TW393859B

TW393859B - Process and device operating in real time for identifying and localizing an area in relative movement in a scene, and for determining the speed and direction of the displacement

Info

Publication number: TW393859B
Application number: TW087101456A
Authority: TW
Inventors: Patrick Pirim
Original assignee: Carlus Magnus Ltd
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2000-06-11
Also published as: CN1226329A; US20030067978A1; KR100490972B1; EP0912964A1; US6486909B1; WO1998005002A1; DK0912964T3; DE69707886T2; EP0912964B1; FR2751772B1; UA59366C2; DE69707886D1; PT912964E; IL127799A0; CA2261854A1; AU3775397A; ES2165622T3; KR20000029599A; AU722228B2; US7190725B2

Description

A7 —__B7_ 五、發明説明（1 ) (請先閱讀背面之注意事項再填苟本頁} 本發明之目的係在一場景的相對運動中即時辨識及局部化一區域，及決定該相對運動的速度與方向之方法與裝置。相對運動意指該區域（此術語之最廣義可能係由一“物體”所構成，包含生物或生物之一部份，譬如一隻手）於一近乎靜止環境中之運動，或在至少局部運動之環境中該區域（或“物體"）多少完全靜止之運動。本發明有關來自形成所觀察場景影像之進入光學系統或物鏡所構成觀察系統之數位視頻信號輸出，及藉著一光電轉換系統或感測器將其所接收之影像轉換成一數位輸出信號之處理。一般言之，觀察系統係由一觀察欲監視場景之攝影機或camescope所構成（然後數位視頻信號係由具有一數位輸出之攝影機所輸出之數位視頻信號或一類比數位轉換器之輸出所構成，該轉換器之輸入係連接至輸出一類比視頻信號之攝影機之輸出）。經濟部中央標準局員工消費合作社印製觀察系統亦可由一光學儀器（雙筒望遠鏡、瞄準折射儀器、取景器）之物鏡及一光電感測器所構成，由該物鏡取樣至少一部份射出之光束，且該光電感測器譬如爲電荷耦合器件（C CD)或互補金屬—氧化物一半導體（ CMO S )型式，具有標準之聯結電子系統，感測器接收該部份光束所形成之影像，及經由聯結之電子系統將影像轉換成一數位視頻輸出信號。本發明主要包括處理來自具有一數位輸出、特別是視本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（2 ) 頻攝影機之觀察系統之數位視頻信號輸出，以在該場景的相對運動中決定告知一區域存在及位置之信號，及假如該區域在該場景中實際相對一近乎靜止環境移動時即時決定位移之速度及方向。迄今已發展出在相對運動中辨識及局部化一物體及決定其位移速度與方向之最好系統係動物或人類之視覺，譬如一獵人於其藏身處局部化一動物之位移，及該位移之方向與速度。先前技藝已提出類人工視網膜之監視裝置，有類比式 (Giocomo Indiveri等人於1 9 9 6年微神經會報第1 5 至2 2頁提出）或數位式（Pierre-Francois Rueedi於 1996年微神經會報第23至29頁提出），但第一篇文章論及具有複雜結構之探測器及類比單元，且第二篇文章論及辨識一物體邊緣之機構；再者，爲即時操作已於所述裝置使用很快及高容量之記憶體，且有關移動區域或物體所獲得之資訊有限。如此吾人建議將由一攝影機或類似儀器所輸出之圖幀信號在時間t。記憶於第一個二維記憶體中，該圖幀信號係由一連串代表該攝影機所觀察場景之相對像素之數據所構成，及然後代表該場景之下一對應圖幀之視頻信號係在時間t i記憶於第二個二維記億體中。假如一物體已於t 0及 t :之間移動，一方面可決定該物體於t 0及t 2之間在該場景中移動之距離d，及在另一方面決定相同像素之二連續對應圖幀間之起始時間T = t t 〇。然後該位移速度本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _5_ 1^— I - .......1 - - - - I II -- - S II 士^一 ml ; I m I 一 /Ί. - <請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 ____B7 五、發明説明（3 ) 係等於d/T。假如需要獲得表現該位移特徵之精確速度及方向標示，這類型之系統需要一很大之總記憶體容量。再者，於獲得該速度及位移方向標示時有一些延遲；這資訊並非立即可得，·需直到時間1 i + R才可獲得，在此R係 t i — t。計算時期所需之時間。這二缺點（需要大總記憶體容量及獲得所需資訊之延遲）限制此種系統之應用。再者，法國專利第2.611.063號敘述即時處理特別是來自camescope輸出信號所構成之一序列數據流之方法及裝置，以便施行數據壓縮，該專利之一發明家（派屈克.庇里先生）係本發明之發明家。根據這先前專利係使用一分類定律對第一序列數據流形成該信號高度之條帶圖，記憶與該條帶圖有關之代表性高斯函數，並由該條帶圖抽出最大及最小之高度，在對每一像素完全相同之一定時間常數下比較下一序列或第二序列之高度與所記憶第 —序列之高度，參照該分類定律產生一二進位分類信號以表現該下一序列之特徵，由代表重要値範圍之持續時間及位置之二進位信號產生一輔助信號，及最後用該輔助信號產生局部化具有長持續時間之範圍之一信號，該長持續時間之範圍即稱爲主範圍，且對該串列信號之隨後序列重複該操作。該分類方法及裝置能壓縮數據，並在所處理之序列數據流中只保存感興趣之參數。特別地是該方法能處理代表一視頻影像之數位視頻信號，以便擷取及局部化該影像中至少一區域之至少一特徵。如此即可能區分該信號之亮度及/或色度及表現該影像中一物體之特徵及局部化該 HI i - - I— I 1 - - 11 n*£/ n^i n ^^^1 In— n .¾ 、-口 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫水頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -6- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7____五、發明説明（4 ) 物體。美國專利第5.488.430號藉著分別決定所觀察區域影像中之水平及垂直變化以偵測及估計一位移。差信號係用於分別在水平及垂直方向中偵測由右至左、或由左至右、或由上到下、或由下到上之運動，首先係藉著在水平/垂直差信號及圖幀差信號上執行“異-或”邏輯函數，及其次藉著使用關於一K X 3視窗之水平/垂直信號總和及圖幀差信號總和之比。於該美國專利第 5 . 488 . 430號中，該影像沿著二正交之水平及垂直方向之計算値係與該二正交方向中之同一重複差値K-起使用，該差値K係定義爲欲決定之位移速度之一函數。根據該美國專利之裝置係藉著對該差信號應用一組標示在第1 2欄（在開始及最後）及1 3欄（在開始處）之計算操作沿著該二正交方向之每一方向決定該運動方向，這需要很複雜（且因此難以實行）之電子計算單元位以執行特殊之除法、乘法及加法；再者需要額外之複雜計算單元以由在該二水平及垂直軸上之投影開始獲得該位移之速度及方向（求平方根以獲得該速度之振幅及計算反正切函數以獲得該方向）。最後專利第5.488.430號未包含藉著一時間常數使像素値變平滑之任何機制，以便補償該像素値之極快變動，而該時間常數對每一像素係可變的。相反地，根據本發明之方法係使用一數位型裝置具體化本發明之目的，該裝置具有一相當簡單之結構及一相當小之記憶容量，及藉著該裝置可迅速獲得所要之資訊，具 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 有一寬廣變化之結果及應用（依該應用而定’對應於交織圖幀之一完整半影像或一完整影像）。在1 9 9 4年電機電子工程師學會之第3冊第 1925 — 1930頁中，阿伯特·湯米塔二世（Alberto Tomita Sr.)及路窟耶.易胥（Rokuya Ishii )提出一篇標題爲“一序列數位化灰階影像之手部形狀摘錄"之文章，其藉著連續影像間之削減，隨之基於人手形狀形成條帶圖而提供一運動偵測，以便在一數位化之場景中擷取人手之形狀。該條帶圖分析係基於人手所固有之一灰階。其未包含任何形成條帶圖平面座標之機制。該文章作者之唯一目的係偵測人手之位移，譬如爲了用手替代普通之滑鼠，其辨識該手之位移，用於將數據輸入電腦。相反地，本發明未受限於偵測一手之位移，亦能於一場景中偵測任何物體（以該術語之最廣泛意義而言）之相對位移，及不使用基於一手之灰色値之條帶圖，而代以一些代表位移（如果有）之特殊數字變數之條帶圖及平面座標之條帶圖。根據本發明： — 以習知方式處理由一觀察系統所輸出之數位視頻信號，該信號係由一序列圖幀所構成（在每一影像有二交織圖幀之情況中係對應於一半影像，或在每一影像有單一圖幀之情況中係對應於一整個影像），每一圖幀包括一已知數目之連續線，及每一條線中包括一已知數目之像素或像點本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚） -8- -I i i in I - -1 i - n I i— i ^^^1 ^^^1 ^^^1 V* 牙、vs 〆·...·*’* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) - 使用一相當小之記憶容量以獲得能指示是否在所觀察之場景中有一相對運動區域之信號，及假如有，詳述其位置，及假如該區域真正關於其環境移動，詳述其速度及方向； - 產生二數位信號，一信號表示二連續對應圖幀間於相同像素位置之像素信號有顯著變動或無變動之特徵，及假如有變動，另一信號表示該變動之振幅特徵，及在同一瞬間對一部份圖幀之像素施行該二信號之一矩陣分配。本發明之第一目的係提供一種辨識與局部化一觀察系統所觀察場景中相對運動區域及決定該位移速度與方向之即時操作方法，該觀察系統之輸出係由包含連續對應圖幀之此種數位視頻信號所構成，每一圖幀由連續之線所構成，每一條線由連續之像素所構成，該方法之特徵係其包含在數位視頻輸出信號上執行以下序列之操作： - 使用一數字時間常數在該數位視頻輸出信號上施行一平滑處理，可對該輸出信號之每一像素獨立地修改該時間常數之數値； -一方面在平滑操作之後記憶該輸出信號之一圖幀，及在另一方面記憶有關該圖幀之平滑時間常數； - 時間相依地處理每一像素位置，這在於首先決定該像素信號存在，及其次決定目前圖幀與該先前緊接之已平滑及記憶圖幀間之像素信號振幅中之顯著振幅變動，及產生二數位信號，第一信號係一具有二可能値之二進位或單位 .元信號，一可能値代表存在及另一可能値代表二連續圖幀本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) 7〇~. n^i - In - 二- --I.*·£/ 1 i ml ^^1 1^1 "i ^•';i. m (請先閲讀背面之注意事項再填寫本X ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____B7五、發明説明（7 ) 間無顯著之變動，該二進位信號値修改所記憶之時間常數値，以便假如該信號代表一顯著變動則減少該時間常數値，及假如該信號未表示此一變動則增加該時間常數値，以一定量方式完成該減少或增加，反之第二數位信號，亦即該振幅信號，係一含有限位元數目之多位元信號，表示該振幅之變動量；及 - 對該數位視頻輸入信號之每一圖幀之空間處理包括以下步驟： •首先是該二進位信號，其次是該數位振幅信號，在一已知之觀察瞬間（於該圖幀之整個持續期間掃描過該矩陣之微量時間）只將一小部份之圖幀像素値分配進入一具有若干行列之矩陣中，該行列數分別小於該視頻信號中之線數及每一條線之像素數目，以便表現該像素値之特徵； •在該雙即時矩陣表示法中決定一特別區域，其中該二進位信號具有代表有無一顯著變動之捜索値，及在該圖幀之相同部份內與因此在相同之觀察瞬間，該數位振幅信號由一起源像素開始沿著一方向對該矩陣中鄰接像素變動或不變動一顯著値，及 •產生代表該相對位移區域之存在與位置之信號，及假如有該位移，產生代表該位移相對其環境之相對幀間速度及方向之信號，這係由該二二進位及振幅數位信號之瞬間矩陣分配所推論獲得。根據本發明方法之特徵最好亦包括： •首先形成矩陣中所分配信號値之條帶圖，及其次形 m^l tm —an t^n ml i --. mk n^i n^i ^-=° V' - (請先閱讀背面之注意事項再填碎·本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） -10 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（8 ) 1 I 成一平面中二座標軸之具有可變斜率之傾斜條帶圖 1 I •辨識一定義域，其中有所形成每 —' 條帶圖中處理値 1 1 | 之一顯著變動，及 /-~V 請 1 ! •對每一已辨識之定義域，推論是否有一相對運動區先閱 1 I 讀 1 1 域 y 及假如有推論其位置、速度及方向 λ 背面 1 I 於特定實施例中：之注意 1 I — 該矩陣係有著相同奇數行列（ 2 1 + 1 ) 之 —* 正方矩事項再 1 1 [ 陣 y 及考慮集中在該正方矩陣之中心上包含3 X 3 ) 5 X 填寫本 / 4 '衮 5 ) 7x7.’ ......（ 2 1 + 1 ) X (2 1 + 1 ) 項之巢套 % ! 式矩陣，以便決定該數位信號由該中心沿著一方向開始變 1 | 動之最小巢套式矩陣，該二進位信號値指示已超過沿著該 1 I 方向之臨界値， 1 訂 1 — 該矩陣係一六角形矩陣，及考慮集中在該 -I— 角形矩陣 1 1 中心上之加大尺寸巢套式六角矩陣，以便決定該數位信號 1 1 沿著一方向變動之最小巢套式矩陣 1 1 — 該矩陣係有著單行及單列之一倒L 形矩陣 y 及對單行 I 及單列考慮包含3x3像素、5x 5像素 '7 X 7 像素 1 1 1 • · · … (21 + 1) x(21 + l) 像素之巢套式矩陣 1 以 1 1 便決定該信號沿著一方向變動之最小矩陣，亦即具有最陡 1 峭之斜率及一定量之線。 1 1 有利的是，該時間常數係爲2 p 形式在此 P 係一少於 1 1 I 1 6 之數字，及隨後可用至多4位元表示，藉著減或加 — 1 1 至 P 即可減少或增加該時間常數。 1 1 於這情況中假如需要，使用莫雷特 Mallat ) 時標算 1 1 1 CN #ί\ 準標家國國中用適度尺张紙冬格規釐公

