專利名稱：子像素級精度的運動感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)運動感知方法，特別是涉及一種用于光電鼠標中的 子像素級精度的運動感知方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，為一個光電鼠標的工作原理圖。發(fā)光二極管101發(fā)出光線， 通過透鏡102后，被工作表面103反射，透鏡104將包含工作表面信息的光 線匯集，進入運動感知裝置105成像。當光電鼠標移動時，其運動軌跡會被 記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。其中，每一幅圖像稱為一幀。所述的運動 感知裝置105計算出存儲的幀之間的相互關(guān)系，從而識別出光電鼠標的移動 并將該移動的數(shù)值輸出。
如圖2所示，是運動感知裝置105常用的計算像素移動的方法。 從某個起始位置開始，運動感知裝置105首先獲取一幅圖像，即參考幀。 在延遲一個預(yù)定的時間間隔之后，所述運動感知裝置105獲取下一幅圖像， 即采樣幀。
該方法通過計算采樣幀與參考幀的相關(guān)性，產(chǎn)生預(yù)測運動矢量。從而得 到像素的移動方向和移動距離。當對于采樣幀與參考幀進行相關(guān)性運算后發(fā) 現(xiàn)最高相關(guān)性時，如果采樣幀相對于參考幀移動至少0.5像素且至多1.5像素 時，計算結(jié)果為移動一個像素，如果采樣幀的移動超過相對于參考幀的預(yù)定 值，那么參考幀被更新為當前采樣幀，并且之后當進行下一采樣幀時將更新 的參考幀作為參考幀。
在上述方法中，移動的識別是以0.5像素為單位進行，光電鼠標的移動 只有在運動感知裝置105將參考幀更新后才能更新識別，隨后只有當光電鼠 標移動大約1.0像素后才會繼續(xù)對光電鼠標的移動進行識別。
因此，上述方法不能識別1.0像素以下，即子像素的移動，所以分辨率 受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有運動感知方法分辨率低的缺點，提高計算精度，本發(fā)明提 出一種子像素級精度的運動感知方法。通過該方法可以在傳感器特征不變的 情況下，有效地提高位移計算精度，進而改善光學(xué)鼠標的性能。
一種計算子像素級精度的運動感知方法，包括以下步驟利用光學(xué)傳感 器采集工作表面圖像，得到參考幀；延遲一定時間后再次采集工作表面圖像， 得到采樣幀；分別對參考幀和采樣幀做插值，得到插值參考幀和插值采樣幀; 計算參考幀和采樣幀的相關(guān)性，得到運動矢量MVA;計算插值參考幀和插值 采樣幀的相關(guān)性，得到插值運動矢量MVB;利用MVB對MVA進行修正補 償，得到輸出運動矢量MV;將MV/N，得到更精確的運動矢量。
其中，MV=N*MVA+MV。
其中，N取決與圖差插值算法，且NM。
因而，采用本發(fā)明的方法，可以得到子像素級精度的位移，在技術(shù)上有 較大進步，可以有效提高光學(xué)鼠標的定位精度和性能。
特別地，在利用運動感知傳感器的光電鼠標的位移值被減少1/N因數(shù)后 輸出到計算機時，光電鼠標的移動精度與現(xiàn)有技術(shù)相比可以提高N倍。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說 明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu) 點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實 現(xiàn)和獲得。
以下結(jié)合附圖介紹較佳實施例，對本發(fā)明提出的利用圖像插值提高運動 感知位移計算精度的方法和使用該方法的光學(xué)運動感知傳感器，加以詳細說 明。應(yīng)該指出的是，附圖的目的只是便于對本發(fā)明具體實施例的說明，不是 一種多余的敘述或是對本發(fā)明范圍的限制。


圖1為光電鼠標的工作原理圖。
圖2為常用的運動感知方法示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明計算子像素移動的方法示意圖。在上述附圖中，相同的標號表示具有相同、相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實施例方式
請參閱圖3所示，為根據(jù)本發(fā)明計算子像素移動的方法示意圖。
從某個起始位置301開始，光學(xué)傳感器獲取一幀圖像作為參考幀，即歩 驟302。該參考幀是由二維的光敏檢測器陣列得到的信號構(gòu)成，包含工作表 面的特征信息，如顏色、紋理、對比度、亮度、光滑度等。
在完成步驟302后，延遲特定時間，所述光學(xué)傳感器再獲取一幀圖像， 做為采樣幀，即步驟303。同所述參考幀一樣，采樣幀也是由二維光敏檢測 器得到的信號構(gòu)成，也包含工作表面的特征信息。
所述參考幀和所述采樣幀是在不同的時刻獲取的，如果光學(xué)傳感器在工 作表面發(fā)生了移動，那么采樣幀相對于參考幀發(fā)生了平移。
