專利名稱：具有集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備的位移與傾斜檢測(cè)方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及允許用戶向便攜式自主設(shè)備的應(yīng)用輸入方向性指令的方法與 設(shè)備，并且更具體地、但是不限于涉及允許用戶利用圖像處理向具有有限計(jì) 算能力的便攜式自主設(shè)備的應(yīng)用輸入方向性指令的方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
復(fù)雜電子電路的快速小型化以及高清晰度顯示器的出現(xiàn)極大地增加基于 處理器的便攜式設(shè)備的數(shù)量與品種。此類設(shè)備包括手持式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、 傳呼機(jī)、以及其他便攜式通信與計(jì)算解決方案。另外，便攜式自主設(shè)備的處 理能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、通信速度、以及電池壽命繼續(xù)加速進(jìn)展。每個(gè)上述便攜式自主設(shè)備通常集成人機(jī)界面(畫I),其允許用戶控制其發(fā)揮功能。但是，必須將醒工調(diào)整到便攜式自主設(shè)備的小尺寸。傳統(tǒng)的MMI 為小型化的鍵盤或者小鍵盤，其允許用戶輸入具有文本表示的數(shù)據(jù)，例如電 話號(hào)碼、聯(lián)系人名稱、字處理內(nèi)容等等。小型化的鍵盤或者小鍵盤也可以用 作定點(diǎn)設(shè)備。某些便攜式自主設(shè)備除其文本輸入設(shè)備之外，還集成指定的定點(diǎn)設(shè)備。 例如，近來(lái)開發(fā)的移動(dòng)電話通常包括小操縱桿或者滾軸，其使用戶能夠搡作 便攜式自主設(shè)備。用戶可以利用定點(diǎn)設(shè)備，通過在連接到設(shè)備的顯示屏幕上 進(jìn)行選擇，來(lái)控制便攜式自主設(shè)備。例如，利用定點(diǎn)設(shè)備，用戶可以通過選 擇顯示屏幕上的垂直或者水平滾動(dòng)條，滾動(dòng)觀看區(qū)域。另一常用薩I為觸摸屏。例如，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)通常集成此類觸摸 屏與經(jīng)常存放在PDA旁邊或者之上的筆式定點(diǎn)設(shè)備。在使用時(shí)，將筆式定點(diǎn) 設(shè)備施加于PDA上的顯示區(qū)域，以使用戶能夠進(jìn)行選擇以及與PDA便攜式自 主設(shè)備進(jìn)行交互。高清晰LCD觸摸屏可以用于移動(dòng)電話與便攜式設(shè)備。使用 觸摸屏的缺點(diǎn)為其較高的價(jià)格以及有限的透明度，其會(huì)減少畫面品質(zhì)，尤其 對(duì)于當(dāng)代的高清晰L C D顯示器。近來(lái)，復(fù)雜電子器件的快速小型化與成本降低已經(jīng)導(dǎo)致了將圖像傳感器集成到基于處理器的便攜式自主設(shè)備。PDA、移動(dòng)電話、以及筆記本電腦集成 了用來(lái)捕獲靜止與視頻圖像的相機(jī)。這提高了移動(dòng)電話的市場(chǎng)潛力。集成圖像傳感器還允許用戶與基于處理器的便攜式設(shè)備交互。例如，已 知圖像傳感器的輸出可以用來(lái)計(jì)算對(duì)象的位移。但是，已知方法具有幾項(xiàng)限 制，因?yàn)槠湟蕾囉诟檲?chǎng)景的特定標(biāo)準(zhǔn)，并且這些方法可能不是可靠的、可 擴(kuò)展的、以及魯棒的。因此這些限制防止基于處理器的設(shè)備利用位移檢測(cè)處 理來(lái)執(zhí)行某些功能。另外，上述方法不利于對(duì)于具有有限計(jì)算資源的便攜式 自主設(shè)備的高效利用。因此，大家都認(rèn)識(shí)到需要一種沒有上述限制的、允許用戶輸入方向性指 令的基于處理器的便攜式設(shè)備，并且具有該基于處理器的便攜式設(shè)備是非常 有利的。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的 一 方面，提供了 一種具有集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備的位移檢測(cè)方法。該方法包括以下步驟a)從圖像傳感器接收當(dāng)前數(shù)字圖 像，當(dāng)前數(shù)字圖像顯示背景場(chǎng)景；b)選擇當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)的第一區(qū)域的位置； c)從圖像傳感器接收顯示背景場(chǎng)景的重疊部分的后來(lái)的數(shù)字圖像；d)識(shí)別 該后來(lái)的數(shù)字圖像內(nèi)匹配第一區(qū)域的第二區(qū)域的位置，該匹配使得第一區(qū)域 與第二區(qū)域顯示背景場(chǎng)景的近似相同的部分；以及d)根據(jù)第一區(qū)域與第二 區(qū)域之間的位移計(jì)算便攜式自主設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。優(yōu)選地，該位移檢測(cè)方法還包括重復(fù)步驟c)、 d)、以及e)的步驟f )。優(yōu)選地，第一區(qū)域?yàn)榕c第一當(dāng)前數(shù)字圖像同心的四邊形區(qū)域。