經濟部中央標準局員工消費合作.社印製五、發明説明（9 ) 法考慮整個圖幀之連續減少部份，及選擇與P値相容之賦予位移、速度及方向標示之最大部份。本發明之另一目的係提供一種辨識及局部化一觀察系統所觀察場景中相對運動區域及使用上述方法決定該位移之速度與方向之即時操作裝置，該觀察系統之輸出係由包含連續對應圖幀之此種數位視頻信號所構成，每一對應圖幀中有連續之線及每一條線中有連續之像素，該裝置接收該視頻輸出信號當作輸入，及其特徵包含以下之組合： - 使用一數字時間常數將該數位視頻輸出信號變平滑之機制，可對每一輸出信號之像素獨立地修改該時間常數之數値； - 在平滑操作之後首先記億該輸出信號之一圖幀，及其次記憶有關該圖幀之平滑時間常數之機制； -一時間相依之處理單元，其分析該數位信號目前圖幀與先前緊接之已平滑及記億圖幀間相同像素位置之像素信號振幅隨著時間之變動，該單元包含一能接收、儲存及取回關於該先前對應平滑圖幀資訊之記憶體以及比較機制，對於該輸入視頻信號圖幀中像素之每一位置，該比較機制決定目前像素信號與該記億體所儲存先前圖幀中相同像素位置之像素信號代表値間之差之絕對値是否超過或未超過一臨界値，這係藉著產生具有二値之一二進位或單位元信號’該二値之一指示已超過該臨界値及另一値指示未超過，及該單元包含能以少數位元決定一多位元數位振幅信號之計算機制，其計算値係依該數位視頻信號之目前圖幀與 i^i II 1- I— -I ---1 ^^1 - -I 111 1^^, ! J. m tn 3 、νβ ν' I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -12- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1〇) 先前緊接之已平滑及記憶圖幀間相同像素値中之變動振幅而定；及 -一空間處理單元，來自該時間相依處理單元所產生之給定圖幀像素之連續二進位及數位振幅信號輸出係輸入該空間處理單元，該空間處理單元包含表現該像素振幅値特徵之機制，該機制只將相對同一瞬間、亦即相對單一圖幀之二進位及數位振幅信號分配進入一矩陣，該矩陣之行列數分別少於該數位視頻信號之圖幀中線數及每一條線之像素數目，在遍及一圖幀之持續期間該圖幀係掃瞄越過該矩陣，定位機制用於決定在該矩陣內像素之一區域，在此瞬間該二進位信號具有搜索値，及決定該矩陣中像素之一區域之機制，在同一瞬間鄰接像素之數位振幅信號變動一顯著數量，及回應前二機制之指示產生代表該像素區域之信號，與因此當該區域真正相對其環境移動時產生該區域在該觀察場景內相對運動之存在與位置及該相對幀間速度及方向之信號之機制。該空間處理單元最好亦將包含傳送一延遲數位視頻信號之輸出，該延遲數位視頻信號包括該輸入之數位視頻信號，其延遲等於矩陣各列之持續期間減去一列之持續期間，以便同時供給該時間相依處理單元中矩陣分析之一輸出信號。根據本發明裝置之空間處理單元最好包含級聯延遲機制，每一延遲機制將賦予一等於二連續線最初之間之時間差延遲，及包含用於每一線之級聯延遲機制，每一延遲機本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .-J3 - i m ml m m *^i— 1^1 nn ( Vi/ 1- -I HI ^^^1 ^^^1 —^ϋ ^1« "、-° ν' - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 A7 B7 五、發明説明（11 ) 制將輸入等於一線中二連續像素間之時間差之延遲，來自所有寄存器之輸出及每一線上之第一寄存器之輸入係以一給定之瞬間傳送該二進位信號，及在同一瞬間傳送該數位振幅信號至該辨識機制。有利地是，根據本發明之裝置亦包含用於形成該空間處理單元輸出値之條帶圖，與一平面內二可變斜率座標軸之傾斜條帶圖之機制，及包含用於每一條帶圖中辨識一定義域之機制，在定義域中有所處理値之一顯著變動，以便在其輸出確認該定義域，及對所有條帶圖推論於該觀察場景中一相對運動區域之辨識及局部化之輸出信號，假如有該運動，及假如該區域實際正關於其環境運動，則推論該運動之速度及方向。假如需要於一近乎靜止之環境中偵測一物體之移動，其必要決定部份矩陣，該部份矩陣中之二進位信號値指示已超過該限制及該數位振幅信號同時於一圖幀鄰接像素之間變動一顯著値。相反地，假如需要於實際運動之一環境中偵測一靜止之物體，其必要決定該部份矩陣，該部份矩陣中之二進位信號値指示未超過該限制及該數位振幅信號同時於一圖幀鄰接像素之間未變動。在一場景的相對運動中辨識及局部化一區域，及決定位移的速度與方向之裝置最好具體化上述方法： - 該平滑機制包含一接收該數位視頻信號之輸入裝置，及對該視頻信號之一圖幀中每一連續像素導出一平滑信號本紙張尺度適用中國國家標隼（CNTS ) A4規格（210X297公釐） _ 14 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 牙--- 、τ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（12 ) ，在該平滑信號中藉用另一輸入裝置所接收之一臨界値信號及有關一圖幀中每一像素位置之時間常數減去該輸入數位視頻信號之時間相依變動’連續地修改其差値，以致雖然已減少，該平滑性仍維持進來數位視頻信號之變動趨勢，該平滑機制係與記憶體單元合作工作，該記憶體單元對一圖幀中之每一部份像素接收、儲存及取回該平滑信號及該時間常數之更新値，及對每一像素位置輸出至少該連續之更新時間常數値及該二進位信號値，指示該像素値及其平滑値間之差之絕對値是否已超過該臨界値；該空間處理組合件沿著一減少來自該平滑機制輸出數目之行及列執行該矩陣分配，該輸出亦即該時間常數及該二進位信號之連續値； - 於該矩陣分配中提供用於辨識一像素區域之機制，同時·· 該二進位信號値對應於已超過一臨界値，及該時間常數於鄰接像素之間在一方向變動一顯著値，且用於產生指示該區域之位置及該區域位移之速度及方向之輸出信號； - 或該二進位信號値對應於未超過一限制値，及該時間常數未於鄰接像素之間變動，且用於產生指示該區域之位置之輸出信號。於較佳實施例中： - 該平滑機制與一視頻記憶體或場域記億體結合，該記憶體對圖幀中每一像素儲存該時間常數及該平滑數位視頻信號之連續値，該平滑機制包含計算機制，用於對每一像 1' - SI I— I- !. I ! i— J. \^ml HI· n----- 〆，.：，' · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（13 ) 素計算由該攝影機所輸出之數位視頻信號値及該先前已平滑數位視頻信號値間之差之絕對値：用於比較該差値與一臨界値，及用於產生一二進位信號之機制，該二信號値之一指示已超過該限制値及另一値指示未超過該限制値：時間常數之更新機制，由該記憶體接收該時間常數之先前緊接値，及假如該更新機制接收一指示已超過該限制値之二進位信號値時則減少該時間常數，或假如該二進位信號値指示未超過該限制値則增加該時間常數，然而，假如將分別導致一負値或超過一臨界値，則不實行該滅少或增加；及該數位視頻信號之平滑値之更新機制，該平滑値係代數地加至由記憶體所接收之平滑信號之先前値，由該攝影機所輸出之數位視頻信號値與來自該記憶體之先前平滑數位視頻信號値間之差除以一因數之商數，係等於由該記憶體所取回之先前時間常數値； - 該時間常數係爲2P形式，在此P係一少於1 6之整數，及因此可用至多4位元表示，藉著減或加一至P即可減少或增加該時間常數； - 該矩陣分配機制與該延遲時間機制結合，該延遲時間等於該視頻信號之一線之持續期間，該延遲時間機制施加連續之延遲時間至源自該攝影機之數位視頻信號，以致在連續之輸出上傳送已延遲一間隔時期'二間隔時期等等之視頻信號，直至傳送若干等於該空間分配矩陣之行數減一之延遲時期，該矩陣分配機制包含沿著矩陣連續之行實行一矩陣分配之機制，其首先接收來自該攝影機之無延遲數 ----------^ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2〗〇Χ297公釐） -16- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製五、發明説明（14 ) 位視頻信號，與來自該延遲時間機制輸出之漸進延遲信號輸出，及其次接收取自該平滑機制之時間常數値及該二進位信號値，以便對該數位視頻信號一部份圖幀中之像素在一給定之瞬間於各行列中產生該時間常數及二進位信號値之一矩陣分配，該像素與該矩陣大小相同； — 該矩陣分配機制包含一系列數位.信號前導子，亦即該分配矩陣中每一列有一前導子，每一前導子串聯移位寄存器，每一寄存器賦予一延遲時間，該延遲時間等於該數位視頻信號之一線中二連續像素間之時間差，該矩陣中所分配一像素之位置係由位於一延遲寄存器之前矩陣中之一位置及該最遠下游寄存器之下游一位置所決定，其每一條線之像素數目係等於該矩陣行數減去一； - 於該矩陣偵測一移動區域之機制，係藉著偵測該指示超過一限制値之二進位信號値及該時間常數値之變動同時出現，包含決定機制，用於在接近該矩陣中心之一像素處沿著離散之數字化方向決定該時間常數値之變動斜率，形成該方向之原點；及用於選擇接近該中心原點之變動最陡峭斜率及決定該方向之機制，假如超過一方向具有該變動之相同最大斜率値則考慮一選擇標準以選擇該方向，該機制在移動區域中輸出代表該位移速度及方向之信號，具有一指示確認該速度及方向信號之確認信號，以及該時間常數値。假如包含於根據本發明之裝置，每一用於產生條帶圖之機制最好包含： I -- - I In— I— - I I. S,衣 I- - I 1 I · Is· II \:'s ' {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) 規格（210X297公釐） -17- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 _五、發明説明（15 ) - 接收形成該條帶圖之信號及源自該矩陣分配機制之一確認信號之輸入機制；及 - 用於對二平面座標建立二線性一維條帶圖及將該二線性條帶圖組合成一代表該區域之表面條帶圖之機制，該表面條帶圖之輸入信號中有一顯著變動，及 - 傳送代表該區域之信號之輸出機制》再者，用於形成該條帶圖之機制最好包含： -一參考變化之計算機制，其輸入機制接收一行序列信號、一列序列信號與一像素時鐘信號，及其輸出代表該參考變化： - 形成二軸條帶圖之機制，接收該二參考信號及形成該軸之條帶圖；及 - 區域機制，來自該二軸之二條帶圖形成機制之輸出係輸入該區域機制，及該區域機制輸出包含該二軸整體斜率資訊之一信號。於一些應用中，該時間常數可由有限數目之時間間隔序號所構成，及具有一漸漸增加之量値，對於每一像素位置，在平滑.之後將目前像素値及同一像素之緊接前一値間之差之絕對値除該時間常數。有利的是，對於每一像素位置，爲決定該二進位信號是否溢出臨界値，將目前輸入像素値及源自記憶體之同一像素之緊接前一平滑値間之差之絕對値比較於一臨界値。關於該數位振幅信號，對於每一像素位置，其最好係產生爲一整數，代表目前像素値接近該緊接前一平滑値之 -- - ii 1 - - - i- - -I i— A I—--I ' I I i - . --\OJV、一 {請先閱讀背面之注意事項再填离本芄) 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） -18- 經濟部中央標準局員工消费合作.社印製 A7 B7五、發明説明（16 ) 趨勢。本發明之一特性包括該事實，即決定該二進位信號與該數位振幅信號，使用其儲存之平滑値當作該緊接前一像素値，以便減少該像素信號隨著時間之任何過度變動，該變動可存在源自具有一數位輸出之視頻攝影機或任何其他觀察裝置之數位視頻輸入信號。習知一平滑操作之效果係用具有較小變動之信號逐漸代替一隨著時間具有大振幅變動之數位信號，及因此於平滑之數位振幅信號中更容易用少數步驟及少數位元計數。吾人現將參考所附圖面敘述根據本發明裝置之一較佳之實施例，其只用作說明之目的及絕無限制，並具體化根據本發明之方法。各圖面中：第1圖極圖樣式地舉例說明根據本發明之整個系統，具有該系統之输入機制與輸出機制、及輸入信號。 .第2圖代表根據本發明一裝置中具有功能部件之主單元，形成一時間相依及空間處理組合件。第3及4圖分別舉例說明該時間相依計算處理組合件及該空間矩陣分配地處理組合件之功能部件，該二組合件形成第2圖之部份裝置。第5圖係圖樣地顯示根據本發明系統之時間相依處理及空間處理。第6圖舉例說明根據佛.里曼碼由第4圖矩陣中心原點開始之離散方向數値。 m m iil m I - 1-1- . l - I · -I I ^^1 1^1 I- I V . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19- 經濟部中央標嗥局貝工消費合作社印裳 A7 B7 五、發明説明（17 ) 第7圖舉例說明在該時間相依分配矩陣內之二小巢套式矩陣。第8及9圖敘述其他二類型之矩陣，亦即分別爲六角形及倒L形矩陣》第10圖圖樣地顯示第2圖中根據本發明一較佳實施例之裝置組合件沿著線Ζ γ Z 1具有一附加組合件。第1 1圖以方塊型式顯示第1 0圖之附加組合件；第 2圖及第11圖係沿著第2及10圖中所示點畫線Z-Z1 組合。第1 2圖顯示對一輸入信號形成二單條帶圖，及由該二條帶圖開始形成一移動區域之二維條帶圖》第1 3圖更詳細顯示一條帶圖之形成及處理部件或單元/及其相連之線性結合部件。第1 4圖舉例說明一維條帶圖。第15及16圖舉例說明一場景觀察斜率變動之用途〇第1 7，18及1 9圖舉例說明根據本發明裝置之其他可能應用，於第1 7<與18圖之部件型式中，第17圖有關該視訊會議，第1 8圖係幹道、高速公路或大路之監視系統，及第1 9圖係一操作員藉著手部運動控制一機器

