專利名稱:圖像匹配效果的評(píng)估方法
圖像匹配效果的評(píng)估方法技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種圖像匹配效果的評(píng)估方法,特別地,涉及一種用于光學(xué) 指示裝置中評(píng)估圖像匹配效果的方法。背景技術(shù):
光學(xué)指示裝置,如鼠標(biāo),是最為常用的人機(jī)接口設(shè)備之一。當(dāng)用戶在工 作表面上移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí),鼠標(biāo)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)感知裝置便感知此運(yùn)動(dòng),由此控制計(jì)算 機(jī)屏幕上的指針相應(yīng)移動(dòng)。現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)感知裝置一般包括一個(gè)光發(fā)射 裝置(如發(fā)光二極管)和一個(gè)光敏檢測(cè)器陣列,其中光敏檢測(cè)器陣列通常排 列成二維陣列,以感測(cè)鼠標(biāo)墊或桌面的特征,鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)位移的判斷主要是通 過(guò)計(jì)算新捕獲的采樣圖像(或稱"幀")和以前捕獲的參考圖像之間的相關(guān)性 來(lái)完成對(duì)運(yùn)動(dòng)方向及位移大小的確定,即為匹配過(guò)程,具體是在第一幀圖像 中選擇部分影像作為 一個(gè)參考?jí)K,之后將該參考?jí)K與第二幀圖像在不同的位 置進(jìn)行匹配計(jì)算,選擇出最佳的匹配位置,從而得到位移矢量,但是在實(shí)際 的使用中,可能因鼠標(biāo)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中抬離桌面致使未對(duì)準(zhǔn)焦距而使獲得的圖 像模糊,或在極其平滑的平面(如玻璃)上運(yùn)動(dòng)時(shí)亦會(huì)出現(xiàn)獲得的圖像模糊 而在匹配過(guò)程中出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤,從而計(jì)算得出的位移矢量并非是鼠標(biāo)實(shí)際的 位移,從而令與該鼠標(biāo)配合使用的屏幕上的光標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)異常。同時(shí), 因在進(jìn)行匹配過(guò)程中,如欲得到正確的計(jì)算結(jié)果,則第一幀圖像與第二幀圖 像必須在一定大小的重疊區(qū),而如果此二幀圖像重疊區(qū)太小,如此匹配時(shí)也 會(huì)出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤,也會(huì)出現(xiàn)上述的結(jié)果。因此實(shí)有必要提供一種方法,對(duì)匹 配效果進(jìn)行預(yù)先評(píng)估,從而確定匹配的結(jié)果是否正確,從而決定是否輸出與 位移對(duì)應(yīng)的信號(hào),以防止輸出的位移矢量不能正確反映該鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種圖像匹配效果的評(píng)估方法,其通過(guò)對(duì)匹配的效果進(jìn)行預(yù)先評(píng)估而避免現(xiàn)有技術(shù)中因匹配結(jié)果錯(cuò)誤而導(dǎo)致該光學(xué)指示裝置 輸出的位移不能正確反映此光學(xué)指示裝置的實(shí)際位移。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明圖像匹配效果的評(píng)估方法,用于計(jì)算機(jī)或視頻 系統(tǒng)指示裝置上,該指示裝置上設(shè)有光敏檢測(cè)器陣列及數(shù)據(jù)處理單元,該光 敏檢測(cè)器陣列用以光學(xué)感知外部物體的圖像,而數(shù)據(jù)處理單元對(duì)該光敏檢測(cè) 器陣列輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行處理從而感知物體的運(yùn)動(dòng),其中該方法包括如下步驟利用光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的兩幀圖像,分別形成參考幀與目標(biāo)幀;在參考幀中選擇一參考?jí)K,并在目標(biāo)幀中選取多個(gè)搜索塊,依次對(duì)參考?jí)K與每一個(gè)搜索塊進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,確定多個(gè)的匹配誤差值; 通過(guò)比較,確定此多個(gè)匹配誤差值中的最小匹配誤差值; 計(jì)算上述最小匹配誤差值與該多個(gè)匹配誤差值的差值,然后把所有的差值的絕對(duì)值累積,得到差值累積值;將該多個(gè)匹配誤差值進(jìn)行累加,確定匹配誤差累積值; 經(jīng)判斷匹配誤差累積值不為0時(shí),取得差值累積值與匹配誤差累積值的比值,如匹配誤差累積值為O,則令比值為0;判斷比值是否大于 一 臨界值,如是則判斷匹配效果好,如否則判斷匹配效果差。