專利名稱：即時判斷擷取影像像素值異常的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種即時判斷擷取影像像素值異常的方法及系統，尤指一種于光學鼠標上即時判斷擷取影像像素值異常的方法及系統。
背景技術：
已知的光學鼠標具有一影像感應裝置，該影像感應裝置由復數個影像感應元件所組成，并利用該影像感應裝置所感應到的前后影像，來進行移動量偵測。而已知的應用光學鼠標的移動量偵測方法是以第一張影像的部分影像作為一搜尋區(qū)塊(search block)，并以該搜尋區(qū)塊與第二張影像在不同位置進行關聯性(correlation)計算。之后，根據所計算的關聯性大小找出絕對小值作為位移量。
圖1顯示于進行光學鼠標的位移量偵測方法時的影像的范例。如圖1中的標號130為第一張影像、圖1中的標號110為第二張影像、120為搜尋區(qū)塊，其中，第一張影像130及第二張影像110的大小為16*16的像素(pixel)，而搜尋區(qū)塊120的大小為8*8的像素，亦即搜尋區(qū)塊120為第一張影像130的中央部分8*8的影像，其中心點的位置以X表示。取出搜尋區(qū)塊120后，將搜尋區(qū)塊120朝著不同方向移動，并分別與第二張影像110計算關聯性。由于光學鼠標的位移量與操作者移動光學鼠標的速度有關，一般第一張影像130與第二張影像110相差不超過4個像素，故搜尋區(qū)塊120與第二張影像110計算關聯性時，將該搜尋區(qū)塊120中心點分別放置于第二張影像110中標示圓圈(○)的位置，再計算該搜尋區(qū)塊120與第二張影像110的關聯性。第二張影像110中標示圓圈(○)的位置共有81處，所以，該方法會產生81個關聯性數值C1～C81。根據關聯性數值C1～C81即可找出最有關聯性的點作為位移量。
然而，一般運用于光學鼠標的算法中，由于鼠標墊上的圖形式樣或污垢會對所擷取影像像素產生異常的值，該等像素的異常值在執(zhí)行移動向量估算時，會對估算出的移動向量產生誤差，而移動向量累積的誤差，會影響移動向量的準確度，故，已知的光學鼠標移動量的偵測方法仍有待改進的空間。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種即時判斷擷取影像像素值異常的方法及系統，以能增進移動向量估算時的準確度。
依據本發(fā)明的一特色，提出一種于光學鼠標中即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其判斷光學鼠標所擷取視頻數據流中的一張影像的品質，以決定該光學鼠標的移動量，該方法包含一擷取參考影像步驟、一擷取取樣影像步驟、一計算匹配值步驟、一計算平滑數步驟、一計算局部最小值的個數步驟及一影像優(yōu)質判斷步驟。該擷取參考影像步驟由該視頻數據流中擷取一張影像，作為參考影像；該擷取取樣影像步驟由該視頻數據流中擷取一張在該參考影像之后的影像，作為取樣影像；該計算匹配值步驟由該參考影像及該取樣影像，計算該取樣影像相對于該參考影像的可能移動向量的一組匹配值；該計算平滑數步驟，利用一濾波運算以計算每一匹配值的平滑數；該計算局部最小值的個數步驟，依據一第一法則計算該組匹配值中為局部最小值的匹配值個數；以及，該影像優(yōu)質判斷步驟，判斷該局部最小值的個數是否小于一第一臨界值，若是，則該取樣影像為優(yōu)質影像，由該組匹配值中找尋最小值，作為該取樣影像的移動向量。
依據本發(fā)明的另一特色，提出一種于光學鼠標中即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其判斷光學鼠標所擷取視頻數據流中的一張影像的品質，以決定該光學鼠標的移動量，該系統包含一光源、一像素陣列裝置、一模擬/數字轉換裝置及一控制裝置。該光源用以照亮一取樣平面；該像素陣列裝置由復數個感光元件所組成，以擷取該取樣平面，而形成該視頻數據流；該模擬/數字轉換裝置，耦合至該像素陣列裝置，以將該視頻數據流轉換成數字信號；該控制裝置耦合至該光源及該模擬/數字轉換裝置，用以控制該模擬/數字轉換裝置轉換的時序及該光源點亮的時序；其中，該控制裝置由該視頻數據流中擷取一張影像，作為參考影像，再由該視頻數據流中擷取一張在該參考影像之后的影像，作為取樣影像，然后，計算該取樣影像相對于該參考影像的可能移動向量的一組匹配值，再利用一濾波運算以計算每一匹配值的平滑數，依據一第一法則計算該組匹配值中為局部最小值的匹配值個數，以及，判斷該局部最小值的個數是否小于一第一臨界值，若是，則該取樣影像為優(yōu)質影像，由該組匹配值中找尋最小值，作為該取樣影像的移動向量。


圖1為已知的計算關聯性(correlation)的示意圖。
圖2為本發(fā)明即時判斷擷取影像像素值異常系統的方塊圖。
圖3為本發(fā)明即時判斷擷取影像像素值異常方法的流程圖。