Q 第2 0及2 1圖，圖樣地表示本發明之一應用，其監視厂一汽車駕駛員是否睡著。 .第2 2圖顯示根據莫雷特（MallM)圖之轉換影像。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20- ---n I n - n i -表 I I 'VI'.,' _ (請先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-° B7 五、發明説明（18 ) 主要元件對照表經滴部中央標準局員工消費合作社印製 10 螢幕 1 0 a 處理及檢査組合件 10b 螢幕 11 裝置 11a 組合件 12 輸入機制 13 攝影機 13a 場景 14 輸出機制 15 時間相依處理單元 15a 部件 15b 部件 15c 部件 1 5 d 部件 1 5 e 部件 1 5 f 部件 16 記億體 17 空間處理單元 17a 計算單元 18 延遲單元 19 排序單元 2 0 時鐘 2 1 矩陣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（19 2 2 2 2a 2 3 2 4 2 5 2 5a 2 5b 2 5c 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 整體系統組合件微匯流線條帶圖成形及處理部件條帶圖成形及處理部件部份部份積體電路條帶圖成形及處理部件條帶圖成形及處理部件條帶圖成形及處理部件條帶圖成形及處理部件線性結合部件線性結合部件線性結合部件線性結合部件線性結合部件線性結合部件移動區域部件數據線改變部件包絡線包絡線主要區域微小區域 -----------------訂 V、 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -22- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製五、發明説明（2〇 ) 4 2 單元 4 3 馬達 4 4 單元 4 5 裝置 4 6 開關首先參考第1圖，可看出根據本發明裝置1 1之較佳實施例首先包含一輸入機制1 2，該輸入機制用一或數個互補金靥-氧化物-半導體類型之電荷耦合部件感測器接收源自一視頻攝影機或camescope 1 3之一數位視頻信號 S，攝影機1 3具有一直接數位輸出，或一類比輸出，並藉著一類比/數位轉換器轉換成一數位輸出。該信號S係由一連續之交織圖幀對以一習知方式所構成，諸如丁尺：與 TR’ 1及丁112與丁11’ 2，每一圖幀包括一連續之水平掃瞄線，每一線（諸如TRi中之1m，li.2，..，卜^及 TR2中之1 z.i)係由一連續像素或像點？丨之基本信號所構成，該像素代表攝影機1 3所監視場景1 3 a之各點 (諸如線 1 1.1 之 ai_i，ai.2 與 ai.3 ;線 1 1.2 之 ^ 2 · 1 ’ 32.2，線 ll.i7 之 317.1 與 317.2;線 :這是爲何該圖指示S (PI )，代表一信號S係由像素p I所構成。以該習知之方式’ S ( P I )包含在每一圖幀起始處之幀同步（S T )信號及在每—線起始處之線同步（s L )信號。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公楚） -23- ---------於-------tT {請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) A 7 B7 五、發明説明（21 ) 因此可看出該S (P I )信號包含： - 在一時域架構內之連續序列（連續之圖幀）•及 -一空間域架構內每一序列（每一圖幀）中之一子序列 (行，像素）。於該時域中，“連續圖幀” 一詞將用於意指諸如TR:-TR’ ：成對圖幀之連續同類圖幀（亦即諸如TRi之奇數圖幀或諸如TR2之偶數圖幀），形成該數位視頻信號之連續影像，及該“相同位置中之連續像素"之詞句將表示同類連續圖幀之相同位置中之連續像素（P I )値，譬如圖幀 TRi中1 ι·ι之a 1.1及下一對應圖幀TR2中1 2.1之 a 1 . 1 〇經濟部中央標準局員工消費合作社印製再者，裝置1 1包含輸出若干由其所產生之數位信號之輸出機制1 4，該輸出機制可用於發出一具有相對位移及其位置之區域或“物體”（在上述之更普遍性意義中）存在之信號，假如該位移於一實際固定不動之環境係顯著的則隨同位移之速度及方向，特別是圖樣地分類各種信號之複雜信號Z Η將發出該區域或物體存在與位置、位移D I之速度V與方向之信號，及考慮其計算時間可能延遲該輸入之數位視頻信號S，使其與先前信號同步，該延遲信號 SR係用於將攝影機13所看見之影像顯示在一顯示器或電視螢幕1 0上，這是在有關該相對位移（假如有）區域之資訊係現成可用時，亦即該信號ZH，（V，DI)能用於一處理及檢査組合件1 0 a中時》吾人現將參照第2圖敘述第1圖中所示裝置11之第 -24- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（22 ) —部份結構，第一部份係用第2圖圖框1 1 a內側虛線表不° 組合件1 1 a之主要零組件首先是具有一相聯記憶體 1 6之時間相依處理單元1 5，其次是具有一相聯延遲單元1 8及排序單元1 9之空間處理單元1 7，及一設定該時間相依處理單元1 5及該排序單元19之律動之像素時鐘2 0。該時間相依處理單元15聯合其他功能可使該視頻信號變平滑= - 使用該數位視頻信號S，信號S源自該視頻攝影機 1 3及包括連續像素値P I ，及在一圖幀像素速率（尤其 1 3 . 5兆赫）時使用時鐘2 0所產生之HP脈衝（由信號S開始），以產生如下所述參考第3圖之許多信號，及與記憶體1 6交換該二信號値，亦即該數位視頻信號之平滑値L及該平滑時間常數値C，該値L及C之後加上字母 0表示將來自單元1 5之値儲存於記憶體1 6，或加上字母I表示源自記億體16及送達單元15之値’及 - 產生一辨識是否已超過一限制値之二進位輸出信號 D P，及指示該時間常數之更新計算値之一數位信號C 0 ，亦即該記憶體1 6所送來之値C0。在第3圖中詳細顯示構成該時間相依處理單元1 5之計算及/或比較部件；單元1 5包含四部件1 5 a ’ 15b，15c，15do 該單元1 5之第一部件1 5 a使用： 1^1 H { i^n n. » 1 I n ml 1^1—.，〆"、-· (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS〉A4規格（210X297公釐） -25- A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製五、發明説明（23) - 由連續像素信號PI所構成之輸入數位視頻信號S; 及 - 緊接前一對應圖幀之信號S之平滑値L I ，其係由單元1 5所預先計算成L0，及暫時儲存於記憶體1 6中（如下文所說明者）； ^ - 在時鐘20之HP時鐘信號所賦予之速率下計算相同像素位置之輸入値P I及L I間之差之絕對値AB (譬如 TRi 中 1 1.1 之 a 1.1 及 TR2 中 1 2.1 之 a 1.1) A B = | P I — L 1|。第二部件1 5 b係一測試部件： - 該部件由單元1 5 a接收上述數位信號AB及臨界値 S E之一數位信號，該臨界値可爲常數，但通常依該像素値而定；然後該部件係製成與該臨界値相同意義地變動，以致其形成一伽瑪校正（習知變動S E以施行一伽瑪校正之機制係由虛線中所示選用部件15e代表）；及 - 其比較AB及S E所代表之二數位信號，以便決定一二進位信號DP，換言之一信號可能等於1及〇二値之一，而分別發出A B超過或未超過該臨界値S E之信號： - 假如AB大於SE，DP將於單元1 5b中指定成1 値，以指示已超過該臨界値； - 假如AB小於或等於SE，DP將於單元1 5b中指定成0値，以指示尙未超過該臨界値。事實上當DP = 1時、P I及L I間之差，亦即該輸入數位視頻信號及該先前之平滑數位視頻信號間之差係太 ----------.衣------- { - (諳先閱讀背面之ii意事項再填寫本頁j 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） · 26 - A7 B7 五、發明説明（24) 大，且必須藉著減少該平滑之時間常數減少該差，及反之假如D P = 0則必須增加該時間常數。第三部件1 5 C造成所需時間常數値之變動成爲該 D P値之一函數： — 假如D P = 1 部件將該時間常數減少一單位 .經濟部中央標準局負工消費合作社印裝値U : C0 (該時間常數之新値）=C I (該時間常數之舊値）—U ; - 假如DP = 〇，部件1 5 c將該時間常數增加該相同之單位値U:CO=CI+U。因此，部件1 5 c在一輸入機制上接收來自部件 1 5 b之上述二進位過剩信號DP，及在另一輸入機制上接收記憶體1 6中所儲存之先前時間常數値之C I信號，及將該記憶體1 6中所送出之輸入時間常數C I減少或增加該單位値U，而變成C0以取替C I。有利地是，與平滑作用之收斂相依（爲該平滑値達到該數位視頻信號之輸入値所需之時間函數）之時間常數係由2之指數所表示，亦即21)値，及該整數p於部件1 5 c 中將減少或增加一單位，換言之即1:對於第3圖上之P ，於該情況中U = 1， - 假如DP=1，部件15c由該時間常數2P之因數P 減一單位（1 )而變成213-1 ; 一假如DP = 0,部件15c將該時間常數2P之因數P 加一單位（1 )而變成2 p + 1。選擇該類型時間常數2 p具有二優點，首先其對應於人 ------^-------1T/·、 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27- 經滴部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（25 ) 類視覺之生理，及其次有助於計算及如此簡化部件1 5 C 之結構。部件1 5 c必須亦遵從二條件，亦即C 0必須保持在二限制値之間：C0不可以變成負値（COk〇)及其不可以超過一限制値N (CO^N)。於C I及C0呈2P形式之特別情形中，用一整數η代表該上限値N，n爲p之最大値。該上限値N (或η )可不變或可變；假如可變，一選用單元15f (在虛線中）使該Ν(或η)變動，例如遵循使用者之命令。增加Ν之影響係增加該位移偵測之靈敏度，反之減少Ν將改善高速之偵測。最後，第四部件1 5 d在第一輸入機制上接收該部件 1 5 c所產生之新時間常數値C0，在第二輸入機制上接收呈像素値資訊P I形式之進來數位視頻信號S，及在第三輸入機制上接收來自記億體16之先前輸入數位視頻信號之平滑値，亦即L I ，且其計算：