優(yōu)選地，第 一 區(qū)域的定位將第 一 當(dāng)前數(shù)字圖像劃分為邊沿區(qū)域與主要區(qū)域。優(yōu)選地，根據(jù)第一當(dāng)前數(shù)字圖像中多個(gè)可能的第一區(qū)域的對(duì)比水平，進(jìn) 行步驟b)的選擇。優(yōu)選地，位移檢測(cè)方法還包括步驟a)與步驟b)之間的以下步驟根據(jù) 像素位置，調(diào)節(jié)當(dāng)前數(shù)字圖像的像素的亮度水平。優(yōu)選地，位移檢測(cè)方法還包括步驟a)之前的以下步驟使便攜式自主 設(shè)備操作者能夠輸入敏感度因數(shù)，并且根據(jù)敏感度因數(shù)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)向量。優(yōu)選地，根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟b)的識(shí)別i)根據(jù)來(lái)自第一區(qū)域的表示性信息的差異，分別評(píng)估多個(gè)候選區(qū)域的每一個(gè)的失真測(cè)度；以及ii)選 擇候選區(qū)域中的 一個(gè)作為匹配區(qū)域，所選候選匹配區(qū)域具有最低的失真測(cè)度。更優(yōu)選地，位移檢測(cè)方法還包括步驟i )與步驟ii )之間的以下步驟 評(píng)估運(yùn)動(dòng)向量的品質(zhì)水平，品質(zhì)水平根據(jù)失真測(cè)度確定。更優(yōu)選地，位移檢測(cè)方法還包括以下步驟指示運(yùn)動(dòng)向量的當(dāng)前品質(zhì)水平。更優(yōu)選地，位移檢測(cè)方法還包括存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)向量作為先前運(yùn)動(dòng)向量的步驟， 其中根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟e)的計(jì)算i)如果當(dāng)前品質(zhì)水平?jīng)]有超過預(yù)定 門限，則替換先前運(yùn)動(dòng)向量作為結(jié)果；以及H )如果當(dāng)前品質(zhì)水平超過預(yù)定 門限，則計(jì)算當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。更優(yōu)選地，如果當(dāng)前失真測(cè)度高于先前計(jì)算的失真測(cè)度，則停止步驟i) 中的評(píng)估。更優(yōu)選地，第一區(qū)域包括多個(gè)片區(qū)。更優(yōu)選地，在步驟ii)的選擇期間，按特定順序探查片區(qū)，特定順序根 據(jù)每個(gè)片區(qū)的像素的表示性信息的多樣性確定。更優(yōu)選地，在步驟ii)期間，按預(yù)定順序選擇多個(gè)候選匹配區(qū)域，其中預(yù)定順序根據(jù)候選匹配區(qū)域在后來(lái)的數(shù)字圖像上的位置坐標(biāo)安排。 優(yōu)選地，根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟b)的選擇 i)將當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)的部分劃分為多個(gè)片區(qū)；ii )分別識(shí)別多個(gè)片區(qū)中每一個(gè)片區(qū)內(nèi)的片區(qū)重點(diǎn)；以及iii )選擇片區(qū)重點(diǎn)作為第一區(qū)域。更優(yōu)選地，該部分為小于當(dāng)前數(shù)字圖像的四邊形區(qū)域，四邊形區(qū)域的中 心在當(dāng)前數(shù)字圖像的中心中。更優(yōu)選地，步驟i)的劃分將四邊形區(qū)域劃分為相同尺寸與形狀的片區(qū)。 更優(yōu)選地，根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟ii )的識(shí)別a)對(duì)于多個(gè)片區(qū)中的 每一個(gè)片區(qū)，分別評(píng)估多個(gè)可能的片區(qū)重點(diǎn)中的每一個(gè)片區(qū)重點(diǎn)的均勻性水 平，均勻性水平反映相關(guān)像素的表示性信息的多樣性；以及b)對(duì)于多個(gè)片 區(qū)中的每一個(gè)片區(qū)，分別選擇可能的片區(qū)重點(diǎn)中具有最低均勻性水平的一個(gè) 片區(qū)重點(diǎn)。更優(yōu)選地，評(píng)估通過以下進(jìn)行將相關(guān)片區(qū)重點(diǎn)的像素以及環(huán)繞帶像素 的表示性信息乘以恒定乘法因數(shù)組的恒定乘法因數(shù)，并且加和乘積，由此可以根據(jù)所有乘積值的和與零的接近程度，確定均勻性水平。優(yōu)選地，位移;險(xiǎn)測(cè)方法還包括在步驟d)與步驟e)之間，利用來(lái)自附 加圖像傳感器的附加流的順序數(shù)字圖像，執(zhí)行步驟a)到d),以生成附加識(shí) 別；并且其中根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟e): i )根據(jù)識(shí)別計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量；ii) 根據(jù)附加識(shí)別計(jì)算附加運(yùn)動(dòng)向量；以及Ui )根據(jù)附加運(yùn)動(dòng)向量與運(yùn)動(dòng)向量， 輸出空間運(yùn)動(dòng)向量供便攜式自主設(shè)備的至少 一個(gè)應(yīng)用使用。