圖4A為已知的光學鼠標在一鼠標墊上畫圓時所算出移動量的示意圖。
圖4B為本發(fā)明的光學鼠標在相同鼠標墊上畫圓時所算出移動量的示意圖。
圖5A為已知的光學鼠標在另一鼠標墊上畫圓時所算出移動量的示意圖。
圖5B為本發(fā)明的光學鼠標在另一鼠標墊上畫圓時所算出移動量的示意圖。
圖中符號說明第一張影像 130第二張影像 110搜尋區(qū)塊 120光源 210像素陣列裝置220
模擬/數字轉換裝置230控制裝置240具體實施方式
圖2為本發(fā)明的即時判斷擷取影像像素值異常的系統的方塊圖，其由圖1所示的視頻數據流中的第一張影像130及第二張影像110中，找尋第一張影像130中一搜尋區(qū)塊120在第二張影像110中相對應的移動向量時，判斷該第二張影像110是否為優(yōu)質影像，若為優(yōu)質影像，則輸出相對應的移動向量，若為非優(yōu)質影像，則輸出一預設的移動向量。該系統包含一光源210、一像素陣列裝置220(pixel array)、一模擬/數字轉換裝置230，以及一控制裝置240。
該光源210用以照亮一取樣平面，其較佳為一發(fā)光二極管。該像素陣列裝置220由復數個感光元件所組成，以擷取該取樣平面，而形成該視頻數據流。該模擬/數字轉換裝置230(Analogue to digitalconverter、ADC)耦合至該像素陣列裝置220，以將該視頻數據流轉換成數字信號。該控制裝置240耦合至該光源210及該模擬/數字轉換裝置230，用以控制該模擬/數字轉換裝置230轉換的時序及該光源210點亮的時序。
并請參照圖3所示為本發(fā)明的即時判斷擷取影像像素值異常的方法的流程圖，其由圖1所示的視頻數據流中的第一張影像130及第二張影像110中，找尋第一張影像130中一搜尋區(qū)塊120在第二張影像110中相對應的移動向量時，判斷該第二張影像110是否為優(yōu)質影像，若為優(yōu)質影像，則輸出相對應的移動向量，若為非優(yōu)質影像，則輸出一預設的移動向量。
如圖3所示，首先于步驟S305中，由該視頻數據流中擷取一張影像作為參考影像，于本實施例中擷取第一張影像130作為參考影像。于步驟S310中，由該視頻數據流中擷取一張在該參考影像之后的影像，作為取樣影像，于本實施例中擷取第二張影像110作為取樣影像。
于步驟S315中，計算該取樣影像相對于該參考影像的可能移動向量的一組匹配值，于本實施例中，該組匹配值C[i][j]計算方式亦如圖1所示，將該搜尋區(qū)塊120中心點分別放置于第二張影像110中標示圓圈(○)的位置，再計算該搜尋區(qū)塊120與第二張影像110的關聯性，第二張影像110中標示圓圈(○)的位置共有81處，所以，該方法會產生81個關聯性數值，故該組匹配值共有81個關聯性數值C[i][j]，其中1≤i≤9、1≤j≤9且i、j為整數。
步驟S320至步驟S335計算該組匹配值C[i][j]的平滑數及依據一第一法則計算該組匹配值C[i][j]中為局部最小值的匹配值個數。于步驟S320中，判斷該組匹配值C[i][j]是否均已計算完對應的平滑數，若判定均已計算完對應的平滑數，則執(zhí)行步驟S340，若判定尚有未計算的匹配值C[i][j]，則執(zhí)行步驟S325。
于步驟S325中，利用一濾波運算以計算每一匹配值C[i][j]的平滑數S[i][j]，該濾波運算一高通濾波處理，其將每一匹配值C[i][j]與其鄰近的匹配值與一高通矩陣進行內積而獲得一平滑數S[i][j]，當中，該高通矩陣為一3×3矩陣
，該n值為一小于0的常數，于本實施例中，該n值為-4。
于步驟S330中，判斷該平滑數S[i][j]是否大于一修正匹配值C’[i][j]，若是，則表示則該匹配值C[i][j]為一局部最小值，執(zhí)行步驟S335，將該局部最小值的個數加1(變量nLocal_min++)，若判定該平滑數S[i][j]不大于修正匹配值C’[i][j]，重回步驟S320。該第一法則將該匹配值C[i][j]乘上一修正數G，以獲得一對應的修正匹配值C’[i][j]，其中，該修正數G為大于0的常數，于本實施例中，該修正數為2。若該修正匹配值C’[i][j]小于對應的平滑數S[i][j]，則該匹配值C[i][j]為一局部最小值。
于步驟S340為一影像優(yōu)質判斷步驟，其判斷該局部最小值的個數(變量nLocal_min)是否小于一第一臨界值(T1)，若是，表示該取樣影像(第二張影像110)為優(yōu)質影像，則執(zhí)行步驟S345，將非優(yōu)質的取樣影像的個數歸0(nbad_image＝0)，由該組匹配值C[i][j]中找尋最小值，作為該取樣影像的移動向量(步驟S350)。