LO = LI+(PI—LI)/CO 係在其輸出上送出。事實上，（PI-LI)/CO—詞代表該數位視頻信號之平滑値所作之修正，其考慮該時間常數之修正値 C0，及正比於來自攝影機1 3之目前進入像素P I有效値及其先前平滑値L I間之代數差，且與C 0成反比。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 28 _ ---------^--- y Λ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本κ} 訂經濟部中央榡隼局員Η消費合作杜印製 Α7 Β7 i '發明説明（26 ) 假如 C0 = 2P，則 LO = LI + (PI— LI)/ 2 P ο 使用p Ο，係在單元1 5 C中所計算之p値及取代記憶體 1 6中p値之先前値P i。因此，該時間相依處理單元1 5具有四計算部件 l5a，15t>，15c，15d: 〜由視頻攝影機1 3接收S (P I )、用於控制操作速率之HP時鐘脈衝 '及S E與N (或η )臨界値信號； ~~ 由來自相聯記億體1 6之L I及C I進來信號開始，块定送入該記憶體之更新信號LO與CO以分別替換LI 與C I ，且LO與C ◦分別代表該平滑數位視頻信號及該時間常數之新計算値；及〜經由延遲單元1 8傳送上述CO信號及由Ρ I ，L I 及S Ε所算得之二進位超過臨界値信號D Ρ至該空間處理單无1 7。該平滑操作之目的係藉著減少該變動差標準化每一像素或像點之進入視頻信號數位値之變動，亦即每一 Ρ I之變動，及藉著該平滑L 0値在該像點替換每一像素之連續真正變動値Ρ I ，LO値係比該Ρ I値較不變動。如此，對於每一進來之Ρ I ’該與記憶體1 6結合之時間相依處理單元1 5將使用一二進位超過或未超過臨界値信號D Ρ及一時間常數信號C 0替代一具有減少變動之平滑値L 0，二信號已更新及傳送至第4圖中所示之空間處理單元。 i nl^i m mfl —^n s f I I mu ^^^^1 m ^vuv 一一 V'· - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210X297公釐） -29- 經滴部中央標準局員工消費合作社印策 A7 B7 五、發明説明（27 ) 可藉著沿一橫座標及一縱座標，亦即X及y二座標（通常正交）辨識一圖幀區域內側之每一像素，並指定二下標至該像素，亦即y座標之i (行數）及X座標之j (該行之像素編號）。含有下標i及j之每一像素具有一視頻値（視頻信號之振幅値）P I i j。假如我們現在考慮連績對應圖幀之P I 値在時間 t 0 ' t 1 » t 2 > t 3 > . . ·，隨著時間t之變動，並對應該影像時間間隔（通常等於二圖幀之時間間隔）分開一時間間隔T，及對於具有漸進影像（1圖幀/1影像）之感測器，假如該視頻影像信號之頻率係2 5赫茲，則該時間間隔爲0 . 0 4秒，或假如該視頻影像信號之頻率係 3 3赫茲或5 0赫茲，則該時間間隔爲0 . 0 3 3 3秒，含有位置下標i及j之一視頻像素信號在各瞬間t〇，，t2，t3 具有標示爲 P I ijt。，P I ijtl， PIijt2，PIijt3，...之連續値。在本發明之架構內，於該時間相依處理單元1 5中用連續之平滑値L〇iit替代P I ，亦即L〇iit0， LOijtl，L0ijt2，L〇iit3。對於在時間t具有座標i ， j之每一連續像素或像點，換言之即P I ，其真實値P I 係用公式 LOijt~L I ijt(i-l) + (P I ijt — L I i j ( t - 1 ) /C〇iit)所給予之一平滑値替代。該時間常數最好係呈2 pi 1 t形式。在單元1 5，特別是在部件1 5d中對由t。至， ^衣-------訂 V' - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30- 經濟部中央標準局員工消費合作社印敢 A7 B7 五、發明説明（28 ) t 1至1 2，t 2至t 3等所分開之每一時間間隔T所進行之計算，造成該値L 0 i t在一速度下收歛朝向該値 P I ，該速度依該時間常數而定，該時間常數可於空間（且因此與i及j相依）及時間（且因此與t相依）中變動，而可寫成C〇ijt。於所有情況中，當C〇ijt較大時，L〇ijt之收斂即較慢。若C 0 i j t = 1，則不再有任何平滑作用。明顯的是，於上面之公式中，可能用笛卡兒座標y及 X替代給予該行序號及該行中像素編號之下標i及j 。部件15a計算AB=|PI— LII，該下標i ，j及 t係不明確，該量値AB代表該數位視頻信號S (P I ) 關於該每三個一組i ， j ， t平滑信號LI之瞬間可變性〇根據本發明一裝置之特徵係於該時間相依處理單元 1 5中實行該像素値之一平滑作用，以對每一像素決定一平滑時間常數及一二進位信號之連續値，該二進位信號藉著二連續對應圖幀之像素値與該像素平滑値間之差之絕對値辨識是否已超過或未超過一臨界値，而在一相同之瞬間於一平面矩陣中分配該圖幀之一有限部份像素之時間常數及二進位信號之數値，該部份掃描該圖幀以便在該瞬間基於該二値之局部變動局部化一相對運動區域，及決定該實際位移之速度及方向，該位移係該分配之一函數，這是藉著下文所述參考第4圖之一空間處理組合件而完成。藉著計算部件1 5 b及1 5 c完成該平滑收斂，部件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -31 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 A7 B7 五、發明説明（29 ) 1 5 b及1 5 C決定該新進來之時間常數値C0 (實際爲 C〇iit)之變動，以致加速該收斂。藉著比較AB (實際爲ABijt)與該臨界値SE即可完成這點，該臨界値 S E可具有一不變之値，或最好係可變，及假如其係可變 ’其可爲該像素値之一函數，以便施行一伽瑪校正：假如該像素値增加，該限制値增加，且反之亦然。於部件 1 5b中，AB與該臨界値SE (實際爲SEiit，假如該値變動而爲該像素値之一函數，該變動係在一選用之計算部件1 5 e中完成）之比較結果產生該二進位位移信號 DP，具有如上述之二可能値1及〇。該二進位信號DP抵達部件1 5 c以變動該時間常數値。因此，該計算單元1 5 c亦由記憶體1 6接收進來之時間常數値CI ，及用該新時間常數値C0更新CI ，該 C0 (與其它値）係送至記憶體1 6，在此其替換該先前値ci ;事實上ci及co値係在譬如t。及二連續瞬間使用爲：C I 及COii，係在二連續對應圖幀（不論奇數或偶數）之間分開時間間隔T。當C0呈2P形式時，接收DP及C I之部件1 5 C將時間常數値C I加或減一單位値（U)或將p加或減一，依是否超過（DP = 1 )或未超過（DP = 〇)定義臨界値之二進位信號D P而定。假如超過該臨界値，該常數値係太高及需減少，且反之亦然。部件1 5 C亦確保由C I加或減一所推得之新時間常 (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -32- 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 A7 —_____B7 五、發明説明（3〇) 數値C0保持在0 (C0不爲負値）及一臨界値N (C0 不大於N)之間。假如未滿足該二條件，部件1 5 c不修改該C I値（實際上在由〇至N之間隔內側，包含各限制値），然後C 0 = C I » 該上限値N (或η )可能不變或可變：假如其可變，其不可超過一限制値N max.(或n max.);假如有變動，係在使用者可用之一控制效應下藉著部件 1 5 f賦予。當作一變數，N或η可能係與p I相依（在此N，η 及PI實際上係指定該三下標i，j ，t)，以確保該 L0變動之調整（在部件1 5 d中計算）係爲P I高度之一函數，這可表示爲“Ni』t或n i j t係P I i i t之一函數” ，在替代所示部件1 5 f之一計算部件中完成或 (Plut)之決定，及藉著視頻攝影機13 傳送加上N之PI値至該計算部件。有利的是，可能迫使該時間常數C (實際爲每一 Cijt)滿足具有一數値之條件，該數値係2之倍數，及更特別係2之指數，而不管i ，j及t之値爲何：於該特別情況中Cijt = 2p(iit)，在此p係i ，j及t之一函數之小整數，及能以小數目之數字表示。該條件提供上述之附加優點： - 該平滑收斂定律係類似人類視覺之生理定律： - 簡化部件15c及15d之電子構造；特別是部件 15d，其係設計藉著以下公式決定每一對i ， j時間常 (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )_A4規格（210X297公釐) .〇3 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（31 ) 數値之變動：

L〇 = LI + (PI-LI)/CO 假如CO呈2P形式（在此P是一小整數）則可簡化該計算，公値本身之臨界値η係一小整數，由有限數目所表示。於所有情況中，該進來數位視頻信號S之新平滑値 L〇係送入記憶體16，在此其替換LI (對每一對下標 i，j ) 0 檢査第2及3圖時，其可觀察該時間相依處理單元 15包含計算部件15a，15b，15c與15d，及可能之部件1 5 e及/或部件1 5 f ，且與記憶體1 6合作，而如上所述決定及傳送以下三個一組i ， j ， t値當作輸出。 - 首先是送入記憶體16以替換先前平滑値LI之更新平滑値L 0 ; - 其次是二數位信號，亦即： —一二進位信號D P，藉著源自該視頻攝影機之進來像素信號比較於相同點之先前平滑像素信號之絕對値變動，指示一已知臨界値已超過（DP= 1 )或未超過（DP = 0 );及 -一構成該更新時間常數値C0之振幅數位信號；經由該延遲單元18藉著將稍後敘述之空間處理單元 1 7接收該數位信號DP及C0，該信號c〇亦進入記憶本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -34- (诗先閱讀背面之注意事項再填κ:本頁)