更優(yōu)選地，位移檢測(cè)方法還包括在步驟e)與步驟f)之間的步驟el): 存儲(chǔ)后來(lái)的數(shù)字圖像作為第 一 當(dāng)前數(shù)字圖像。優(yōu)選地，在傾斜便攜式自主設(shè)備期間，捕獲當(dāng)前的數(shù)字圖像與后來(lái)的數(shù) 字圖像。優(yōu)選地，位移檢測(cè)方法還包括以下步驟使用運(yùn)動(dòng)向量作為拍照的指示。 根據(jù)本發(fā)明的 一 方面，提供了 一種具有集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè) 備。每一個(gè)集成圖像傳感器使用戶能夠生成便攜式自主設(shè)備相對(duì)于背景的位 移的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量，便攜式自主設(shè)備包括圖像輸入設(shè)備，具有到至少一個(gè) 集成圖像傳感器的連接。圖像輸入設(shè)備用來(lái)從至少 一個(gè)圖像傳感器接收來(lái)自 具有背景表示性信息的當(dāng)前數(shù)字圖像的參考幀與樣本幀。該設(shè)備還包括匹配區(qū)域的位置。該設(shè)備還包括位移檢測(cè)模塊，用來(lái)根據(jù)參考區(qū)域以及匹配 區(qū)域的相對(duì)位置，生成便攜式自主設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。該設(shè)備還包括顯 示設(shè)備，用來(lái)根據(jù)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量生成顯示。優(yōu)選地，匹配區(qū)域模塊用來(lái)根據(jù)多個(gè)可能的第 一 區(qū)域的非均勻性水平， 選擇參考區(qū)域的位置，非均勻性水平從相應(yīng)可能的第 一 區(qū)域的像素值的均勻性導(dǎo)出。優(yōu)選地，至少一個(gè)集成圖像傳感器包括以下組中的一個(gè)互補(bǔ)金屬氧化 物半導(dǎo)體(CMO S )傳感器或者電荷耦合便攜式自主設(shè)備(CCD)傳感器。優(yōu)選地，便攜式自主設(shè)備為以下組中的一個(gè)手機(jī)、手持設(shè)備、以及基 于處理器的多功能便攜式自主設(shè)備。優(yōu)選地，圖像輸入設(shè)備具有到兩或多個(gè)集成圖像傳感器的連接，位移檢 測(cè)模塊用來(lái)根據(jù)兩或多個(gè)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量，生成表示便攜式自主設(shè)備在三維空 間中的移位的空間運(yùn)動(dòng)向量。優(yōu)選地，顯示設(shè)備用來(lái)通過應(yīng)用顯示分級(jí)菜單，并且其中當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量可由應(yīng)用用來(lái)導(dǎo)航通過分級(jí)菜單。優(yōu)選地，顯示設(shè)備用來(lái)顯示光標(biāo)，其中當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量用來(lái)發(fā)送光標(biāo)的導(dǎo) 航指令。優(yōu)選地，顯示設(shè)備用來(lái)顯示電話撥號(hào)盤，其中當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量用來(lái)發(fā)送對(duì) 電話撥號(hào)盤的操作指令。優(yōu)選地，便攜式自主設(shè)備還包括拍照模塊，其中當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量用來(lái)發(fā)送 對(duì)于拍照模塊的操作指令。更優(yōu)選地，拍照模塊被配置用來(lái)當(dāng)運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)信號(hào)指示對(duì)于預(yù)定時(shí)間量沒有檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)行拍照。除非另外定義，否則此處使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)都具有本領(lǐng)域技術(shù) 人員所題解的含義。此處提供的材料、方法、以及例子都只是說明性的而非 限定性的。本發(fā)明的方法與設(shè)備的實(shí)現(xiàn)涉及手動(dòng)地、自動(dòng)地、或者以其組合方式執(zhí) 行或者完成特定的所選任務(wù)或者步驟。另外，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的方法 與設(shè)備的實(shí)現(xiàn)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)與裝備，可以由硬件或者軟件在任何操作系統(tǒng)、任 何固件、或者其組合上實(shí)現(xiàn)幾個(gè)所選的步驟。例如，作為硬件，本發(fā)明的所 選步驟可以被實(shí)現(xiàn)為芯片或者電路。作為軟件，本發(fā)明的所選步驟可以被實(shí) 現(xiàn)為多個(gè)軟件指令，由使用任何適當(dāng)搡作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行。不論哪種情況， 本發(fā)明的設(shè)備與方法的所選步驟都可以被為由數(shù)據(jù)處理器(例如執(zhí)行多個(gè)指 令的計(jì)算平臺(tái))執(zhí)行。