依據(jù)上述主要特征,如匹配效果好,則輸出計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量,如否 則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量并立即替換參考幀,之后再采樣下一幀圖像。依據(jù)上述主要特征,該數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器,在開(kāi)始獲得圖像時(shí), 將計(jì)數(shù)器歸零,當(dāng)比值小于一臨界值時(shí),計(jì)數(shù)器累加l,之后判斷計(jì)數(shù)器值 是否小于一預(yù)定值,如是則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)位移并立即替換參考 幀,如否則強(qiáng)制令輸出的運(yùn)動(dòng)矢量為零或不輸出運(yùn)動(dòng)矢量。依據(jù)上述主要特征,計(jì)算相關(guān)性的方法是利用參考?jí)K矩陣和搜索塊矩陣 的差值矩陣,匹配誤差值為此差值矩陣的矩陣范數(shù),越小則表示參考?jí)K和搜 索塊的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明還提出另外一種圖像匹配效果的評(píng)估方法, 用于計(jì)算機(jī)或視頻系統(tǒng)指示裝置上,該指示裝置上設(shè)有光敏檢測(cè)器陣列及數(shù)據(jù)處理單元,該光敏檢測(cè)器陣列用以光學(xué)感知外部物體的圖像,而數(shù)據(jù)處理 單元對(duì)該光敏檢測(cè)器陣列輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行處理從而感知物體的運(yùn)動(dòng),其 中該方法包括如下步驟利用光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的兩幀圖像,分別形成參考幀與目標(biāo)幀;在參考幀中選擇一參考?jí)K,并在目標(biāo)幀中選取多個(gè)搜索塊,依次對(duì)參考?jí)K與每一個(gè)搜索塊進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,確定多個(gè)的匹配誤差值; 通過(guò)比較,確定此多個(gè)匹配誤差值中的最小匹配誤差值; 將該多個(gè)匹配誤差值進(jìn)行累加,確定匹配誤差累積值; 經(jīng)判斷匹配誤差累積值不為0時(shí),計(jì)算最小匹配誤差值與匹配誤差累積值的比值;判斷最小匹配誤差值與匹配誤差累積值的比值是否大于一臨界值,或匹 配誤差累積值為0,如最小匹配誤差值與匹配誤差累積值的比值大于一臨界 值,或匹配誤差累積值為O,則判斷匹配效果差,如否則判斷匹配效果佳。依據(jù)上述主要特征,如匹配效果好,則輸出計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量,如否 則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量并立即替換參考幀,之后再采樣下 一幀圖 像。依據(jù)上述主要特征,該數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器,在開(kāi)始獲得圖像時(shí), 將計(jì)數(shù)器歸零,當(dāng)某一次判斷匹配效果差時(shí),計(jì)數(shù)器累加l,之后判斷計(jì)數(shù) 器值是否小于一預(yù)定值,如是則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)位移并立即替換參 考幀,如否則強(qiáng)制令輸出的運(yùn)動(dòng)矢量為零或不輸出運(yùn)動(dòng)矢量。依據(jù)上述主要特征,計(jì)算相關(guān)性的方法是利用參考?jí)K矩陣和搜索塊矩陣 的差值矩陣,匹配誤差值為此差值矩陣的矩陣范數(shù),越小則表示參考?jí)K和搜 索塊的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明對(duì)匹配的效果進(jìn)行預(yù)先評(píng)估,確定匹配的 結(jié)果是否正確,從而決定是否輸出與位移對(duì)應(yīng)的信號(hào)或更換參考幀,以防止 輸出的位移矢量不能正確反映該鼠標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)。
圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖;圖2為采用13個(gè)搜索塊時(shí),在正常狀況下各個(gè)搜索塊的匹配誤差的分布示意圖;圖3為采用13個(gè)搜索塊時(shí),在非正常狀況下各個(gè)搜索塊的匹配誤差的 分布示意圖。實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖l所示,本發(fā)明圖像匹配效果的評(píng)估方法,用于計(jì)算機(jī)或視頻 系統(tǒng)指示裝置上,該指示裝置上設(shè)有光敏檢測(cè)器陣列及數(shù)據(jù)處理單元,該光 敏檢測(cè)器陣列用以光學(xué)感知外部物體的圖像,而數(shù)據(jù)處理單元對(duì)該光敏檢測(cè) 器陣列輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行處理從而感知物體的運(yùn)動(dòng),并且該數(shù)據(jù)處理單元 內(nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器,其中該方法包括如下步驟利用光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的幀圖像,形成參考幀,并令計(jì)數(shù)器 歸零,即S01;利用光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的第二幀圖像,形成目標(biāo)幀,即S02;在參考幀中選擇一參考?jí)K,并在目標(biāo)幀中選取多個(gè)搜索塊,依次對(duì)參考 塊與每一個(gè)搜索塊進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,即correlation,確定多個(gè)的匹配誤差值, 并通過(guò)比較,確定此多個(gè)匹配誤差值中的最小匹配誤差值min,其中計(jì)算相 關(guān)性的方法是利用參考?jí)K矩陣和搜索塊矩陣的差值矩陣,利用矩陣范數(shù)計(jì)算 兩個(gè)矩陣的距離,匹配誤差值為此差值矩陣的矩陣范數(shù),矩陣范數(shù)越小則表 示參考?jí)K和搜索塊的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng),即S03;計(jì)算上述最小匹配誤差值min與該多個(gè)(如N個(gè))匹配誤差值的差值, 然后把所有的差值的絕對(duì)值累積,得到差值累積值Diff,即S04;<formula>formula see original document page 7</formula>其中 ';1 ; 將該多個(gè)(如N個(gè))匹配誤差值進(jìn)行累加,確定匹配誤差累積值Sum, 即S05;其中 W ;判斷匹配誤差累積值Sum是否為0時(shí),即S06; 如匹配誤差累積值Sum為0,則令Dn為0,即S07; 如匹配誤差累積值Sum不為O,令Diff與Sum相比得到比值Dn,即S08; 判斷比值Dn是否大于一臨界值,即S09;如是,則判斷匹配效果佳,則輸出計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量,并令計(jì)數(shù)器歸零,即SIO,之后返回S02;如否,則判斷匹配效果差,計(jì)數(shù)器累加l,即Sll; 判斷計(jì)數(shù)器值是否小于一預(yù)定值,即S12;如是,則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量并立即替換參考幀,即S13,之 后返回S02;如否,則強(qiáng)制令輸出的運(yùn)動(dòng)矢量為零或不輸出運(yùn)動(dòng)矢量,即S14,之后 返回S02。請(qǐng)參閱圖2所示,為采用13個(gè)搜索塊時(shí),在正常狀況下各個(gè)搜索塊的 匹配誤差的分布示意圖,在13個(gè)搜索塊中,只有一個(gè)搜索塊跟參考?jí)K非常 吻合,而其它12個(gè)搜索塊都相差非常大,這樣我們就能很明確地判斷出該塊 為最匹配搜索塊,即表現(xiàn)為該最匹配搜索塊的匹配誤差遠(yuǎn)小于其它12個(gè)搜索 塊的匹配誤差值,如此最小匹配誤差值與該多個(gè)匹配誤差值的差值的絕對(duì)值 累積值Diff與匹配誤差累積值Sum的比值Dn相對(duì)大一些,而圖3所示的非 正常狀況下,即鼠標(biāo)可能是處于是抬起狀態(tài)或在玻璃平面上或參考幀與目標(biāo) 幀重疊區(qū)域過(guò)小,從而導(dǎo)致13個(gè)搜索塊的匹配誤差值均很接近,如此最小匹 配誤差值與該多個(gè)匹配誤差值的差值的絕對(duì)值累積值Diff與匹配誤差累積值 Sum的比值Dn非常小,如此便可判斷出匹配的效果較差,而令數(shù)據(jù)處理不 輸出位移矢量或更換參考幀,在實(shí)際中可設(shè)臨界值為0.125,大于這個(gè)臨界 值就表示匹配的效果比較理想,小于這個(gè)臨界值,則表示匹配的效果不理想, 并且此該臨界值由進(jìn)行匹配運(yùn)算中選取的搜索塊數(shù)量決定,并非固定為 0.125。