，1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（32 ) 體1 6，在此相同像素之値C0替換該先前之値C I。因此，用於首先儲存平滑像素信號之連續値及其次時間常數之記憶體1 6容量，假設於一圖幀中有R個像素，及因此每個完整之影像有2 R個像素，其可看出記憶體容量至少必得2 R ( e + f )位元，在此e及f分別是指定給一像素信號及一時間常數之位元數。事實上，記億體容量不需太大：其僅只需超過2R ( e + f )位元及爲其正確操作所需之位元數，特別是來自平滑像素信號及時間常數位元而爲下標i及j之一函數之定址及擷取位元。假如每一視頻影像係由單一圖幀所構成，使用R ( e + f )位元即足以代替2 R ( e + f )位元。在瞬間t分析來自該時間相依處理組合件1 5之出來信號DPi,及COii，及用於第4圖所示之一空間處理組合件中，第3與4圖之組合係舉例說明於第2圖中。事實上，該時間相依處理組合件處理圖幀信號，反之於第4圖中之空間處理組合件17處理一圖幀中之各行及像素之子序列。第5圖圖樣地顯示重疊在圖幀最初圖形及空間處理上之連續對應圖幀序列TRi，TR2，TR3之時間相依處理，換言之丁111舉例說明該笛卡兒座標X及y及具有座標 y，X之一像素PI，換言之在時間之下標i ，j :於三圖幀TR!，TR2，TR3中具有相同下標i j之連續像素係分別標以i j t i，i j t 2與i j t 3 ’及其分別具有PI i j t:，PI i j t2及PI i j t3之像素値 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 35 · A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印策五、發明説明（33) 。第5圖中一平面對應於一圖幀之空間處理，反之圖幢之重疊係對應於該時間相依處理（在此時間丄_是變數）。聯合一延遲單元18之空間處理單元17(亦顯示於第4圖中）係與一控制單元1 9合作，而用在每—連續之像素信號時傳送時鐘脈衝HP之時鐘2 〇控制該控制單元 19 (第2圖顯示其組合）。來自時間相依處理單元1 5之出來信號d P i』及 COii係藉著單元17分配進入一減少大小之矩陣2 1，在一給定之瞬間t於0?"及（：0^中該矩陣2 1包含分別遠少於線數L及每一線之像素數目Μ之若干行列。特別地是，該矩陣可沿著y軸包含2 1 + 1行及沿著X軸包含 2m + 1列（於笛卡兒座標中），在此1及m係小整數。有利地是，1及m係選擇爲2之指數，在此譬如1等於2 a 及m等於2b，a及b係譬如大約2至5之整數。爲簡化該圖面及說明，譬如m將等於1 (雖然其可不同）1 =23=8;於該情況中，該矩陣21將具有2x8+1= 1 7行及1 7列。第 4 圖顯示該 17 行 Yq，Yi，. . ·Υΐ5，Υΐ6 之一部份及該 17 列 X^Xi，. . . ，Χ15，Χ162 一部份，形成該單元17之矩陣。吾人之目的係將進來之數據流分配進入具有1 + 1行，特別是1 7行，及m + 1列，特別是1 7列之矩陣2 1中，換言之即分配由該時間相依處理單元1 5所抵達之二進位臨界値超過信號DP及代表該時 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 36 - Α7 Β7 五、發明説明（34 ) 間常數C 0之數位振幅信號，而排列於一圖幀之較寬矩陣分配中，該圖幀包括L (特別是3 1 2 . 5)條線及每行 Μ個像素，依所使用之電視標準而定特別在2 5 0至 8 0 0之等級。爲區別該二矩陣，亦即該L χΜ視頻信號矩陣及該單元1 7之1 xm矩陣，參考2 1，該下標i及j將用於該先前矩陣之二座標（將只在該數位視頻信號顯示在一電視螢幕或顯示器上時可看到），且該下標X及y將用於後者之二座標（顯示於第4圖中）：在一給定之瞬間，藉著二數位信號DPijt及C〇ijt在該空間處理單元1 7之輸入處表現一具有瞬間値P I i t像素之特徼。該二信號之 L χΜ矩陣藉著掃描經過該遠較小之（2 1 + 1 ) X ( 2m+l.)矩陣2 1而移動，如參考第4圖所說明者，矩陣21具體化對應於相同圖幀之（2 1 + 1) X (2m + 1 )像素。經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 I/V-------ΐτ .- 〈請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在該矩陣21中，於l=m=8，亦即2 1 + 1 = 2m+l = 17之情況中，用在0及16 (包含）間之行序號，分別爲行丫〇至丫16，及在0及1 6 (包含）間之列序號，分別爲列X。至X : 6定義每一像素。在該情況中，矩陣2 1將於平面中構成一 1 7x 1 7 = 28 9像素之圖示，反之該視頻信號之矩陣將包含數萬或數十萬之像素，或甚至更多。在第4圖中，已使用修長水平矩形Υο至Y16 (只以四個代表，取名爲Yq，Υ:，丫15與丫16)及垂直線Χ〇本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐〉 »37- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（35 ) 至χ16 (只以四個代表，亦即X。，Xi，又15與乂16) 舉例說明具有1 7 X 1 7像點或像素之（單元1 7之）矩陣2 1，各像素具有定義在一縱座標行及一橫座標列交點之下標。譬如，該像素位置P88係在列8及行8之交點，如該圖面在e處所示，而爲該矩陣2 1之中心》爲執行該部份LxM矩陣在該（2 1+1) (2m + 1 )矩陣2 1內之連續空間分配，該單元1 7係聯合一延遲單元1 8，延遲單元1 8首先接收該DP及C0信號（具有指定之下標i j t)，及其次接收該進來之像素信號 S，換言之即PI (亦具有指定之下標i j t)，及亦由一時鐘2 0接收一 HP信號與線序列信號S L與列序列信號SC (第2及4圖）。如第1圖中所示，該S (PI)信號不只包含由一時間序列（連續圖幀）及空間子序列（每一圖幀中每條線之像素）所組成之像素値信號，諸如a 1.1，a 1.2，亦包含同步性信號ST，SL，該時鐘單元2 0由此開始推得一譬如在1 3 . 5兆赫頻率之時鐘信號，亦即在一視頻圖幀中用於每一像素之一標識脈衝，及亦包含熄滅信號B L ，該熄滅信號可在上述同步性信號期間造成單元19不能操作。這些來自時鐘20 (第2圖）之HP及BL信號所造成之反應係使該速率控制單元19在一頻率下傳送一線序列信號SL至該延遲單元1 8，該頻率等於1 3 . 5兆赫除以每圖幀之列數（譬如4 0 0 )之商數，以及在一頻率本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐) .〇« - ~ 一 (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A 7 B7 五、發明説明（36 ) 下傳送一圖幀信號SC及HP，其頻率等於上述商數 1 3 . 5/4 0 0兆赫除以該視頻影像中之行數，譬如 3 12.5° 單元1 8使用該S L及S C信號及該HP時鐘信號以逐行控制矩陣21中之空間分配。因此，該連續行Y〇至Yi6接收該D P及C 0信號 — 無延遲（行Υ。）； - 延遲一ΤΡ週期，等於一圖幀線（行Yi)之持續期間 • 一延遲2TP (行Y2); 等等直至 —延遲 16ΤΡ (行Υ16)。具有一圖幀行之持續期間之連續延遲，亦即Τ Ρ，係在一級聯之十六延遲電路ri，r2，· · . ，r16中進行，該十六延遲電路分別伺服. .Y16，行 Υ〇係由該DP及CO信號直接伺服，而無任何由單元1 5 所抵達之延遲。經滴部中央標準局員工消費合作杜印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所有電路r 1，r 2........ r 16可能係由一具有十六輸出之延遲線所建立，於二連續輸出之間由其任何區段所賦予之延遲係不變及等於TP。該速率控制單元19使用以下之程序控制該整個 LxM圖幀矩陣在該（2 1 + 1) (2m+l)矩陣21 上方之掃描，於連續圖幀之連續行之旋轉中利用該行序列信號S L。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ β9 - ' 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 _ 五、發明説明（37 ) 一行圖幀矩陣中之像素在該1 7 X 1 7矩陣上之圓形位移，譬如在行Y。上由X◦至之位移，係藉著該1 7 行Yd至Y16之每一行上之級聯十六移位寄存器d (總計有1 6 X 1 7 = 2 7 2個移位寄存器）所完成，該寄存器係放在每行於二連續之像素位置之間，亦即該寄存器d〇1 位於位置P I D ◦及P I Q1之間’寄存器d 02位在位置 P I (^及卩I D2之間等等。每一寄存器使用該列序列信號 SC賦予一延遲TS，延遲TS等於一行或線中二連續像素間之時間差。注意由於S(PI)與DP與CO之一圖幀TRi中之行h，12，. . . 117(第1圖），連續移位TP( — 行之整個持續期間）地抵達單元1 8，及該單元1 8隨著逐漸增加ΤΡ之延遲將他們分配至行Yo’Yi，... γ16上之事實，該行於相同圖幀部份中以一給定之時間顯示行h，12，... 之DP及CO信號》同理，於一諸如給定之行1 !中，連續之像素信號 a 1.1，a 1.2移位TS抵達’及該移位寄存器d賦予一亦等於T S之延遲，因此其結果係矩陣2 1中一已知行Y〇至Υ16像素之D Ρ及C 0信號，即該行上現成可用之像素係同時抵達，換言之他們對應於相同之圖幀部份。因此，對於一部份圖幀內各行及該行之像素，其目的係執行一完全之空間處理，因爲矩陣2 1在其1 7 X 1 7 像素位置中包含該相同數位視頻信號S (Ρ I )之矩陣中該1 7行每一行之1 7像素之D Ρ及CO値，雖然諸如本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 4〇 _ —^1 '1- It ίϋ I— n^— f^n 1« I - - 1 i __ m I— (· In TJ Λ 、vs ... I (請先閱讀背面之注意事項再填穷.本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印策 A7 _______B7 五、發明説明（38 ) a 之像素係在單元1 8每一連續行（第1圖）中逐行及逐個像素地連續抵達，而顯示對應之D p及c 0信號》同時代表矩陣2 1之CO s及DP s信號係在一給定瞬間可用在該移位寄存器之1 6 X 1 7 = 2 7 2個輸出上 ’以及該1 7行前方之1 7個寄存器之上游，亦即寄存器 do.Pdi.p . . . ，故總計對該 I7x 17{\Α 置 Po.O’Po.l’ . . . ，P8.8，. . ·， Pie. 16有 16x17 + 17 = 17x17 之輸出。在矩陣21內側，環繞座標x = 8，y = 8之中心 (這是爲何矩陣2 1中之行數及列數最好分別爲奇數2 i + 1及2111+1)，我們可特別考慮一包含3行及3列之小矩陣，在此其9項之中心項實際爲座標x = 8，y = 8 之像素。該小矩陣Μ 3即爲： a b c d e_ ί (M3) g h i 其中該中心項已在下方劃線。對於該3 x 3項矩陣，環繞該中心項或位置^_包含8 位置a，b，c，d，e，f ，g，h，i ，對應八個方向，每一個方向由該中心位置開始直至其他八位置之一〇爲該目的，可能使用第6圖中所示之佛里曼碼辨識該八方向，該方向係由X軸開始以4 5度之間隔編碼爲〇至 7。於該佛里曼碼中，編號0至7之八個可能方向可用一 ---------VI—，—----?1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 -41 - 經濟部中央標準局員工消費合作衽印繁 A7 B7 —----—-------— 五、發明説明（39 ) 3位元數目代表，因爲23= 8，而給予八種可能性。就上述小矩陣M3而論，根據該佛里曼碼之8方向係由該中心位置左_開始如下： 3 2 1 4 e 〇 5 6 7 如第6圖上所示。回至第4圖具有1 7 X 1 7像點或像素之矩陣2 1，我們現在將敘述如何辨識視頻攝影機13所觀察場景中關於~近乎靜止環境之一相對運動區域，及因此以由像素 P I 所構成之視頻數位信號S表示，及如何決定一實際位移關於一近乎靜止環境之速度及方向。在二連續圖幀之間，諸如丁只1與丁只2(第5圖），有關其在瞬間t 1 (第一圖幀）及瞬間t 2 (第二圖幀）間之變動，該信號S中之P I 像素將藉著該二信號〇卩^及（：0"(藉著矩陣2 1中之掃描所分配）表現其特徵。假如該矩陣中一點之D P = 1，則像素値在該點有一顯著之變動。因此藉著在其內每一點之D P= 1之矩陣區域即可辨識一實際正移動之區域。事實上，一計算單元1 7 a係用於在該1 7 X 1 7位置矩陣2 1內同時檢査各種中心爲！_之巢套式方形矩陣，尺寸爲 15x15，13x13，llxll，9x9, 7x7 ’ 5x5及3x3，該3x3矩陣即上述之M3矩 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 -•>a 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 42- 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A7 ___B7 _ 五、發明説明（4〇) 陣。該裝置決定何矩陣係最小者，在該矩陣中D P s = 1 及沿著一直線對齊，該直線決定該D P s = 1區域之移動方向及環繞C 0決定+ 1及一 1之變動。對於環繞C0之 + 1及一 1變動，假如欲滿足該測試則在每一値之D P必得等於1。選擇加入該測試之最小矩陣（主線）。然後在該巢套式矩陣之一移動區域內，譬如於具有3 x3項之小矩陣M3中，該裝置決定C0是否於一給定方向在該中心位置之每一側面上變動，並由一方向之+ 1及沿著相反方向之一1變動。譬如，假如我們於該方向1中具有一 1 ，0，+1 ，換言之分別在小矩陣M3中之位置 g，e，c，則該位移存在於佛里曼碼（第6圖）方向1 中由右至左之矩陣內。顯然地，同時於該小矩陣之方向中 :DP=1。當該矩陣是在3x3至1 5x1 5中之巢套式矩陣時，該位移速度係較高，其中C0沿著一方向於二鄰接位置間由+ 1或一 1之變動較大。譬如，假如我們於方向1中具有—1，0，+1，換言之在標以M9之9x9 矩陣中之g，e，c，該位移將比假如我們在標以M3之3 x3矩陣中所具有之一 1，0，+1更快（第7圖）。既然C 0係2之指數及於較佳之實施例中用指數表示，則可只使用2之指數之一些位元辨識一廣大範圍之速度，而辨識一極低速度（可藉著增加測試之變動或邊界作選擇，譬如在3x3矩陣M3位置g，e ，c中之_2，0 ，+ 2，將指示一速度係對應於矩陣M3中相同位置之_ 1，〇，+1速度之一半）。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 43 _ I —- n K —I— n n I It t— HI----- I. . T 4 、-0 V、 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印製 A7 B7五、發明説明（41 ) 亦應預見二項測試結果以移去不確定性： - 假如沿著一巢套式矩陣之數個方向有C0變動，譬如於矩陣M3之小3 X 3項中，則第一項測試選擇最強之變動，換言之即最高之時間常數； - 第二項測試任意選擇二（或更多）方向之一，沿著該方向之C 0變動係相同的，譬如藉著選擇該佛里曼碼之最小値；該情況通常發生在當該位移之真正方向係大約於該佛里曼碼中之二連續編碼方向之間時，譬如於方向1及2 之間，對應於與X軸方向（在佛里曼碼之方向0中）形成大約67 . 5度之一方向，可表示爲1 . 5 (第6圖）。如上述之一實際運動區域之方向及速度之決定係由聯合單元17之計算單元17a (第4圖）所完成，及該計算單元接收前述矩陣2 1之1 7 X 1 7輸出，用於C0及 DP (顯示來自矩陣2 1之二輸出，亦即 )。單元17a處理該連續巢套式矩陣之C0及DP値，及使用該値以決定方向（以佛里曼碼）及位移速度（依所選擇巢套式矩陣而定），並可能應用上述之測試。該數位視頻信號經過矩陣21之整個圖幀之掃描係發生如下： - 首先對於該圖幀中第一群17行或線，行1至17 ·· 由該圖幀左側至右側考慮其相對運動，如第5圖中圖幀丁 R 2所示，亦即由在最左側之部份T M i，然後關於 TMi偏移一列之TM2，直至在最右側之TMm (在此Μ 是每該圖幀線或行之像素數目）；本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） .44 - (請先閱讀背面之注意事項再4寫本頁)

經濟部中央標準局員工消贄合作社印製 A7 B7五、發明説明（42 ) - 隨後同理，由左至右逐列地掃描該圖幀中之線或行2 至1 8 ;及 - 每次下降一行；線3至19...直至在該圖幀底部之最後群，亦即線L—16...L(在此L係每圖幀之線數）。考慮第2及4圖，可看到單元17，18及19，換言之即該空間處理組合件所傳送之信號如下： —一代表該位移速度之信號V，基於該辨識區域中C 0 最大變動之振幅，假如該速度係2之指數形式，其値可能譬如由0至7之八個整數之進位制所代表，及因此包含3 位元； -—代表該位移方向之信號D I ，由該最大變動之方向所推得，該D I値亦可能由佛里曼碼中値0至7之八値之一所代表，因此包含3位元： -一詳述該速度及方向之正確推斷結果之確認信號VL ，以便能夠區別一具有V=〇與DI=〇之有效輸出及由於一意外事件所導致之無輸出，該信號係爲1(有效輸出 )或0(無輸出）：因此，該VL只需一位元； - 有利的是，一時間常數信號C Ο，譬如包含3位元；一（該3或4個信號V，DI，VL及亦可能有CO係藉著該空間處理單元17及其之相聯電子裝置所傳送）； - 一延遲視頻信號SR，其由該延遲單元1 8所延遲 1 6連續線之持續期間TR之輸入視頻信號S所構成，及因此在該1 7 X 1 7矩陣2 1中延遲該信號S之分配持續本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〆 .45 - ----------f-- /τ'- - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（43) 期間，以便在矩陣2 1中同時獲得該矩陣表示之一數位視頻信號，該信號之內容係可能淸楚顯示在一電視機或顯示器螢幕上； - 用單元19傳送三信號，亦即時鐘HP、行序列SL 及列序列S C信號。巢套式六角形矩陣（第8圖）或倒L形矩陣（第9圖 )可能替代第4及7圖中之巢套式長方形矩陣。於第8圖所示之情況中，該巢套式矩陣（只顯示最中心之矩陣M R 1與M R 2 )係皆集中在點M R 〇上，對應於第7圖中矩陣M3，Μ9之中心點（其中二進位信號係）。一六角形矩陣系統之優點係允許首先使用傾斜座標軸X a，ya ’及其次與相同側面分類形成三角形，以執行一等方性速度計算。第9圖之矩陣係由單行（Lu)及單列（cu)所構成 ’其由該中心位置MRU開始，其中假如發生一移動則該二信號DP及C0分別爲DP等於“1”及C0增減1。如此可決定（相對）位移方向是否爲：一在X座標之方向中：該C0信號於列CU之所有位置 (方形）中係完全相同，及該二進位信號DP於行Lu之所有位置中等於1’由具有値COu之原點MRU上達至C0 等於含有C〇u + 1或_ 1之位置；一在y座標之方向中：該co信號係於行lu之所有位置 (方形）中完全相同，及該二進位信號DP於列Cu之所有位置中等於1 ，由具有値COu之原點MRu上達至C0等本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -46- --------\ν! (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部中央標準局員工消費合作社印策 A7 B7 五、發明説明（44) 於含有COu + 1或一 1之位置；一或最後相對X及y傾斜：MLU位置（方形）及於Cu 位置（方形）中該二進位信號DP等於1及CO等於C〇u ，藉著垂直於通過該二位置之線決定該斜率’其中該信號 C〇u改變一單位値，該D P信號總是等於1 ° 第9圖顯示該情況，其中DP = 1及C〇u於該二特定位置Lu3與Cu5改變一單位値，及指示對應之斜率Pp。於所有情況中，該位移速度係位置之一函數’其中 C 0改變一單位値。 .假如C0只於1^或〇11改變一單位，其對應於該C0 變動位置之値》假如C 0於L u之一位置中及於C u之一位置中改變一單位，該速度係正比於1^11^及£：31 (通過MRU垂直於Cu _LU之線與Cu— Lu之交點）間之距離。至今參考第1至9圖所述之系統係藉著一補助系統有利地補足，吾人將參考第1 1至1 6圖敘述該補助系統，其構成第1 0圖中所示之一整體系統2 2，首先表示第2 圖中之組合件1 1 a ，指出藉著組合件1 1 (接收進來之數位視頻信號S)傳送該V，D I ，VL，C與SR及合成F (HP，SL，SC)信號至組合件22a (傳送一合成之外送信號Z Η )。在第2，1 0及1 1圖中顯示該組合件1 1 a及 2 2 a間之連接線Ζ-Ζι，來自組合件1 1 a之輸出係沿著Ζ- ΖΓ連接至組合件2 2 a之輸入以傳送上述信號。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -47- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -;s'^ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7__五、發明説明（45 ) 由單元2 2 a所傳送及因此來自整體裝置2 2之輸出係由一合成信號Z Η所構成，而供給視頻攝影機1 3所監視場景1 3 a中該相對運動區域所需之資訊》連接至單元1 1 a輸出之補助單元2 2 a係以功能部件之型式舉例說明於第1 1圖中，記得該圖面係沿著線Z —Zi (上方部份）連接至第2圖沿著線Z — Z!(於第2 圖之下方部份）》第1 1圖之單元本質上係由一條帶圖成形及利用裝置所構成，及包括：一一微匯流線2 3，運送許多下文歷述之數位信號： - 六個條帶圖成形及處理部件或單元，參考2 4，2 5 ，26，27，28，29，各信號之條帶圖分別爲：延遲數位視頻SR、速度V、方向（佛里曼碼）D1、時間常數C0、第一軸X (m)及第二軸y (m)； — 六個線性結合部件或單元30’31，32，33’ 3 4，3 5，結合來自匯流線2 3之輸入，每一單元分別形成該六部件24，25 ’ 26 ’ 27 ’ 28 ’ 29之一確認信號Vi，V2，V3，V4，V5，V6’單元30係與24相聯，3 1係與25相聯’ 32係與26相聯’ 33係與27相聯，34係與28相聯及35係與29相聯：一一移動區域部件或單元3 6，對等於來自該X (m) 及y(m)軸部件28及29之輸出；及一一數據線改變部件或單元37 ’接收X (m)及y ( (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) "