以下僅通過例子參照附圖描述本發(fā)明。在詳細(xì)參照附圖時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)的論的目的，并且呈現(xiàn)這些細(xì)節(jié)以提供所認(rèn)為的最有用和容易理解的對(duì)于本發(fā) 明的原理與思路的描述的東西。在這一方面，沒有嘗試以對(duì)于本發(fā)明的基本 理解不必要的細(xì)節(jié)水平顯示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)性細(xì)節(jié)，附圖與說明書 一起使本領(lǐng)在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的對(duì)象位移檢測(cè)的方法的簡(jiǎn)化流程圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的參考幀與四邊形參考區(qū)域；圖3A為在特定周圍區(qū)域中由便攜式自主設(shè)備捕獲的參考幀與樣本幀； 圖3B為在圖3A的參考幀內(nèi)捕獲的周圍區(qū)域部分； 圖3C為在圖3A的樣本帕內(nèi)捕獲的周圍區(qū)域部分；圖3D為圖3A的四邊形參考區(qū)域與所選候選匹配區(qū)域的位置之間的偏差 的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示范性塊匹配處理的簡(jiǎn)化流程圖； 圖5顯示#4居本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、用來(lái)確定匹配候選匹配區(qū)域的順序 的螺旋搜索軌跡；圖6A為具有被劃分為具有片區(qū)重點(diǎn)的片區(qū)的四邊形參考區(qū)域的參考幀； 圖6B為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有四邊形參考區(qū)域的參考幀、以及具有相對(duì)于四邊形參考區(qū)域生成的示范性候選匹配區(qū)域的樣本幀；圖7A為被配置來(lái)乘以片區(qū)重點(diǎn)的像素與環(huán)繞帶像素的值的掩膜；圖7B為被配置來(lái)乘以片區(qū)重點(diǎn)的像素與環(huán)繞帶像素的值的另一掩膜；圖8為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、具有使用戶能夠輸入方向性指令的圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備的示意圖；圖9A為用于輸入控制信號(hào)以控制所顯示的光標(biāo)的移動(dòng)電話的位移的示范性示意圖；圖9B為用于導(dǎo)航通過所顯示的菜單的移動(dòng)電話的位移的示意圖；圖9C為用于提高其音量水平的移動(dòng)電話的位移的示意圖；圖9D為用于控制游戲應(yīng)用的移動(dòng)電話的位移的示意圖；圖9E為用于控制導(dǎo)航應(yīng)用的移動(dòng)電話的位移的示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、用于輸入控制信號(hào)以控制拍照模塊的移動(dòng)電話的位移的示范性示意圖；以及圖11為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、用于輸入控制信號(hào)以控制撥號(hào)模塊的移動(dòng)電話的位移的示范性示意圖。
具體實(shí)施方式
當(dāng)前實(shí)施例包括允許用戶通過移動(dòng)便攜式自主設(shè)備向該設(shè)備的應(yīng)用輸入 方向性指令的方法與設(shè)備，并且更具體地、但是不限于涉及使用收到的數(shù)字 圖像以向具有有限計(jì)算資源的設(shè)備輸入方向性指令的方法與設(shè)備。更一般地， 當(dāng)前實(shí)施例涉及從數(shù)字圖像生成表示設(shè)備的位移的運(yùn)動(dòng)向量，然后可以將該向量提供給設(shè)備上的操作系統(tǒng)或者應(yīng)用?？梢詤⒄崭綀D以及相關(guān)描述更好地理解根據(jù)本發(fā)明的裝置與方法的原理 與操作。在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)該理解本發(fā)明在其應(yīng) 用方面不限于在以下描述中列出的或者在附圖中顯示的結(jié)構(gòu)與安排的細(xì)節(jié)。 本發(fā)明可以具有其他實(shí)施例，或者可以各種方式實(shí)現(xiàn)。另外，應(yīng)該理解此處 使用的術(shù)語(yǔ)出于說明的目的，并且不應(yīng)該被理解為限定性的。本發(fā)明的一種 實(shí)施例為根據(jù)集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)信息來(lái)生成方向性指 令的方法。該方法包括幾個(gè)步驟。