進而進入步驟304和步驟305，計算所述采樣幀和所述參考幀之間的相 關(guān)。通過相關(guān)性運算，求出運動矢量MVA。 MVA代表了采樣幀相對于參考 幀位移的大小以及方向。
同時，在步驟306和步驟307中，分別對所述參考幀和所述釆樣幀進行 圖像插值，得到插值參考幀和插值采樣幀。
在步驟308中，以運動矢量MVA的終點為中心，X為運動最大步長，對 插值參考幀與插值采樣幀做相關(guān)性運算，求出運動矢量MVB。
在此實施例中，X選為1。
下一個歩驟309，利用MVB對MVA做修正補償，得到輸出運動矢量
MV，即步驟310。
其中，MV=NXMVA+MV， N取決與圖差插值算法，且NM。
在此實施例中，我們將N取2，即MV = 2XMVA+MVB。
特別地，在步驟309中，我們可以通過運動估值對運動矢量加以預(yù)測，
這樣可以減少運算次數(shù)，提高算法效率。
在歩驟311中，當輸出運動矢量MV大于預(yù)設(shè)值，則將當前采樣幀更新
為參考幀(步驟312)，反之，參考幀保持不變。
最后，在將運動感知傳感器的光學(xué)鼠標的移動值，即輸出運動矢量MV
6減少l/2因數(shù)，也就是MV/2，然后輸出到計算機，此時光電鼠標的移動精度 比現(xiàn)有技術(shù)相比可以提高2倍。
因此，根據(jù)本發(fā)明提供的運動感知方法，可以在傳感器特征不變的情況 下，有效提高光電鼠標的移動分辨率，進而改善光電鼠標的性能。
在本實施例中，我們?nèi)為2。實際上，可以根據(jù)開發(fā)人員的需要修改 插值算法，增大N的取值，得到更大尺寸的圖像，進而得到小于l/2像素的 位移。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是它們不是本發(fā)明范圍的局限 應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前 提下，所作出的若干改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種感知物體相對于表面的運動方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，獲取一幀圖像，并將其設(shè)定為參考幀；步驟2，延遲特定的時間，再獲取一幀圖像，并將其設(shè)定為采樣幀；步驟3，分別對所述參考幀和所述采樣幀進行插值，得到插值參考幀和插值采樣幀；步驟4，計算所述采樣幀與所述參考幀的相關(guān)，得到初始運動矢量；步驟5，計算所述插值采樣幀與所述插值參考幀的相關(guān)，得到插值運動矢量；步驟6，利用插值運動矢量和插值參數(shù)對初始運動矢量做修正補償，得到第一輸出運動矢量；步驟7，將第一運動矢量除以所述插值參數(shù)，得到第二輸出運動矢量，并輸出到計算機；以及步驟8，根據(jù)第一運動矢量和預(yù)設(shè)值，更新參考幀或保持參考幀不變。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述參考幀與所述采樣幀由二維光敏檢測器陣列得到的信號構(gòu)成，包含工作表面的特征信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟5中，以所述初始運動矢量的終點為中心，選取特定值為運動最大步長，計算所述插值采樣幀與所述插值參考幀的相關(guān)性，得到插值運動矢量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟6中，所述第一輸出運動矢量是利用所述插值運動矢量和插值參數(shù)對所述初始運動矢量做修正補償?shù)玫?，其修正方法為第一運動矢量二插值參數(shù)X初始運動矢量+插值運動矢量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于-插值參數(shù)取決于圖差插值算法，并且有插值參數(shù)>1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在步驟8中，當輸出運動矢量(MV)大于所述預(yù)設(shè)值時，將當前 采樣幀更新為參考幀，反之，參考幀保持不變。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在步驟6中，可以通過運動估值對第一輸出運動矢量加以預(yù)測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種子像素級精度的運動感知方法。該方法包括以下步驟采集工作表面的參考圖像(參考幀)和采樣圖像(采樣幀)；計算參考幀和采樣幀的相互關(guān)系獲得鼠標相對于該表面的運動矢量；對參考幀和采樣幀進行插值，得到插值參考幀和插值采樣幀；計算插值參考幀和插值采樣幀的相關(guān)性，從而對前面的運動矢量加以修正，得到子像素的運動。通過該方法可以在傳感器特征不變的情況下，有效地提高位移計算精度，進而改善光學(xué)鼠標的性能。
文檔編號G06F3/033GK101477412SQ20081011573
公開日2009年7月8日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者李志謙, 閆永慶 申請人:北京希格瑪和芯微電子技術(shù)有限公司