、1T 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _相· 經濟部中央椋準局員工消費合作社印製 A7 _B7______ 五、發明説明（46) m)軸方位信號x(m)。及y (m) ° ’以及源自第2及 4圖單元1 9之像素時鐘信號HP、行序列信號SL及列序列信號S C (這三信號係聚集在—起形成第2 ’ 4 1 0 及1 1圖中之F束群）’及分別形成送至單兀2 8及2 9 之X (m) 1及y (m) 1信號。單元24，25，26及27每一個送出SSR ’ SV，SD I ，SDO外送信號至匯流線23 ’反之單元 28及29每一個傳送一信號x (m) 2 ’ y (m) 2至移動區域單元3 6之二輸入，單元3 6結合來自單元2 8及 2 9之二信號及在匯流線2 3上傳送合成信號X y (m) ο 每一條帶圖成形及處理單元2 4至2 9之操作係相同的，首先由相聯線之線性結合單元3 0至3 5接收一確認信號Vi，V2，V3，V4，乂5或¥6，及其次接收欲處理之SR，V，DI ，CO，x(m)i或y(m)i信號當作輸入，且這是爲何只敘述該單元之一之操作’亦即敘述速度條帶圖V之成形及處理單元2 5當作一例子；其他類比單元24，26，27，28與29之唯一差別係所處理之變數，注意該六單元2 4至2 9之不同進來信號係皆爲數位信號，具有一類似結構及使該六單元操作。第1 2圖圖樣地代表位移速度區域V之條帶圖3 8及 3 9之包絡線（在第1 4圖中顯示該條帶圖包絡線3 8之諸如Cl，C2項），分別該X及y (第4圖17x17 項矩陣2 1之笛卡兒座標軸）；χΜ及yM分別代表該二包 —^1 -I - - I - - I— —I— 1^/ 私 1^1 In n —^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準·（ CNS ) A4規格（210X297公釐） -49- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _______£7____ 五、發明説明（47 ) 絡線3 8及3 9之最大値之X及y座標，反之該X軸之1 a 與1 b及該y軸之1。與1 代表重要或感興趣之速度範圍限制，la與lb係該條帶圖顯著部份之下限及1。與Id係其上限。該橫座標1 3與1 b之垂直線La與Lb及該縱座標1 c 與1 d之水平線匕^與匕^形成一長方形，其包圍該顯著速度（所有X及y方向）之交叉陰影區域4 0，一些具有較低速度之微小區域4 1存在接近該主要區域4 0，及將可忽略。因此，所有表現該具有最大參數變動區域之特徵係顯示在該條帶圖中，於該特別情況中爲速度V，並辨識該四限制1 a，lb，1 =與1 d及該二最大XM與yM之座標》部件2 5不斷地傳送有關V之資訊至該微匯流線2 3上。類似部件24，26及27分別在該微匯流線2 3上以相同方式不斷地傳送有關SR，D I及C0最大値區域之資訊。最後，類似部件2 8及2 9分別不斷傳送有關該 X (m) !及7 (m) !最大値區域之資訊至單元3 6，其分別結合該參考橫座標及縱座標X (m) 2與y (m) 2之資訊形成一合成信號xy (m) ’該合成信號係經由單元 3 6之輸出送至匯流線2 3上。最後，匯流線2 3傳送有關該區域包含SR，V， DI ，C0及xy (m)最大値之資訊，換言之即 X (m) 1及X (m) 2，以決定是否該視頻攝影機1 3所本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝五、發明説明（48) 觀察場景中有一移動區域，並局部化該區域及決定該位移速度及方向。於第1 1圖中，該匯流線2 3上現成可用之合成外送信號係表示爲ZH。上述信號ZH之成份，特別是V及 D I ，換言之即該移動區域之速度及方向，可能以數位或類比形式顯示，可能產生一光信號及/或一蜂鳴器，特別是假如該速度V超過一限制，或他們可藉著遠端應用之電纜、光纖或無線繼電器傳送至一控制單元，諸如第1圖中之單元1 0 a，該控制單元係位於接近或遠離根據本發明之裝置1 1。在逐一處理一整個圖幀及一圖幀中相聯之點之後，第 1 2圖中在匯流線2 3上方之單元部份係用於推論一外部整體値，以決定是否所觀察場景中有一相對運動區域，及假如有局部化之，及再者假如該區域係實際正移動，決定該位移之速度及方向。在觀察平面中沿著二未必正交（例如第1 5與1 6圖之應用）之方向X，y辨識該相對運動區域，及由第1 2圖中在匯流線2 3下方之單元部份所造成。吾人現將參考第1 2，1 3及1 4圖更詳細地敘述一條帶圖成形及處理部件，諸如2 5，及其相聯線性結合部件，諸如3 1之結構及操作。部件2 5 (第13圖）包含形成該條帶圖之一部份 2 5 a及形成該條帶圖分類機之一部份2 5 b，該二部份係在軟體控制下操作，該控制具體化成爲積體電路2 5 c 1^1 n i i 1^1 i I- .HI m m n /"- j (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 51 _ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製五、發明説明（49 ) 之—部份，該積體電路擷取該條帶圖之限制1 a，1 b ’ 1 c * 1 d ° 該分類機2 5 b，以及其他條帶圖形成及處理部件 24，26，27，28，29 (最後二部件係經由 X (m)及y (m)結合單元3 6 )之分類機傳送其輸出資訊至匯流線2 3，及經由該匯流線傳送至該線性結合單元31，因此由單元24，25’26’27，28’ 2 9中之所有分類機平行地接收資訊’及如同該資訊之一函數，可傳送或不傳送該確認信號乂2至單元2 5。使用軟體2 5 c，該分類機2 5 b決定各種類別（每一類別包含所考慮情況下之相同數目之速度値），而將定義諸如3 8或3 9之包絡線（第12圖）。第14圖顯示沿著X軸之連續類別CpCa，... Cnd，Cn，隨同其在分類機2 5 b中決定之速度V包絡線3 8。第1 5及1 6圖舉例說明取自該單元2 8及2 9所形成X (m)與y (m)條帶圖部份及組合於單元3 6中，以便獲得一斜率。例如，我們已考慮使用一設有數位輸出之視頻攝影機觀察一路面之情況，該攝影機與根據本發明之相聯裝置安裝於一車輛上。第15圖顯示該道路R左側路面88及右側路面Bd二者，以及藉著單元2 8所完成之投影Px相對X (m)與藉著單元2 9所完成之投影Py相對y (m)之斜率，斜率編 (諳先閱讀背面之注意事項再填ΪΪΤ本頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -52- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _B7___五、發明説明（5〇 ) 號譬如係由0至7 (使用一異於該佛里曼碼之慣例）。爲給予有關該右側B d之最佳精確性，換言之即有關該側面之各項指示（例如速度）之最大靈敏度，該投影Px應具有盡可能接近垂直MB d之最佳斜率P。之一斜率，及特別是第1 5圖所示圖示中之斜率5。因此該速度條帶圖之最大値將由單元2 8所決定之斜率5獲得（第1 1圖）。相同之理由適用於有關該投影Py斜率之左側Ββ，及因此由單元2 9採用該部份。組合最佳二斜率之單元3 6供給該二側面Bd及Ββ之最佳化資訊。第1 6圖舉例說明一應用，以決定投影Ρχ之最佳斜率 Ρ〇，用於令人滿意地驅動一車輛Vh，例如當在歐洲大陸之右側路面行駛時（情況a )，或當在英國之左側路面行駛時（情況b )，及fc後令人滿意地驅動一飛機V a，用於正確地著陸於一機場跑道之中間（情況c)。因此，爲輔助一陸地車輛（汽車、卡車）在一道路上之行駛或一航空器（飛機、太空梭）在接近一機場跑道之飛行，根據本發明之裝置另包含分別代表該路面或跑道左右側B d與B g之機制，及用可變斜率定位至少一座標軸之機制，以致其保持大約正交於該對應之側面（位置Po) » 迄今吾人集中在敘述藉著偵測一 D P = 1之地區以決定一區域於近乎靜止環境中實際位移之機制。爲決定一區域是否在一背景正運動（例如一故障車輛或高速公路上之一車禍）之環境中運動，必得關於DP=1之環境局部化 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -53- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（51 ) 該D P = 0區域所發生之相對狀況》顯然於該情況中，一區域之速度將爲零，且方向槪念將無意義。因此，1 7 a 中之計算將不同。根據本發明之裝置’假如其只用於決定一不動區域，可藉著刪除處理速度及方向之單元或部件簡化之，特別是部件25，26，31 ’ 32，及能減少來自單元11a 之輸出及至單元17之輸入數目。於根據本發明裝置之操作單元1 0 a中，可提供在一顯示器螢幕上顯示D P或C 0信號之條帶圖及/或値之機制。該S R信號，亦即該延遲之數位視頻信號，通常應用至一電視或顯示器螢幕1 0，以便本地或遠端地在該螢幕上顯示信號，同時發出一相對運動信號，以便證實該相對運動之本質。因此，當一相對位移區域已譬如藉著一視覺餐報器及/或蜂鳴器發出信號時，只需注視該電視或顯示器螢幕1 0。有用的是在該延遲數位視頻信號S R上賦予任意之色彩，以幫助在螢幕上辨識一相對運動區域，每一色彩或色階代表一運動速度及/或方向。參考第2，3，4，1 1及1 3圖已敘述之各種單元每一個係由一習知類型之電子電路所構成，特別是執行計算及/或比較或使用掃描信號之微處理器；記憶體；延遲單元；移位寄存器；於平面中形成線性條帶圖及聯合該類型條帶圖之單元；及微匯流線》 (請先閱讀背面之注意事項再填^',5本頁)