在第一步驟中，實(shí)時(shí)地從圖像傳感器接收 當(dāng)前數(shù)字圖像。數(shù)字圖像包括像素，每個(gè)像素都包括表示性信息。在接收當(dāng) 前數(shù)字圖像之后，在當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)選擇參考區(qū)域的位置。優(yōu)選地，該參考 區(qū)域表示圖像背景。在以后步驟中，接收另外的當(dāng)前數(shù)字圖像。然后識(shí)別該 另外的當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)的相應(yīng)匹配區(qū)域的位置。參考區(qū)域與匹配區(qū)域具有具 備類似表示性信息的相應(yīng)像素。在識(shí)別參考區(qū)域與匹配區(qū)域之后，如下所述， 根據(jù)參考區(qū)域相對(duì)于匹配區(qū)域的位置的變化，計(jì)算用于便攜式自主設(shè)備的一 或多個(gè)應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)向量。如下所述，該過程為循環(huán)的，并且可以用來(lái)輸出特 定便攜式自主設(shè)備任意給定時(shí)刻的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。在本發(fā)明的另 一 實(shí)施例中，提供了 一種具有圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備，該圖像傳感器使用戶能夠輸入方向性指令。該便攜式自主設(shè)備包括圖像輸入設(shè)備，具有到圖像傳感器的連接。圖像輸入設(shè)備從圖像傳感器接收當(dāng) 前幀與隨后幀。當(dāng)前幀與隨后幀被用做為便攜式自主設(shè)備其他模塊進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的基礎(chǔ)與參考。該便攜式自主設(shè)備還包括匹配模塊，其選擇當(dāng)前參考幀的邊界內(nèi)的參考區(qū)域的位置。然后，使用該匹配模塊來(lái)定位隨后的幀的 邊界內(nèi)要與隨后的帕的參考區(qū)域匹配的參考區(qū)域。然后，根據(jù)兩幀之間的位移或者位移，生成運(yùn)動(dòng)向量。位移或者位移模塊可以生成便攜式自主設(shè)備的 此類運(yùn)動(dòng)向量。應(yīng)該注意為了簡(jiǎn)潔，以后只使用術(shù)語(yǔ)"位移"，但是應(yīng)該理 解為也可替換為傾斜。根據(jù)參考區(qū)域與匹配區(qū)域的位置，生成運(yùn)動(dòng)向量。便攜式自主設(shè)備可以被理解為任意基于處理器的便攜式設(shè)備，例如移動(dòng) 電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、或者集成相機(jī)等成像設(shè)備的任何其他手持設(shè)備。主設(shè)備根據(jù)該設(shè)備位移輸入方向性指令的方法的流程圖。圖1顯示循環(huán)的四 步驟位移檢測(cè)處理，其用來(lái)輸出特定便攜式自主設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)向量。應(yīng)該理解運(yùn)動(dòng)向量可以為傾斜或者移動(dòng)設(shè)備的結(jié)果。因?yàn)閮A斜結(jié)合了 設(shè)備的視角的非線性變化，所以由傾斜引起的變化的復(fù)雜度在理論上高于由 線性位移引起的變化的復(fù)雜度。但是，當(dāng)使用以下描述的某些實(shí)施例時(shí)，復(fù) 雜度差異是可以忽略的。所示的位移檢測(cè)處理可以在集成一或多個(gè)圖像傳感器的各種便攜式自主 設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，位移檢測(cè)處理通過已經(jīng)集成了其他用途的圖像傳感器 的便攜式自主設(shè)備的薩I集成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用戶可以推動(dòng)指定按鈕或者其他畫I控件，以啟動(dòng)位移檢測(cè)處理5。該啟動(dòng)會(huì)激活集成圖像傳感器。便攜式自主設(shè)備的 計(jì)算單元實(shí)時(shí)地接收顯示周圍區(qū)域的所捕獲部分的數(shù)字圖像。應(yīng)該注意如 下所述，要分別探查每個(gè)收到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在步驟l期間，接收第一數(shù)字圖 像，并且將其存儲(chǔ)為當(dāng)前數(shù)字圖像。在隨后步驟中，如在7中所示，存儲(chǔ)后 續(xù)的數(shù)字圖像作為隨后的數(shù)字圖像。在步驟2期間，當(dāng)前數(shù)字圖像與隨后的 數(shù)字圖像用于計(jì)算便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量。在使用時(shí)，為了啟動(dòng)位移檢 測(cè)處理，捕獲周圍區(qū)域的兩個(gè)連續(xù)數(shù)字圖像。這兩個(gè)連續(xù)數(shù)字圖像被用做計(jì) 算運(yùn)動(dòng)向量的基礎(chǔ)。在隨后的步驟中，在3上，輸出運(yùn)動(dòng)向量用于應(yīng)用。