（lookup table)。3亥處理單兀1〇3則將每一取樣期間所計算出 之位移I與該門檻值比較以即時調整比較圖框尺 寸，或根據該查找表決定所應調整的比較圖框尺 寸此外，當目前圖框被更新為參考圖框後，更新 61445-TW / P1X-TW-0297 201122920 後之參考圖框亦儲存於該儲存單元104。 該傳輸介面單元105用以將該處理單元1〇3所 ，传之位移量及其他㈣信號以無 =影像顯示…;其中信號傳輸的;= 马“知技術，故於此不再贅述。
明麥照弟3圖所示，其顯示本發明實施例之位 ^相方法之示意圖。每—取樣_，該影像擷取 _ 擷取—目制框2(3並將其料至該處理單 二了 存單元1〇4。此時該儲存單元 二存有一參考圖框21’其為該影像擷取單元 ⑽於則-取樣期間所擷取之圖框。該處理單元1〇3 圖框2〗中選擇一預設尺寸之參考區 =考圖框21正中央㈣之參考區塊齡為比 該目前圖框2〇中以一 6X6之搜尋區塊 :=搜尋該目前圖框20之全部範圍以得到一個 =參1 考區塊咖具有最高相關性之最佳搜尋區塊 八中搜哥的方式例如可由該目前圖框Μ之一 = 搜尋至相對角落。接著，該處理單元1〇3 置I:考區Ϊ RB2於該目前圖框20中之相對位 ㈣置1佳搜尋區塊S β 2之位移量以作為該位移偵 位移量。接著，該處理單元103將所求 于立私里與至少一門檻值比較或對照一查 以求出下一取樣期間所使用之比較區塊尺寸，例如 01445-TW / PIX-TW-0297 201122920 若所偵測之位移量比一下門檻值低，可選擇較大尺 寸，例如8x8之比較區塊SB3及RB3 ;若所偵測之 位移量比一上門檻值高’可選擇較小尺寸，例如4x4 之比較區塊SB1及RB1 ;其中該下門檻值低於該上 門檻值。雖然本實施例中，該目前圖框2〇及參考圖 框21之尺寸顯示為14xl4，但其僅為例示性，並非 用以限定本發明。 一般而&，位移彳貞測裝置1在低速移動時需要 較高之位移偵測線性度及穩定度而高速移動時須能 夠偵測較1¾之極限速度。比較區塊之尺寸愈大，可 得到較高之位移偵測線性度及穩定度；反之，比較 區塊之尺寸愈小，則可偵測較高之極限速度。因此 本發明根據所偵測之速度大小來決定比較區塊之尺 寸，以同時提高高速及低速移動時之位移偵測效能。 請參照第4a〜4c圖所示，其顯示本發明之位移 偵測方法中門檻值設定之示意圖。本發明之門檻值 主要是根據不同比較區塊尺寸所對應之每秒所能偵 測之極限速度（1此]1?61^“011(1，11>8)所決定。一種實 施例中，假設該目前圖框2〇及參考圖框21之尺寸 為14x14且該影像擷取單元1〇2之一感測陣列的每 一個晝素面積為30毫米平方（μηι2);因此，當該等 比杈區塊之尺寸為8x8時，每秒所能偵測之極限速 度則等於（14-8>3(^1〇-3><3〇〇〇/25 4=21 11^;當該等 01445-TW / PIX-TW-0297 、 201122920
比較區塊之尺寸為6x6時，每秒所能偵測之極限速 度則等於（14-6)χ3〇χ1〇·3χ3〇〇〇/25·4=28 IPS ;當該等 比較區塊之尺寸為4x4時，每秒所能偵測之極限速 度則等於（14-4)x3〇xl〇-3x3〇〇〇/25.4=35 IPS。上述之 門檻值設定方式中，該處理單元103係於每秒進行 一次比較區塊尺寸的調整，但本發明並不限定為每 秒调整一次’調整時間亦可以小於1秒或大於1秒， 而門檻值則可隨著調整時間改變。 例如第4a圖中’假設本發明之位移偵測方法 中，該處理單元103可選擇三種尺寸的其中一種以 進仃位移偵測，且門檻值較佳低於使用每一種比較 區塊尺寸時所能偵測之極限速度。