在上述的實(shí)施例中,是以最小匹配誤差值與該多個(gè)匹配誤差值的差值的 絕對(duì)值累積值Diff與匹配誤差累積值Sum的比值Dn與臨界值比較判斷匹配 效果差還是好,同時(shí)亦也釆用最小匹配誤差與匹配誤差累積值Sum的比值判 斷匹配效果佳或差,其方法包括如下步驟利用光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的兩幀圖像,分別形成參考幀與目標(biāo)幀;在參考幀中選擇一參考?jí)K,并在目標(biāo)幀中選取多個(gè)搜索塊,依次對(duì)參考 塊與每 一 個(gè)搜索塊進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,確定多個(gè)的匹配誤差值; 通過(guò)比較,確定此多個(gè)匹配誤差值中的最小匹配誤差值;將該多個(gè)匹配誤差值進(jìn)行累加,確定匹配誤差累積值Sum;經(jīng)判斷匹配誤差累積值Sum不為0時(shí),計(jì)算最小匹配誤差值與匹配誤差 累積值Sum的比值;判斷最小匹配誤差值與匹配誤差累積值Sum的比值是否大于一臨界值, 或匹配誤差累積值Sum為0,如最小匹配誤差值與匹配誤差累積值Sum的比 值大于一臨界值,或匹配誤差累積值Sum為0,則判斷匹配效果差,如否則 判斷匹配效果佳。通過(guò)上述方法,如判斷匹配效果好,則輸出計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量,如否 則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量并立即替換參考幀,之后再采樣下一幀圖 像。另外,該數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器,在開(kāi)始獲得圖像時(shí),將計(jì)數(shù)器歸 零,當(dāng)某一次判斷匹配效果差時(shí),計(jì)數(shù)器累加l,之后判斷計(jì)數(shù)器值是否小 于一預(yù)定值,如是則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)位移并立即替換參考幀,如否 則強(qiáng)制令輸出的運(yùn)動(dòng)矢量為零或不輸出運(yùn)動(dòng)矢量。再者,上述計(jì)算相關(guān)性的方法是利用參考?jí)K矩陣和搜索塊矩陣的差值矩 陣,利用矩陣范數(shù)計(jì)算兩個(gè)矩陣的距離,越小則表示參考?jí)K和搜索塊的關(guān)聯(lián) 性越強(qiáng)。在上述二實(shí)施例中,在判斷計(jì)數(shù)器的值是否小于一預(yù)定值的過(guò)程中時(shí), 此預(yù)定值也是由指示裝置的設(shè)定值決定或由實(shí)驗(yàn)取得,通常可設(shè)定為5。上述實(shí)施例中圖2與圖3中是以13個(gè)搜索塊為例說(shuō)明,在其他的實(shí)施 方式中,亦可以9個(gè)或25個(gè)搜索塊進(jìn)行匹配運(yùn)算。雖然上面已經(jīng)揭示了本發(fā)明的具體實(shí)施方法,但是它們不是本發(fā)明范圍 的局限,其應(yīng)用領(lǐng)域也可擴(kuò)大至所有的指示設(shè)備。因此,熟知本技術(shù)領(lǐng)域的
權(quán)利要求
1.一種圖像匹配效果的評(píng)估方法,用于計(jì)算機(jī)或視頻系統(tǒng)指示裝置上,該指示裝置上設(shè)有光敏檢測(cè)器陣列及數(shù)據(jù)處理單元,該光敏檢測(cè)器陣列用以光學(xué)感知外部物體的圖像,而數(shù)據(jù)處理單元對(duì)該光敏檢測(cè)器陣列輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行處理從而感知物體的運(yùn)動(dòng),其中該方法包括如下步驟利用光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的兩幀圖像,分別形成參考幀與目標(biāo)幀;在參考幀中選擇一參考?jí)K,并在目標(biāo)幀中選取多個(gè)搜索塊,依次對(duì)參考?jí)K與每一個(gè)搜索塊進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,確定多個(gè)的匹配誤差值;通過(guò)比較,確定此多個(gè)匹配誤差值中的最小匹配誤差值;計(jì)算上述最小匹配誤差值與該多個(gè)匹配誤差值的差值,然后把所有的差值的絕對(duì)值累積,得到差值累積值;將該多個(gè)匹配誤差值進(jìn)行累加,確定匹配誤差累積值;經(jīng)判斷匹配誤差累積值不為0時(shí),取得差值累積值與匹配誤差累積值的比值,如匹配誤差累積值為0,則令比值為0;判斷比值是否大于一臨界值,如是則判斷匹配效果好,如否則判斷匹配效果差。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像匹配效果的評(píng)估方法,其特征在于如匹配 效果好,則輸出計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量,如否則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量 并立即替換參考幀,之后再采樣下一幀圖像。