在 隨后的步驟中，如4所示，隨后的數(shù)字圖像現(xiàn)在成為當(dāng)前數(shù)字圖像，以在隨 后循環(huán)步驟中(如6所示)計(jì)算便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量。位移檢測(cè)處理 是循環(huán)的，并且可以用來(lái)輸出特定便攜式自主設(shè)備在任意給定時(shí)刻的實(shí)時(shí)運(yùn)在步驟l期間，計(jì)算單元接收顯示部分周圍區(qū)域的數(shù)字圖像，并且將其存儲(chǔ) 作為當(dāng)前數(shù)字圖像。數(shù)字圖像包括多個(gè)像素，每個(gè)像素都包含表示性信息。 優(yōu)選地，表示性信息描迷數(shù)字圖像內(nèi)周圍區(qū)域相關(guān)部分的局部亮度與顏色。 可以使用多個(gè)不同種類的顏色坐標(biāo)中的任何一個(gè)來(lái)代表該表示性信息?？梢愿倪M(jìn)上述數(shù)字圖像的屬性，以提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的品質(zhì)。此類改進(jìn)可以 包括重定幀的尺寸，以及其他可能的修改，例如亮度與對(duì)比改進(jìn)，如下所述。一般用來(lái)捕獲此類圖像的圖像傳感器可以任何已知方式捕獲圖像，但是 一般以紅綠藍(lán)(RGB)顏色坐標(biāo)輸出數(shù)字圖像。但是，用來(lái)捕獲此類圖像的圖 像傳感器也可以YCbCr顏色坐標(biāo)、CIEL*a*b (CLELAB)顏色坐標(biāo)、或者任意 各種其他顏色坐標(biāo)輸出數(shù)字圖像，或者簡(jiǎn)單地輸出作為灰度。優(yōu)選地，為了減少運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)的計(jì)算復(fù)雜度，使用灰度數(shù)字圖像。一般地，灰度數(shù)字圖像的每個(gè)像素具有單個(gè)值。表面部位(face segment)的 每個(gè)像素的灰度可以使用一字節(jié)(0-255 )表示，分析此部位的計(jì)算復(fù)雜度低 于分析以RGB、 HSV、 CIELAB、 YCbCr或者任意其他顏色坐標(biāo)表示的部分的計(jì) 算復(fù)雜度。優(yōu)選地，為了允許使用灰度數(shù)字圖像的運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)處理，該方法包括 以下步驟將數(shù)字圖像的顏色坐標(biāo)，優(yōu)選為RGB,轉(zhuǎn)換為灰度顏色坐標(biāo)。所 轉(zhuǎn)換的顏色坐標(biāo)也可以由HSV、 CIELAB、 YCbCr或者任意其他顏色坐標(biāo)表示。 優(yōu)選地，通過使用表示彩色數(shù)字圖像的信道之一作為參考，生成灰度數(shù)字圖 像。例如，在RGB顏色坐標(biāo)中，R信道的值可以用來(lái)生成灰度數(shù)字圖像。優(yōu)選地，如果原來(lái)的數(shù)字圖像使用RGB顏色坐標(biāo)表示，則利用以下公式轉(zhuǎn)換原來(lái)數(shù)字圖像的像素值，以生成灰度數(shù)字圖像GS = 0.3R + 0.59G + 0.11B其中GS表示相關(guān)像素的新灰度值，R表示紅色，G表示綠色，B表示藍(lán)色。為了改進(jìn)運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)，可以進(jìn)一步處理灰度數(shù)字圖像。根據(jù)積累的知 識(shí)，已知由某些傳感器捕獲的數(shù)字圖像沒有準(zhǔn)確地反映所捕獲周圍區(qū)域部分 的亮度水平。所捕獲的數(shù)字圖像的邊沿一般會(huì)趨向于表示周圍區(qū)域相關(guān)部分 的不太精確的亮度。依賴于周圍區(qū)域亮度的此類不準(zhǔn)確表示的位移檢測(cè)處理 容易產(chǎn)生對(duì)于運(yùn)動(dòng)向量的誤計(jì)算。為了避免誤算運(yùn)動(dòng)向量'可以使用亮度變 化補(bǔ)償(BCC)掩膜。BCC掩膜用來(lái)轉(zhuǎn)換灰度數(shù)字圖像像素的表示值。每個(gè)像素被乘以其值根據(jù)所乘像素的位置確定的恒定乘法因數(shù)。因?yàn)榛叶葦?shù)字圖像中心處的像素的亮度水平優(yōu)選地不被增強(qiáng)，中心處的像素被乘以近似等于一的恒定乘法因數(shù)?；叶葦?shù)字圖像角落處的像素趨向于最容易產(chǎn)生其亮度水平的不希望的增加。因此，灰度數(shù)字圖像角落處的像素被乘以其值大于一的恒定乘法因數(shù)。來(lái)自灰度數(shù)字圖像其他處的像素被乘以從其與灰度數(shù)字圖像中心的距離導(dǎo)出的恒定乘法因數(shù)。優(yōu)選地，利用以下一組等式，轉(zhuǎn)換每個(gè)像素的值 Ce她r尸=1 C。7曹尸=1 + C=1 + C [(X - W/2)2 + (Y -H/2)2]/ [(W/2)2 + (H/2)2〗其中CenterP表示用來(lái)乘以灰度數(shù)字圖像中心處的像素的恒定乘法因數(shù)的值，CornerP表示用來(lái)乘以灰度數(shù)字圖像角落處的像素的恒定乘法因數(shù)的 值,MarP表示用來(lái)乘以灰度數(shù)字圖像其他區(qū)域處的像素的恒定乘法因數(shù)的值。 C表示恒定因數(shù)；(X, Y)表示灰度數(shù)字圖像上像素的坐標(biāo)；W與H分別表示 灰度數(shù)字圖像的寬度與高度。