例如本實施例中 〇又疋第一上門檻值15 IPS、一苐二上門檻值25 IPS、一第一下門檻值10 IPS及-第二下門檻值20 I/S’其中上門檻值與下門檻值設定為不同可避免當 、《亥位移谓，収置i所 <貞測之位移量在門檀值附近時 造成比較區塊尺寸在兩個值間來回改變的情形；然 而’上m監值與下門播值亦可妓為相同。 、 根據第4a圖所示，如果比条 =6X6，當該處理單元103所❹;出之 則在下一個取樣期間將比較區工 秒位移量小於心:處：；10；所偵測出之每 化則在下—個取樣期間將比 01445-TW/PIX*TW-0297 11 201122920 較區塊尺寸調整為8x8 :否則，比較區塊尺寸則維 持為6x6。同理，當比較區塊尺寸為4χ4或8χ8時， 該處理單元Η)3則根據所偵測出之每秒位移量^門 檻值的關係，調整下一個取樣期間所使用之比較區 塊尺寸。可以了解的是，此處所選擇之門檻值的數 值僅為例示性，並非用以限定本發明。 … _ 〜丨儿砂1貝判万凌中門檻值設 二：一示意圖，其中該處理單元1〇3所計算之位 h可進—步區分為χ方向位移量U及Υ方向位 移里ΛΥ，其中X方向及丫方向係相互垂直。該處 :早二則可將Χ方向位移量方向位移 ^ 之―、兩者絕對值和或兩者平方和盘門 = 丁比較，並根據比較結果選擇下一個取樣期 比較區塊尺寸。例如第仆圖顯示為將X 方向位移量Λγ的絕對值和與 處所揭示者，並他用以# 表不方式亚不限於此 用;^“：位移量的表示式亦可適 測方法’例如χ方向位移量Δχ Υ方向位各讀的平方和開根號。 »月參照第4c圖所示，其顯 一 移偵測方法中門檻值設定之另二：實施例之位 理單元⑽所求出之每秒^圖’其中該處 定如下.杏所#、@f > 夕里14門檻值之關係設 田所偵測之移動速度逐漸增加時，當移動 01445-7W / PiX-TW-〇297 201122920
速度超過一第一速度νι，比較區塊尺寸則選擇為 B1;當移動速度超過一第二速度V2,比較區塊尺寸 則選擇為B2 ;當移動速度超過一第三速度v3，比 較區塊尺寸則選擇為B3;而當移動速度超過一.第四 速度V4 ’比較區塊尺寸則選擇為B4 ;反之，當所 偵測之移動速度逐漸降低時，當移動速度低於一第 五迷度V5，比較區塊尺寸則選擇為B3 ;而當移動 速度低於一第六速度V6，比較區塊尺寸則選擇為 B2 °此外’本發明中還可將複數門檻值與比較區塊 尺寸製作成-查找表，該處理單元1G3則根據該查 找表選擇適當的比較區塊尺寸。 請翏照第5a圖所示，其顯示本發明一實施例之 位移偵'測方法之流㈣’包含下列步驟：操取一第 -圖框及-第二圖框（步驟Sl);於該第一圖框 擇一預設尺寸之H塊並於該第 ，預設尺寸之—第二區塊(步驟S2);根據該 移量(步驟％將該位移 里，、主/ 門指值相比較（步•驟ς： y|、·、 結果調整該預設尺寸之值（步驟S5)。’ W根據比較 請參照第5b圖所示，其_ - 之位移偵測方法之流程圖:、包：:：另τ實施例 第-圖框及-第二圖框（步驟 =·掏取一 -預設尺寸範圍與該第：圖框之 圆樞之該預設尺寸範圍進 01445-TW / PIX-TW-0297 13 ' 201122920 二比^步驟S6);根據㈣結果決定—位移量（步驟 )，“亥位移量大於一上門檻值，則降低該預設尺 :之值(步驟S8);以及當該位移量小於一下門檻 ’則增加該預設尺寸之值（步驟S9)。 可以了解的是’本發明之位移债測方法並不限 :::明說明所舉出之實施例，其亦適用於其他游 指標之控制裝置；亦即，本發明之位㈣ ^方法適用於可透過偵測—偵測I置與參考元件間 之相對位移量以控制一游標動作戋一斂#1π μ/ 何偵測裝置。 