3. 如權(quán)利要求1所述的圖像匹配效果的評(píng)估方法,其特征在于該數(shù)據(jù) 處理單元內(nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器,在開(kāi)始獲得圖像時(shí),將計(jì)數(shù)器歸零,當(dāng)比值小于一 臨界值時(shí),計(jì)數(shù)器累加l,之后判斷計(jì)數(shù)器值是否小于一預(yù)定值,如是則輸 出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)位移并立即替換參考幀,如否則強(qiáng)制令輸出的運(yùn)動(dòng)矢 量為零或不輸出運(yùn)動(dòng)矢量。
4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的圖像匹配效果的評(píng)估方法,其特征在于 計(jì)算相關(guān)性的方法是利用參考?jí)K矩陣和搜索塊矩陣的差值矩陣,匹配誤差值 為此差值矩陣的矩陣范數(shù),越小則表示參考?jí)K和搜索塊的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。
5. —種圖像匹配效果的評(píng)估方法,用于計(jì)算機(jī)或視頻系統(tǒng)指示裝置上, 該指示裝置上設(shè)有光敏檢測(cè)器陣列及數(shù)據(jù)處理單元,該光敏檢測(cè)器陣列用以光學(xué)感知外部物體的圖像,而數(shù)據(jù)處理單元對(duì)該光敏檢測(cè)器陣列輸出的圖像 信號(hào)進(jìn)行處理從而感知物體的運(yùn)動(dòng),其中該方法包括如下步驟利用光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的兩幀圖像,分別形成參考幀與目標(biāo)幀;在參考幀中選擇一參考?jí)K,并在目標(biāo)幀中選取多個(gè)搜索塊,依次對(duì)參考 塊與每一個(gè)搜索塊進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,確定多個(gè)的匹配誤差值; 通過(guò)比較,確定此多個(gè)匹配誤差值中的最小匹配誤差值; 將該多個(gè)匹配誤差值進(jìn)行累加,確定匹配誤差累積值; 經(jīng)判斷匹配誤差累積值不為0時(shí),計(jì)算最小匹配誤差值與匹配誤差累積 值的比值;判斷最小匹配誤差值與匹配誤差累積值的比值是否大于一 臨界值,或匹 配誤差累積值為0,如最小匹配誤差值與匹配誤差累積值的比值大于一臨界 值,或匹配誤差累積值為0,則判斷匹配效果差,如否則判斷匹配效果佳。
6. 如權(quán)利要求5所述的圖像匹配效果的評(píng)估方法,其特征在于如匹配 效果好,則輸出計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量,如否則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)矢量 并立即替換參考幀,之后再釆樣下一幀圖像。
7. 如權(quán)利要求5所述的圖像匹配效果的評(píng)估方法,其特征在于該數(shù)據(jù) 處理單元內(nèi)設(shè)有計(jì)數(shù)器,在開(kāi)始獲得圖像時(shí),將計(jì)數(shù)器歸零,當(dāng)某一次判斷 匹配效果差時(shí),計(jì)數(shù)器累加l,之后判斷計(jì)數(shù)器值是否小于一預(yù)定值,如是 則輸出此次計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)位移并立即替換參考幀,如否則強(qiáng)制令輸出的運(yùn) 動(dòng)矢量為零或不輸出運(yùn)動(dòng)矢量。
8. 如權(quán)利要求5或6或7所述的圖像匹配效果的評(píng)估方法,其特征在于 計(jì)算相關(guān)性的方法是利用參考?jí)K矩陣和搜索塊矩陣的差值矩陣,匹配誤差值 為此差值矩陣的矩陣范數(shù),越小則表示參考?jí)K和搜索塊的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種圖像匹配效果的評(píng)估方法,用于計(jì)算機(jī)或視頻系統(tǒng)指示裝置上,其通過(guò)光敏檢測(cè)器陣列獲取外部物體的兩幀圖像形成參考幀與目標(biāo)幀,并在參考幀中選擇一參考?jí)K,并在目標(biāo)幀中選取多個(gè)搜索塊,依次對(duì)參考?jí)K與每一個(gè)搜索塊進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算,得到多個(gè)匹配誤差值,之后計(jì)算最小匹配誤差值占所有匹配誤差累積值的比例,如果該比例大于一臨界值,則判定匹配效果較差而不輸出位移矢量或更換參考幀。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101221476SQ20071017105
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
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