優(yōu)選地，C等于0.41。優(yōu)選地，為了減少在計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量期間將數(shù)字圖像的像素與BCC掩膜相 乘的計(jì)算復(fù)雜度，預(yù)先計(jì)算每個(gè)像素的恒定乘法因數(shù)，并且將其存儲(chǔ)在預(yù)定 矩陣中。如步驟2所示，估計(jì)便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量。根據(jù)所獲得的兩個(gè)連 續(xù)灰度數(shù)字圖像，計(jì)算估計(jì)值。使用較早的數(shù)字圖像作為參考幀，使用較晚 的數(shù)字圖像作為樣本幀?，F(xiàn)在參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2，其顯示參考幀100與四邊形參考區(qū) 域101。根據(jù)參考幀內(nèi)參考區(qū)域與在樣本幀內(nèi)識(shí)別的匹配區(qū)域的位置之間的 差異，計(jì)算便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量。根據(jù)表示參考幀內(nèi)參考區(qū)域與樣本 幀內(nèi)候選匹配區(qū)域之間相似度水平的相關(guān)值，選4奪匹配區(qū)域。每個(gè)候選匹配 區(qū)域的位置反映了便攜式自主設(shè)備的位置的可能變化。如下所述，根據(jù)參考 區(qū)域的位置與匹配區(qū)域的位置之間的差異，計(jì)算表示便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng) 的運(yùn)動(dòng)向量。然后可以傳送該運(yùn)動(dòng)向量用于便攜式自主設(shè)備的應(yīng)用。相應(yīng)地， 用戶可以操縱便攜式自主設(shè)備，以控制便攜式自主設(shè)備的不同應(yīng)用。為了計(jì)算相關(guān)值，由參考區(qū)域表示的周圍區(qū)域部分必須再次出現(xiàn)在樣本 幀中。但是，如果參考幀捕獲的周圍區(qū)域部分處于其邊沿102、 103,則便攜 式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致在樣本幀中缺少該周圍區(qū)域部分。由此，邊沿的 寬度定義了可以檢測(cè)的每?jī)蓚€(gè)連續(xù)幀之間的最大偏移。通過使用來(lái)自四邊形 參考區(qū)域101的像素，可以確保其在隨后的圖像中再次出現(xiàn)，只要幀之間的 運(yùn)動(dòng)不大于該最大偏移即可。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將四邊形參考區(qū)域101限定在參考幀100的 中心。優(yōu)選地，四邊形參考區(qū)域101小于參考幀100,并且位于其中心。四 邊形參考區(qū)域101用作為與來(lái)自樣本幀的候選匹配區(qū)域匹配的參考區(qū)域。在 四邊形參考區(qū)域101的邊界內(nèi)捕獲的周圍區(qū)域部分，相比于參考幀100邊沿 內(nèi)捕獲的周圍區(qū)域部分，更可能再次出現(xiàn)在樣本幀中。優(yōu)選地，預(yù)先定義四 邊形參考區(qū)域101的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，參考幀的長(zhǎng)度104、 105對(duì)邊沿的長(zhǎng)度 102、 103的比例在1: 0. 125與1: 0. 375之間。如上所述，在定義了四邊形參考區(qū)域101之后，在樣本幀的邊界內(nèi)確定具有相同尺寸的匹配區(qū)域?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3A、 3B、 3C、以及3D,其顯示由參考幀100與樣本幀204部 分捕獲與顯示的周圍區(qū)域。參考幀100與四邊形參考區(qū)域101類似于以上圖 2所示。但是，圖3A-3D還顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的樣本幀204、候選 匹配區(qū)域202、以及一組所捕獲的對(duì)象。如圖1的步驟2所示，當(dāng)前數(shù)字圖像與隨后的數(shù)字圖像用來(lái)計(jì)算便攜式 自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量501。優(yōu)選地，如上所述，所選擇的在當(dāng)前數(shù)字圖像中 捕獲的候選匹配區(qū)域202顯示了與由四邊形參考區(qū)域101顯示的、在先前數(shù) 字圖像中捕獲的周圍區(qū)域部分類似的周圍區(qū)域部分。根據(jù)四邊形參考區(qū)域101 與樣本幀的候選匹配區(qū)域的位置之間的偏差，計(jì)算便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量。圖3A顯示參考幀100與樣本幀204,其由便攜式自主設(shè)備捕獲，便攜式 自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向在標(biāo)號(hào)503處顯示。圖3B顯示在參考幀100中捕獲的周 圍區(qū)域部分。圖3C顯示在樣本幀204中捕獲的周圍區(qū)域部分。