于步驟S340中，若判定該局部最小值的個數(變量nLocal_min)非小于該第一臨界值(T1)，則該取樣影像為非優(yōu)質影像，則執(zhí)行步驟S365。于步驟S365中，執(zhí)行一參考影像判斷步驟，其判斷非優(yōu)質影像的取樣影像的個數(變量nbad_image)是否小于一第二臨界值(T2)，若否，則表示該參考影像(第一張影像130)仍可為參考影像，則執(zhí)行步驟S370，將非優(yōu)質影像的取樣影像的個加1(nbad_image++)，并輸出一預設移動向量作為該取樣影像的移動向量(步驟S375)。
于步驟S355中，執(zhí)行步驟S350所產生的移動向量或驟S375所產生的移動向量作為該取樣影像的移動向量，并輸出該移動向量。
于步驟S360中，判斷該移動向量是否超過該參考影像邊界，若是，則表示該參考影像(第一張影像130)已無法作為參考影像，執(zhí)行一參考影像更新步驟(步驟S380)，其將現在的取樣影像設定為參考影像。若判定為否，則表示該參考影像(第一張影像130)仍可作為參考影像，重回步驟S310。
若步驟S365判定非優(yōu)質的取樣影像的個數(變量nbad_image)小于一第二臨界值(T2)，則表示該參考影像(第一張影像130)無法作為參考影像，執(zhí)行一參考影像更新步驟(步驟S380)。
已知光學鼠標的算法中，由于鼠標墊上的圖形式樣或污垢會對所擷取影像像素產生異常的值，進而影響移動向量的準確度，如圖4A所示，當以一已知的光學鼠標在一鼠標墊上畫圓時，由于前述的影響而造成光學鼠標實際所算出的移動量并非為一圓。圖4B為使用本發(fā)明技術的光學鼠標在同樣的鼠標墊上畫圓時，光學鼠標所算出的移動量。圖5A為已知的光學鼠標在另一鼠標墊上畫圓時，實際所算出的移動量，圖5B為使用本發(fā)明技術的光學鼠標分別在同樣的鼠標墊上畫圓時，光學鼠標所算出的移動量。比較圖4A及圖4B、圖5A及圖5B，本發(fā)明在前處理時，即判斷取樣影像是否為一優(yōu)質的取樣影像，故可增加取樣影像計算移動向量的準確度。
上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權利范圍自應以權利要求所述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求
1.一種即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其判斷光學鼠標所擷取視頻數據流中的一張影像的品質，以決定該光學鼠標的移動量，其特征在于，該方法包含一擷取參考影像步驟，由該視頻數據流中擷取一張影像，作為參考影像；一擷取取樣影像步驟，由該視頻數據流中擷取一張在該參考影像之后的影像，作為取樣影像；一計算匹配值步驟，由該參考影像及該取樣影像，計算該取樣影像相對于該參考影像的可能移動向量的一組匹配值；一計算平滑數步驟，利用一濾波運算以計算每一匹配值的平滑數；一計算局部最小值的個數步驟，依據一第一法則計算該組匹配值中為局部最小值的匹配值個數；以及一影像優(yōu)質判斷步驟，判斷該局部最小值的個數是否小于一第一臨界值，若是，則該取樣影像為優(yōu)質影像，由該組匹配值中找尋最小值，作為該取樣影像的移動向量。
2.如權利要求1所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，于該影像優(yōu)質判斷步驟中，若判定該局部最小值的個數非小于一第一臨界值，則該取樣影像為非優(yōu)質影像，則以一預設的向量作為該取樣影像的移動向量。
3.如權利要求2所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其更包含一參考影像更新步驟，其當非優(yōu)質取樣影像數目超過一第二臨界值時，則更新該參考影像。
4.如權利要求3所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該非優(yōu)質的取樣影像數目為連續(xù)的非優(yōu)質的取樣影像數目。
5.如權利要求3所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該更新該參考影像以一取樣影像替代該參考影像。
6.如權利要求1所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該第一法則將該匹配值乘上一修正數，以獲得一對應的修正匹配值，若該修正匹配值小于對應的平滑數，則該匹配值為一局部最小值。
7.如權利要求6所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該修正數為大于0的常數。
8.如權利要求7所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該修正數為2。
9.如權利要求1所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，于該計算平滑數步驟中，該濾波運算為一高通濾波處理。