乍次权件運作的任 使用本發明之位㈣測方法之位移偵測裝置可 ^"JF^,J(sensor :貞測效能。例如，如果習知位移偵測裳置採用 χ之感測陣列及8x8之比較區塊，本發明則可 :=4:14之感測陣列及8χδ、6χ6㈣之比較區 鬼乂達到相同的位移偵測效果。 综上所述，由於習知位移偵測裝置具有無法判 2小位移量及精確度不足㈣題。因此本發明另 種位㈣測裝置（第以、25及6圖）及一種位 ^測方法（第5a*5b圖）’透過適應性地改變比較 ::的尺寸，可具有同時提高位移量之请測穩定度 2測極限速度之功效，並可❹較小尺寸之感測 陣列以降低成本。 01445-TW/Plx_TW-〇297 14 201122920
雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用 以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通 常知識者’在不脫離本發明之精神和範圍内，當< 作各種之更動與修改。因此 後附之申請專利I* R X之保護範圍當牙 T月寻刊乾圍所界定者為 01445-TW/PIX-TW-0297 201122920 【圖式簡單說明】 第1圖顯示一種習知位移偵測方法之示意圖。 第2a圖顯示本發明第一實施例之位移偵測 相對之一影像顯示裝置之示意圖。 〃 第2b關示本發明第—實施例之位移偵 方塊圖。 、直之 ^ 3圖顯示本發明實施例之位移偵測方法之示音 第4 a圖顯示本發明實施例之位移偵测方法 設定之示意圖。 τ门^值 第仆圆顯示本發明實施例之位移㈣方 值設定之另一示意圖。 門板 第4 c圖顯示本發明實施例之位移偵測方法 設定之再一示意圖。 枯值 ^ 5a圖顯示本發明—實施例之位移偵測方法之流程 第5b圆顯示本發明另一實施例之位移 流程圖。 '彳乃凌之 【主要元件符號說明】 1 位移偵測裝置 101光源 103處理單元 105傳輸介面單元 100殼體 102影像操取單元 104儲存單元 106透鏡 01445-TW / PiX-TW-0297 16 201122920 107 透鏡 20 目前圖框 SB1〜SB3搜尋區塊 21 參考圖框 RBl· 、RB3參考區塊 8 影像顯示裝置 81 游標 91 參考圖框 91a 第一參考區塊 91b 第二參考區塊 92 第一目前圖框 92a 第一搜尋區塊 93 第二目前圖框 93a 第二搜尋區塊 S 工作表面 Η 開孔 S1〜S9步驟
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Claims (1)

  1. 201122920 七、申請專利範圍： 1. 一種位移偵測方法，包含下列步驟： 擷取一第一圖框及一第二圖框； 於該第一圖框中選擇一預設尺寸之一第一 於該第二圖框中選擇該預設尺寸之一第二區塊品.鬼並 根據该第一區塊及該第二區塊決定一位移旦· 將該位移量與至少一門檻值相比較；及 根據比較結果調整該預設尺寸之值。 2. 根據申請專利範圍第丨項之位移偵測方法 列步驟：將該位移量傳輸至一影像顯示 匕含下 3. 根據申請專利範圍第i項之位㈣測方法、° 移里為一第一方向位移量與垂直於該第〜二。亥位 第：方向位移量之絕對值和或該第一 該第二方向位移量之平方和。 °移量與 4.根據申請專利範圍第】項之位 ，第-區塊及該第二區塊決定一位移量之；中根據 包含下列步驟： 乂驟’另 於該第二圖框中搜尋與該第 性之該第二區塊；及 患具有最南相關 以該第一區塊在該第二圖框 二區塊之位置差作為該位移量。 '立1與該第 5·根據申請專利範園第】項之 移量為每秒位移量。 、、丨方法，其t該位 〇N45-TW/Pjx.Tw.〇297 18 201122920 &根據申 :專利範圍第i項之位移備測方法，其中該預 =寸包含-第-尺寸以及一第二尺寸小於該第一 尺寸，5亥位移债測方法另包含下列步驟： 當該位移量大於該門插值時，ϋ擇該第二尺寸；及 當該位移量小於該門檀值時，選擇該第一尺寸。 7...㈣中請專利範圍第i項之位移偵測方法，其中該 預设尺寸包含__家 p , 3弟一尺寸以及一第二尺寸小於該第 尺寸》亥門榼值包含一上門檻值以及一下門檻值 該上f m值’該位移偵測方法另包含下列步驟： ^該㈣尺寸為該第—尺寸且該位移量大於該上 Μ值扦，將該預設尺寸調整為該第二尺寸； 田忒預δ又尺寸為該第一尺寸且該位移量小於該上 門檻值時，維持該預設尺寸為該第一尺寸； 當該預設尺寸為·二尺寸且該位移量小於該下 門播值時，將該預設尺寸調整為該第一尺寸；及 田4預叹尺寸為該第二尺寸且該位移量大於該下 門檻值時，維㈣預設尺寸為該第二尺寸。 8.根據中請專利範圍第1項之位移_方法，其中複數 1板值係形成一查找表，將該位移量與至少一門檻 值相比較之步驟係將該位移量於該查找表中比對。 9·一種位移偵測方法，包含下列步驟： 城取一第—圖框及一第二圖框； )以《亥第一圖框之一預設尺寸範圍與該第二圖框之 s亥預設尺寸範圍進行比對； 01445-TW / PIX-TW-0297 19 201122920 根據比對結果決定一位移量 當該位移量大於一上門檻值 值；及 降低該預設尺寸之 增加該預設尺寸之 值當該位移量小於—下嶋 :::請專利範圍"項之位移伯測方法，另㈣ 驟：將該位移量傳輸至一影像顯示裝置。 範圍第9項之位軸方法，其㈣
    一^第一方向位移量與垂直於該第一方向之 二==移量之絕對值和或該第一方向位移量 °亥第一方向位移量之平方和。 請專利範圍第9項之位耗測方法，其令該 13根;為每&位移量；該下門捏值小於該上門插值。 f申請專利範圍第9項之位移須測方法，其中該 預°又尺寸每次增加或降低2個畫素尺寸。
    14·根據申請專利範圍第9項之位㈣測方法， 二—圖框之—預設尺寸範圍與該第三圖框之該預 ^寸Id圍進仃比對之步驟中，係比對該第一圖框 之该預設尺寸範圍與該第二圖框之該預設尺寸 之相關性。 15.—種位移偵測裝置，包含： —影像擷取單元，擷取—第—圖框及—第二圖框 —儲存單元，儲存至少一門檻值；及 01445-TW/PIX.tw,〇297 20 201122920 j理單元1以於該第1框中選擇—預設尺寸 區塊亚於該第二圖框中選擇該預設尺寸之 :旦二區塊、根據該第一區塊及該第二區塊決定一位 :z將，量與至少一門檻值相比較以及根據比 車乂、，，σ果凋整該預設尺寸之值。 16.根據申請專利範圍第15項之位移偵測展置，另包含 一 2源提供該影像擷取單元於操取影像圖㈣ 之光。 17=二 第15項之位移崎置，另包含 4: 用以將該處理單元所求得之該位移 里傳輸至一影像顯示裝置。 18:ϊ:清ί利範圍第17項之位移债測裳置，其中該 -剧；I面單元係無線或電性連接該影像顯示 Λ 19.根據申請專難圍第15項之位㈣ 1 影像揭取單元所擷取之該第一圖框及 被儲存於該儲存單元。 弟-圖框係 2 〇.根據申請專利範圍第15項之位移偵測裝置 位移偵測裝置為一光學滑鼠。 〃 〇Λ 01445-TW / PIX-TW-0297 21
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