*1T 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -54- A7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製五、發明説明（52) 以分開之單元1 1 a或2 2 a或以1 1 a及2 2 ·3所構成之組合件2 2型式之電子電路結合，可用二極小積體電路或單一極小積體電路完成，該積體電路具有i 〇毫米 X 1 0毫米等級之尺寸，例如使用0 . 7微米技術，該二互連積體單元或該單一積體電路之組合係經由其輸入連接至一視頻攝影機或其他觀察裝置之數位視頻輸出，及經由其輸出連接至一或數個本地或遠端之利用裝置。於一變體中，假如只使用單元1 1 a中之簡化裝置，最好呈單一積體電路形式之裝置係放置於該數位輸出及一或數個本地或遠端之利用裝置之間。吾人現將舉例說明，該範例絕非根據本發明裝置之額外應用之限制，特別是根據第1及1 0圖之裝置，換言之即根據第2及1 1圖中所示沿著線Z - Z 1連接之組合件。第1 7圖中所示之第一額外應用係由一人於一房間中運動，譬如於一視訊會議期間之自動成幀所構成。自動成幀可刪除該人到處走動之運動，增加具有一數位輸出之視頻攝影機所觀察人像之定義，及假如壓縮該數位視頻信號，亦可簡化該壓縮。第1 7圖顯示上述型式之一視頻攝影機1 3，其觀察該可到處走動之人P。來自該視頻攝影機之數位視頻信號 S係由電纜、光纖或無線繼電器傳送至一電視或顯示器螢幕1 0 b，但亦由根據本發明之裝置1 1所接收，及該裝置之ZH輸出作用於一單元4 2上，該單元4 2回應於由裝置1 1所接收有關人P之位置及運動之信號，而控制該 ^^^^1 nn— l ^^1 >#· · i. ;f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） · 55 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _^_B7____五、發明説明（53 ) 攝影機1 3之馬達4 3以引導攝影機之光軸朝向該人及特別朝向其面部，此控制係該人位置、運動之速度及方向之一函數，假如該人P向前或往後運動則可能改變該攝影機之變焦設定、焦距及/或對焦。亦可能控制舞台上一人（演員，歌手）身上一或多聚光燈之運動，根據本發明之裝置藉著改變該視頻攝影機之方位及控制該聚光燈之方向，譬如藉著每一聚光燈之一或二塊可旋轉之鏡片，即可將該人集中在該影像之中心。根據本發明裝置之另一應用範例係舉例說明在第1 8 圖中，其顯示攝影機1 3或其他觀察裝置輸出一數位視頻信號S至根據本發明之一裝置1 1。於該應用中，該攝影機1 3監視一部份高速公路（幹道）以便偵測一車輛之意外停止，特別是在堅硬之路肩上，或是否一汽車在碰撞之後停下來。因此，該情況之目的係決定是否一物體（車輛）於一運動環境中靜止，換言之局部化該1 7 X 1 7項矩陣2 1 中DP = 〇之區域。通常該攝影機1 3觀察一車流，產生具有速度及位移方向値之D P = 1反應。然而，假如一車輛停止，即將所觀察區域辨識爲一D P = 〇反應》一單元44接收ZH及SR，偵測一區域之事件，在此於ZH中DP = 〇及輸出一錯誤信號NL，該錯誤信號 N L首先開啓裝置4 5中之一蜂鳴器及/或一視覺警報器，及其次控制一開關4 6，該開關4 6施加該視頻信號S (或更確實地是該延遲視頻信號S R )在一電視或監視器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -56- 經濟部中央標準局^貝工消費合作社印繁 A7 B7五、發明説明（54 ) 螢幕1 〇上，俾能當發生一車輛停止或一碰撞時使由該蜂鳴器及/或視覺警報器所提醒之監督者觀察該高速公路，以便採取必要之措施，譬如依該停止車輛之駕駛員之反應而定。使用本發明，一監視站內之監督者可輕易地控制高速公路（或一主要道路）上之大多路段，而每一路段具有一攝影機1 3及根據本發明之一裝置1 1，來自每一裝置 1 1之ZH及SR輸出係藉著電纜' 光纖或無線繼電器傳送至有一共用單元4 4之單一管理站；假如有警報信號告知一事件或意外，及其罕有在不同位置同時發生數個事件及/或意外，故該觀察員只須注視著該螢幕1 0。特別是單元4 4可在其輸入包含一由各種組合件1 3 _ 1 1送出ZH (及SR)信號之旋轉式開關（未示出），組合件1 3 - 1 1係沿著該高速公路連續及循環地位於該部份單元44上，產生該NL信號》相同系統不只可偵測一車輛是否停止，或發生一碰撞造成車輛停止，而亦可偵測車流速度之減低（極慢之交通狀況），這是由於各種D=1區域中速度之減低，及反之偵測一車輛在很高速度下行進，而所觀察區域之速度隨後超過所允許之速限。最後，第1 9圖舉例說明本發明之另一應用，亦即人機相互作用，這是藉著在一區域S F內運動一手部Μ或更特別地是手指DG，而分解成一 C X及C y座標系之長方形。 SV . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 本紙張尺度適用中_國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐f -57- 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 B7 _五、發明説明（55 ) 一具有數位輸出之視頻攝影機13係與根據本發明第 1圖中所示之裝置1 1相聯，而可用於辨識一手部Μ與手指D G之運動；及能用於控制一電腦（例如類似一“滑鼠”）或控制一機器中之一些功能。譬如，該組合件1 3 -1 1可由一聾啞人士所利用，其使用基於手部運動之標準聾啞手語，以輸入字母與數字資料及因此輸入一文句至一電腦內，而不須使用普通之鍵盤；該操作顯然亦可由曾學習聾啞語言之可談話人士進行，然後允許將一文句輸入一電腦，而不須使用該鍵盤。該類型系統對時間變動不靈敏，且不需對該手勢之開始及結束發出精確信號。第2 0及2 1圖圖樣地舉例說明本發明之監視一汽車駕駛員之應用，假如駕駛員睡著則發出信號。於該情況中，視頻攝影機1 3係放置鄰接該車輛內側之車體，譬如於後視鏡上方，在此其能觀察該駕駛員》第一項操作係使該駕駛員成幀，其方式係與第1 7圖之應用相同。第2 0圖在視頻螢幕上圖樣地顯示該駕駛員之影像1 C。首先，消除沒用之左右部份（如該影像之水平交叉陰影部份所表示），如此限制該影像之中心部分於該二部份之間處理。然後，在該中心部份內，其足以監視第2 1圖之無陰影區域ΑΑ，而使該頭部成幀。根據本發明裝置所偵測之有趣位移包括該駕駛員之眨眼速率（由區域ΑΑ中之垂直運動發出信號），該速率在該駕駛員睡著之前正好改變》假如其眨眼速率或速度下降 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -58- 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 A7 B7五、發明説明（邱）至低於某一臨界値，則一蜂鳴器將發出聲音及喚醒該駕駛員。當需考慮一更廣範圍之位移速度時，第2 2圖顯示達到有限P位元數目之機制，該P位元代表時間常數C 0。莫雷特圖將用於該目的（看s .莫雷特於1 9 8 9年七月電機電子工程師學會之圖像分析及機器智慧會報第 6 7 4 - 6 9 3頁中之文章“多解析度信號分解理論”），其包括連續地將整個視頻影像分解成連續之半圖像，辨識爲 1 ，2，3，4，5，6，7。其造成只處理部份影像之壓縮。如此以p = 4，換言之即2P=16，吾人能在一更廣範圔內決定一速度。假如最初在整個影像之架構內，根據本發明之裝置指示該運動物體（以該術語之廣泛意義而言）之速度超過用時間常數2P= 1 6可決定之最大速度，所必要者係使用局部觀察之影像1，2，3，4 ...，直至在壓縮之後該運動物體之速度不超過該局部影像之圖幀內之最大速度。藉著子波利用該莫雷特成份之所必要者係於第1圖之圖形中插入一單元1 3A (第2 2圖中所示），以施行視頻信號壓縮。譬如，該單元可由“DV 6 0 1低成本多格式視頻碼”零件所構成，該零件係由一美國公司之類比裝置 (ANALOG DEVICES )所製成，並敘述在1 9 9 6年一月之“ADV 6 0 1初步數據單”中。第2圖顯示該類型 1 3 a之一選用壓縮單元。最後，於第2及3圖已顯示在一些微匯流線上運送之 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 29?公釐） •59- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製五、發明説明（57) 位元數（1 ，3 (假如P = 3) ，8，15)，當其處理一減少數目之位元時以實例解說各種功能部件之可能尺寸節省。非常清楚的是本發明能偵測由諸如視頻攝影機之光電裝置所觀察場景中之一相對運動，該裝置以連續圖幀所構成之數位視頻信號形式傳送觀察之場景，該圖幀本身係由連續之線所構成，該線係由連續之像素所構成，分析該數位信號以便辨識一相對位移之區域，假如該區域係實際關於一近乎靜止環境運動，則指示該位移之速度及方向。根據本發明裝置所已知者可決定一物體（以該術語之最廣泛意義而言）之方向及位移速度，機制可能與其結合，及使用該二參數在一給定瞬間推論該物體之未來位置，及預先在未來位置之方向中導引該輸入視頻攝影機1 3。注意用根據本發明裝置所獲得之結果絕無需固定該攝影機，以致該攝影機及相聯裝置可安裝在陸地、空中或海上車輛上（例如第16圖中所示方法之實施例）。在等於N ( 1 0個對應連續圖幀之等級）之很短初始化設定時期後，根據本發明之裝置在每一圖幀結束之後即刻決定該相對位移參數，由於根據本發明計算之遞迴而在每一圖幀上實行該時間相依及空間處理。吾人已敘述根據本發明裝置之一較佳實施例及一些其應用。顯然地是該實施例及應用係用作非限制性之範例，及很多變體與改裝對該領域之專家將是明顯的，並可想像未偏離本發明之範圍，如以下之申請專利所定義者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -60- 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（58 ) 例如其可能提供第2圖單元11輸出中所傳送信號之用法，而異於第1 1圖中所示者’卻未偏離本發明之範圍 0 如有關根據本發明—裝置之應用’其絕未受限於上述所舉例者。如此，一類似於第1 7圖之電路可與一 camescope或視頻攝影機直接相聯，以安定該電路而用於補償使用者之意外運動所造成之位移。將亦可能使用一個或最好數個根據本發明之裝置，而與一個或最好數個置於一建築房間中之具有數位視頻輸出之camescope或視頻攝影機相聯，以藉此系統創造一“聰明之房間”，其能偵測及局部化該房間內一或數人之存在及運動，爲安全或辨識目的分析該運動，及/或幫助完成工作，譬如於另一房間看護孩童或於一超級市場中旁觀顧客。已特別假設一視頻信號係與成雙之連續交織圖幀一起使用，特別於記憶體容量之討論期間，在根據本發明之裝置中處理成對之二圖幀。然而，其可能使用該二圖幀之一 (例如該奇數圖幀）以減少該記憶體容量，而亦減少獲得所需資訊之大約一半速度。亦將可能使用一視頻攝影機或另一觀察裝置，該裝置之數位輸出每一影像只包含一圖幀〇於一些應用中，可能聯合專門之感測器與根據本發明之裝置，譬如一或數個加速度感測器，而能處理額外之位移參數。明顯的是本發明未受限於所述之特別實施例或應用， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -61 - A7 B7 五、發明説明（59 ) 但亦包括含有本發明一般定義部份之所有變體及修正 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 -62- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims

六、申請專利範圍附件Z:第87101456號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國8·8年丨丨月修正 1.—種用來辨識在一輸入訊號中之相對運動的方法，該輸入訊號包含連續的圖禎，每一圖禎包含連續的像素，該方法包含：對於該輸入訊號的.每一像素而言，使用該像素的時間常數來對該輸入訊號實施平滑處理，藉以產生一平滑的輸入訊號；對於在該經過平滑化的輸入、訊號中之每一像素決定一二進位値，其對應於該像素在目前的圖禎與先前之經過平滑化之輸入圖禎之間在振幅上之顯著的變化，及該變化的震幅：使用一已知像素之顯著的.變化來修改將被使用於該輸入訊號之後續圖禎的平滑化處理中之該像素的時間常數；對於該轉入訊號的每一特定的像素而言，形成一第一矩陣其包含與此特定的像素特別相關的圖禎之像素的次組群的二進位數値，及一第二矩陣其包含與此特定的像素特別相關的圖禎之像素的次組群的振幅變化；及決定在該第一矩陣中是否該特定的像素及沿著一相關於該特定的像素之經排定的方向的像素具有一代表顯著的 -變化之一特定數値的二進位値，及對於該等像素而言，決定在該第二矩陣中是否沿著相關於該特定的像素被排定之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公£ ) (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) •fM-i ! I — I 訂.！ •線經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製