10.如權利要求9所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該高通濾波處理將每一匹配值與其鄰近的匹配值與一高通矩陣進行內積而獲得一平滑數，當中，該高通矩陣為一3×3矩陣
。
11.如權利要求10所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該n值為一小于0的常數。
12.如權利要求11所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法，其中，該n值為-4。
13.一種即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其判斷光學鼠標所擷取視頻數據流中的一張影像的品質，以決定該光學鼠標的移動量，該系統包含一光源，其用以照亮一取樣平面；一像素陣列裝置，其由復數個感光元件所組成，以擷取該取樣平面，而形成該視頻數據流；一模擬/數字轉換裝置，耦合至該像素陣列裝置，以將該視頻數據流轉換成數字信號；及一控制裝置，耦合至該光源及該模擬/數字轉換裝置，用以控制該模擬/數字轉換裝置轉換的時序及該光源點亮的時序；其中，該控制裝置由該視頻數據流中擷取一張影像，作為參考影像，再由該視頻數據流中擷取一張在該參考影像之后的影像，作為取樣影像，然后，計算該取樣影像相對于該參考影像的可能移動向量的一組匹配值，再利用一濾波運算以計算每一匹配值的平滑數，依據一第一法則計算該組匹配值中為局部最小值的匹配值個數，以及，判斷該局部最小值的個數是否小于一第一臨界值，若是，則該取樣影像為優(yōu)質影像，由該組匹配值中找尋最小值，作為該取樣影像的移動向量。
14.如權利要求13所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，若該控制裝置判定該局部最小值的個數非小于一第一臨界值，則該取樣影像為非優(yōu)質影像，則以一預設的向量作為該取樣影像的移動向量。
15.如權利要求14所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，若該控制裝置判定非優(yōu)質的取樣影像數目超過一第二臨界值時，則更新該參考影像。
16.如權利要求15所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，該非優(yōu)質的取樣影像數目為連續(xù)的非優(yōu)質的取樣影像數目。
17.如權利要求15所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，該更新該參考影像以一取樣影像替代該參考影像。
18.如權利要求13所述的即時判斷擷取影像像素值異常的方法系統，其中，該第一法則將該匹配值乘上一修正數，以獲得一對應的修正匹配值，若該修正匹配值小于對應的平滑數，則該匹配值為一局部最小值。
19.如權利要求18所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，該修正數為大于0的常數。
20.如權利要求19所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，該修正數為2。
21.如權利要求13所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，于該濾波運算一高通濾波處理。
22.如權利要求21所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，該高通濾波處理將每一匹配值與其鄰近的匹配值與一高通矩陣進行內積而獲得一平滑數，當中，該高通矩陣為一3×3矩陣
。
23.如權利要求22所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，該n值為一小于0的常數。
24.如權利要求23所述的即時判斷擷取影像像素值異常的系統，其中，該n值為-4。
全文摘要
本發(fā)明關于一種于光學鼠標中即時判斷擷取影像像素值異常的方法及系統，其判斷光學鼠標所擷取視頻數據流中的一張影像的品質，以決定該光學鼠標的移動量。該方法包含一擷取參考影像步驟、一擷取取樣影像步驟、一計算匹配值步驟、一計算平滑數步驟、一計算局部最小值的個數步驟及一影像優(yōu)質判斷步驟，其在前處理時，即判斷所擷取影像像素的品質，當有像素值異常而不適合辨認時，即先行進行過濾及補償，以增加取樣影像計算移動向量的準確度。
文檔編號G06K9/00GK1716284SQ200410062040
公開日2006年1月4日 申請日期2004年6月28日 優(yōu)先權日2004年6月28日
發(fā)明者周澤安 申請人:凌陽科技股份有限公司