六、申請專利範圍附件Z:第87101456號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國8·8年丨丨月修正 1.—種用來辨識在一輸入訊號中之相對運動的方法，該輸入訊號包含連續的圖禎，每一圖禎包含連續的像素，該方法包含：對於該輸入訊號的.每一像素而言，使用該像素的時間常數來對該輸入訊號實施平滑處理，藉以產生一平滑的輸入訊號；對於在該經過平滑化的輸入、訊號中之每一像素決定一二進位値，其對應於該像素在目前的圖禎與先前之經過平滑化之輸入圖禎之間在振幅上之顯著的變化，及該變化的震幅：使用一已知像素之顯著的.變化來修改將被使用於該輸入訊號之後續圖禎的平滑化處理中之該像素的時間常數；對於該轉入訊號的每一特定的像素而言，形成一第一矩陣其包含與此特定的像素特別相關的圖禎之像素的次組群的二進位數値，及一第二矩陣其包含與此特定的像素特別相關的圖禎之像素的次組群的振幅變化；及決定在該第一矩陣中是否該特定的像素及沿著一相關於該特定的像素之經排定的方向的像素具有一代表顯著的 -變化之一特定數値的二進位値，及對於該等像素而言，決定在該第二矩陣中是否沿著相關於該特定的像素被排定之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公£ ) (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) •fM-i ! I — I 訂.！ •線經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍方向上印該等像素的振幅以一種習知的方式變化，該習知的方式顯示該特定的像素及沿著相關於該特定的像素之該經排定的方向的該等像素的運動，及沿著該經排定的方向之該等像素之變化的振幅決定了該特定的像素及沿著相關於該特定的像素之該經排定的方向的該等像素的運動速度 0 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一及第二矩陣爲有著相同奇數行列之方形矩陣，且以該特定的像素爲中心。. · 3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該決定在該第一矩陣中是否該特定的像素及_沿著—相關於該特定的像素之經排定的方向的像素具有一代表顯著的變化之一特定數値的二進位値的步驟，及屬決定在該第二矩陣中是否沿著相關於該特定的像素被排定之方向上的該等像素的振幅以一種預定的規範變化的步驟施加以該特定的像.素爲該等像素的中心夕nx η巢套式矩陣，η爲奇數，至該第一及第二矩陣中，該方法進一步包括：決定該振幅訊號會沿著該特定的像素周圍的一經排定的方向變化之最小的巢套式矩陣。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一及第二矩陣爲以該特定的像素爲中心之六角形矩陣》 5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該決定在該第一矩哼中是否該特定的像素及沿著一相關於該特定的像素之經排定的方向的像素具有一代表顯著的變化之一特定本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •2- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) vk-------—訂.1!!·線 I . is 六、申請專利範圍粵値的二進位値的步驟，及該決定在該第二矩陣中是否沿著相關於聋特定的像素被排定之方向上的該等像素的振幅以一種預定的規範變化的步驟施加以該特定的像素爲該等像素的中心之大小有變把之巢套式六角形矩陣至該第一及第二矩陣中，該方法進一步包括：決定該振幅訊號會沿著該特定的像素周圍的一經排定的方向變化之最小的巢套式矩陣。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一及第二矩陣爲具有單行及單列之倒L形矩陣。 7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該決定在該第一矩陣中是否該特定的货素及沿著一相關於該特定的像素之經排定的方向的像素具有一代表顯著的變化之一特定數値的二進位値的步驟，及該決定在該第二矩陣中是否沿鲁相關於該特定的像素被排定之方向上的該等像素的振幅以一種預定的規範變化的步驟包含施加ηΧη巢套式矩陣，n 爲奇數，至該澤行及單列用以決定該振幅訊號會在一條具有最陡峭的斜率及一定量之直線上變化之最小的矩陣。 (8.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該該時間常，數爲2Ρ形式，該時間常數隨著Ρ的增、減而增減。 9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該該輸入訊號之整個圖禎之連續減少部分是使用幕雷特（Mall at)時標運算法則來加以考慮及提供與P値相相容之位質，速度及方向標示之這些部分之最大者被選取。 10. —種將一輸入訊號平滑化的方法，該輸入訊號包含本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -3 _ (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ---— — — — — 訂-！ II 線.！經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製六、申請專利範圍連續的圖禎，每一圖禎包含連續的像素，該方法包含：對於該輸入訊號的每一像素而言，i)使用一時間常數（ C0)來將該像素平滑化，藉此產生一經平滑化的像素値（L0) ii)決定在該像素與在前一圖禎中的相同像素之間是·否存在明顯的變化，及iii)根據一明顯變化的存在或不存在來修改將被使用於該輸入訊號之後續的圖禎中之該像素的平滑化中之時間常數（C0)。 11. 如申請專利範圍第ίο項所述之方法，其中： U)該決定一給定的像素是否有明顯的變化存在的步驟包含決定在該給定的像素値（PI)與在一經過平滑化办前一圖禎（LI)中之數値的差値的絕對値是否超過一門檻値（SE);及 (戶）該將輸入訊號平滑化的步驟包含，對於每一像素而言，i)根據在步驟（a)中所決定之一明顯變化的存在來修改 s.該像素的時間常數（CO)，及ii)用下面的公式來決定該像素之經平滑化的數値OLO): LO = LI + (PI-LI)/CO 12. 如申請專利範圍第11項所述之方法i其中該時間常數（CO)爲2P的形式，及其中P在AB>SE時被增加，及其中p在 AB>SE時被減少。 13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中P被增加或減少1。 14. 如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其更包含產生一輸出訊號的步驟，該輸出訊號包含每一像素的一二進位値（D〗）其代表一明顯的變化存在或不存在，及該時間常數本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- -----------Jr裝--------訂---------線 I (锖先«讀背面之注意事項再填寫本頁) I A8SC8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍的値（C0)。 15·如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該二進位値（DP)及時間常數値（C0)被儲存在一記憶體中，該記憶體被作成對應於圖禎尺寸的大小。 16.—種用來辨識在一輸入訊號的中之一在相對運動中的區域的方法，該輸入訊號包含連續的圖禎，每一圖禎包含連續的像素，該方法包含：產生一代表每一像素在目前的圖禎與前-；·圖禎之間在 • ' \ _ 量（magnitude)上存在有明顯的變化之第一矩陣；產生一代表每一像素在目前的®禎與前一圖禎之間之明顯變化的量之第二矩陣；建立一以一目前被考量的像素爲中心之第一移動矩陣並包含與該被考量的像素有空間關聯的像素於該第一移動矩陣內’該第一移動矩陣走過該第一矩陣用以考慮該目前的圖禎之每一像素；及決定在該第一矩陣中之該目前被考量的像素及每一個 —沿著一與該被考量的像素之經排定的方向有空間關聯的像素是否爲一代表有明顯的變化存在之特定的數値，如果是的話’則在該第一矩陣中建立一以該被考量的像素爲中心之第二桓庳’及決定在該第二矩陣中之沿著該與該被考量的像素之經排定的方向有空間I關聯的像素的震幅是否爲沿著該經排定的方向之移動的代表，沿著該經排定的方向之變化的震幅爲移動速度的代表，該第二矩陣的大小被改變 -用以與最能代表移動之矩陣大小一致。 I I · n 1 n 1 1« ϋ ϋ 1 ·1 ϋ 1 n ϋ I (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •5· A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製六、申請專利範圍 17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一及第二矩陣爲方形，及該第二矩陣的大小爲巢套式ηΧ η矩陣 ’ η爲奇數。. 18. 如申請專利範圍第π項所述之方法’其中該最能代表移動的矩陣爲一包含了代表沿著.與該被考量的像素相關之一經排定的方向移動之像素之最小的巢套式矩陣。 19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一及第二矩陣是從包含了六角形矩陣及倒L形矩陣的組群中所選取者。 20. —種用來辨識在一输入訊號的中之一在相對運動中的區域的速度的方法，該輸入乳號包含連續的圖禎，每一肩禎包含連續的像素〃該方法包含：' 對-於該輸入訊號的每一特定的像素而言.，形成一第一矩陣其包含代表由與該特定的像素有空間上相關連之圖禎的像素所組成的一像素次組中之該，素訊號的震幅在目前的圖禎與前一圖禎之間之一明顯的變化是否存在的二進位數値，及形成一第二矩陣其包含此變化的震幅；及決定在該第一矩陣中該特定的像素及沿著與該特定的像素相關之一經排定的方向的諸像素是否具有一代表明顯變化的·特定數値的二進位數値，及對於該等像素而言，決定在該第二矩陣中該等沿著#該特定的像素相關之一經排定的方向的.諸像素是否與該特定的像素相關之一經排定的方向的像素的震幅是否以一種代表該等像素的移動及該等像素係沿著$該特定的像素相關之一經排定的方向的習知本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注ΦΝΙ·項再填寫本頁) irk • — —II 訂·_! A8B8C8D8 六、申請專利範圍方式改變，沿著該排定的方向之改變的幅度決定了該特定像素的移動速度。 21.如申請專利範圍第20項所述之方法，其更包含：在決定每一像素的二進位數値之前，使用一時間常數對該輸入訊號的每一像素施以平滑化，藉此產生一經過平滑化的輸入訊號，決定該像素是否有明顯的振幅變化的存在是對該經過平滑化後之輸入訊號的每一像素實施的；及使用一給定像素之該存在的明顯變化來修改該將被用來對該輸入訊號的後續圖禎加以平滑化之該像素的時間常數。 2 2. =種用來辨識在一輸入訊號中之相對運動的設備，該輸入訊號包含連續的圖禎，每一圖禎包含連續的像素，該設備包含：使用該像素的時間常數來對該輸入訊號實施平滑處理，藉以產生一平滑的輸入訊號的機構；用來對於在該經過平滑化的輸入訊號中之每一像素決定一二進位値其對應於該像素在目前的圖禎與先前之經過. 平滑化之輸入圖禎之間在振幅上之顯著的變化，及用來決定該變化的震幅的機構；使用一已.知像素之顯著的變化來修改將被使用於該輸 t 入訊號之後續圖禎的平滑化處理中之該像素的時間常數的機構；用來形成一第一矩陣其包含與此特定的像素特別相關的.圖禎之像素的次組群的二進位數値，及用來一第二矩陣本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝訂---------線 I. 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製六、申請專利範圍其包含與此特定的像素特別相關的圖禎之像素的次組群的振幅變化的機構；及用來決定在該第一矩陣中的一特定區域，在該區域中每一像素的二進位數値爲代表顯著變化的特定數値，及對於此一特定區域而言，用來決定在該-第二矩陣中是否沿著相關於該特定的像素被排定之方向上的該等像素的振幅以 —«習和的方式變化的機構‘，.該習知的方式顯示該特定的像素及沿著相關於該特定的像素之該經排定的方向的該等像素的運動，及沿著相關於該特定的像素之該經排定的方向的該等像素的振幅變化決定了該像素的移動速度。 23. 如申請專利範圍第22項所述之設備，.其中該第一及第二矩陣爲有著相同奇數行列之方形矩陣，且以該特定的像素爲中心。 24. 如申請專利範圍第22項所述之設備，其中該第一及第二矩陣爲以該特定的像素爲中心之六角形矩陣。 25. 如申請專利範圍第22項所述之設備，其中該第一及第二矩陣爲具有單行及單列之倒L形矩陣。 •26.如申請專利範圍第22項所述之設備.，其中該時間常數爲2P形式，該時間常.數隨著P的增、減而增減。 27.—種將一輸入訊號平滑化的設備，該輸入訊號包含連續的圖禎’每一圖禎包含連續的像素，該設備包含： ^ ，使用一時間常數（C0)來將該像素平滑化，藉此產生一經平滑化的像素値（L0)的機構；及 ‘用來決定在該像素與在前一圖禎中的相同像素之間是本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8 - --------------------訂---------線ο— (锖先閲讀背面之注項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ____D8_ 六、申請專利範圍否存在明顯的變化，並根據一明顯變化的存在或不存在來改將被使用於該輸入訊號之後續的圖禎中之該像素的平滑化中之時間常數（co)之機構。 28.如申請專利範圍第27項所述之設備，其中：該決定一給定的像素是否有明顯的變化存在的機構包含決定在該給定的像素値（PI)與在一經過平滑化的前一圖禎 (LI)中之數値的差値的絕對値是否超過一門檻値（SE)的機構 :及該將輸入訊號平滑化的機構包含，對於每一像素而言，i)根據一明顯變化的存t在來修改該像素的時間常數（C0)的機構，及ii)用下面的公式來決定該像素之.經平滑化的數値（ L0)的機構： LO = LI + (PI-LI)/CO .29.如申請專利範圍第28項所述之設備，其中該時間常數（C0)爲2P的形式，及其中P在AB>SE時被增加，及其中P在 AB>SE時被減少。 30.如申請專利範圍第27項所述之設備，其更包含產生一輸出訊號的機構，該輸出訊號包含每一像素的一二進位 .値（DP)其代表一明顯的變化存在或不存在，及該時間常數. 的値（CO)。 3 1.如申請專利範圍第30項所述之設備，其中該二進位値（DP)及時間常數値（CO)被儲存在一記憶體中，該記憶體被作成對應於圖_尺寸的大小。 3 2. —種用來辨識在一輸入訊號的中之一在相對運動中 ------------i 裝--------訂---------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) > 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9 - A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍的區域的設備，該輸入訊號包含連續的圖禎，每一圖包含連續的像素，該設備包含：用來產生一代表每一像素在目前的圖禎與前一圖禎之間在量（magnitude)上存在有明顯的變化之第一矩陣的機構 1 用來產生一代表每一像素在目前的圖禎與前一圖禎之間之明顯變化的量之第二矩陣的機構； ' 用來建立一以一目前被考量的像素爲中心之第一移動矩陣並包含與該被考量的像素有空間關聯的像素於該第一移動矩陣內，該第一移動矩陣走過該第一矩陣用以考慮該目前的圖禎之每一像素的機構；孕用來決定在該第一矩陣中之該目前被考量的像素及每一個沿著一與該被考量的像素之經排定的方向有空間關聯的像素是否爲一代表有明顯的變化存在之特定的數値，如果是的話，則在該第一矩陣中建立一以該被考量的像素爲中心之第二矩陣，及用來決定在該第二矩陣中之沿著該與該被考量的像素之經排定的方向有空間關聯的像素的震幅是否爲沿著該經排定的方向之移動的代表的機構，沿著該 i 經排定的方向之變化的震幅爲移動速度的代表，該第二矩陣的大小被改變用以與最能代表移動之矩陣大小一致。 33. 如申請專利範圍第32項所述之設備，其中該第一及凍二矩陣爲方形，及該第二矩陣的大小爲巢套式nx η矩陣 ,η爲奇數。 34. 如申請專利範圍第33項所述之設備，其中該最能代 ------------- 裝--------訂---------線 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- A8 B8 C8 D6 六、申請專利範圍 •肩移動的矩陣爲一包含了代表沿著與該被考量的像素相關之一經排定的方向移動之像素之最小的巢套式矩陣. 35. 如申請專利範圍第32項所述之設備，其中該第一及第二矩陣是從包含了六角形矩陣及倒L形矩陣的組群中所選取者。 36. —種用來辨識在一輸入訊號的中之一在相對運動中的區域的速度的設備，該輸入訊號包含連續的圖禎，每— 圖禎包含連續的像素，該設備包含：用來爲該輸入訊號中之每一像素決定一二進位數値，該二進位數値對應於該像素訊號的震幅在目前的圖禎與前 —圖禎之間之一明顯的變化的存在，及用來決定該變化的幅度之機構； /對於該輸入訊號的每一特定的像素而言，用來形成一第一矩陣其包含代表由與該特定的像素有空間上相關連之圖禎的像素所組成的一像素次組中之二進位數値，及用來形成一第二矩陣其包含與該特定的像素有空間上相關連之圖禎的像素所組成的一像素次組中之此變化的幅度；及用來決定在該第一矩陣中，對於該特定的像素及沿著與該特定的像素相關之一經排定的方向的其它像素而言，每一像、素的二進位數値是否爲代表明顯變化的一特定數値货二進位數値，及用來決定在該第二矩陣中沿著與該特定的像素相關之一經排定的方向的震幅是否以一種代表該像素及其它像素的移動之習知方式在改變，沿著該排定的方向之改變的幅度決定了該特定像素的移動速度。本城張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先Μ讀背面之注$項再填寫本頁) --------訂.1 — — — — — — — 線 ! 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 -11 - A8明 SD8 /、、申請專利範圍 37.如申請專利範圔第36項所述之設備，其更包含·· •用來在決定每一像素的二進位數値之前，使用一時間常數對該輸入訊號的每一像素施以平滑化的機構，該等二進位數値是對該經過平滑化後的像素實施的。 .38.如申請專利範圍第37項所述之設備，其更包含：使用一給定像素之該存在的明顯變化來修改該將被用來對該輸入訊號的後續圖禎加以平滑化之該像素的時間常數的機構。 n I I I I I I ^ I ”aJI I (請先《讀背面之注意事項再填寫本買) - 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) -12-