參考幀IOO與樣本幀204都來(lái)自于同一序列的數(shù)字圖像。幀具有相同的 尺寸，并且可以使用相同的坐標(biāo)系參照。優(yōu)選地，使用原點(diǎn)在幀的左上角的 坐標(biāo)系。如圖3B與圖3C所示，四邊形參考區(qū)域101與所選的候選匹配區(qū)域202 位于相對(duì)于所使用的坐標(biāo)系的原點(diǎn)的不同的坐標(biāo)上。圖3D顯示四邊形參考區(qū) 域101與所選的候選匹配區(qū)域202的位置之間的偏差504。偏差504反映了 與便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)的運(yùn)動(dòng)向量。優(yōu)選地，該偏差表示為一組 兩個(gè)數(shù)字(即Mx與My),其表示特定像素505 (其表示參考幀100中特定周 圍區(qū)域部分)與對(duì)應(yīng)像素506 (其表示樣本幀204中同一周圍區(qū)域部分)的 坐標(biāo)之間的差異。優(yōu)選地，為便攜式自主設(shè)備計(jì)算的運(yùn)動(dòng)向量為表示參考區(qū)域101與所選 的候選匹配區(qū)域202的位置之間的偏差的向量的逆反。如圖1的步驟3所示，運(yùn)動(dòng)向量用于便攜式自主設(shè)備的應(yīng)用。通過使用 此類運(yùn)動(dòng)向量，用戶可以移動(dòng)便攜式自主設(shè)備以生成對(duì)于便攜式自主設(shè)備的 一或多個(gè)應(yīng)用的方向性指令。位移檢測(cè)處理使用所檢測(cè)的便攜式自主設(shè)備的 運(yùn)動(dòng)，來(lái)確定被解釋作為方向性指令的運(yùn)動(dòng)向量。該方向性指令可以與便攜 式自主設(shè)備相聯(lián)的顯示屏幕上的光標(biāo)圖像的位移相關(guān)。優(yōu)選地，所計(jì)算的便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量反映便攜式自主設(shè)備在與 圖像傳感器平行的二維平面上的移動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輸出的運(yùn)動(dòng)向量為反映便攜式自主設(shè)備在三 維空間中的移動(dòng)的空間運(yùn)動(dòng)向量。為了生成空間運(yùn)動(dòng)向量，使用至少兩個(gè)圖 像傳感器，其被以非平行的方式耦合于便攜式自主設(shè)備。如上所述，使用每 個(gè)圖像傳感器來(lái)生成反映便攜式自主設(shè)備在二維平面中的移動(dòng)的線性運(yùn)動(dòng)向 量。因?yàn)榫€性運(yùn)動(dòng)向量位于不同的非平行的平面中，所以所生成的線性運(yùn)動(dòng) 向量相互不同，并且分別反映了該設(shè)備在不同的非平行的平面中的運(yùn)動(dòng)。優(yōu) 選地，通過結(jié)合反映便攜式自主設(shè)備在兩個(gè)非平行平面中的兩個(gè)線性運(yùn)動(dòng)向量(x、y')與(x、z')，確定設(shè)備的空間運(yùn)動(dòng)向量((x、y',z'))。應(yīng)該注 意這兩個(gè)線性運(yùn)動(dòng)向量中的每一個(gè)都包含關(guān)于便攜式自主設(shè)備沿軸(X，Y 或Z)的運(yùn)動(dòng)的信息。因此，可以容易地計(jì)算反映便攜式自主設(shè)備在三維空 間中的空間運(yùn)動(dòng)向量。優(yōu)選地，將兩個(gè)圖像傳感器以相互垂直的方式置于便 攜式自主設(shè)備的表面上。根據(jù)來(lái)反映其在兩個(gè)不同平面中的運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)運(yùn)動(dòng) 向量計(jì)算對(duì)象的空間運(yùn)動(dòng)向量是公知的，因此不在此處詳細(xì)描述。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將運(yùn)動(dòng)向量乘以敏感度因數(shù)。敏感度因數(shù)用 來(lái)強(qiáng)化或者減弱便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)用的影響?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4,其為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示范性塊匹配處理的流 程圖。如圖1的步驟3所示，輸出便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量用于便攜式自 主設(shè)備的應(yīng)用。為了計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量，必須識(shí)別樣本幀內(nèi)的匹配區(qū)域。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用塊匹配處理來(lái)選^^樣本幀內(nèi)的匹配區(qū)域。 優(yōu)選地，使用絕對(duì)差和(SAD)處理。SAD處理用來(lái)量化四邊形參考區(qū)域101 與樣本幀內(nèi)不同的候選匹配區(qū)域之間的相似度。量化的結(jié)果用來(lái)確定匹配區(qū) 域。在圖4中，在第一步驟中，如上所述，并且如400與401所示，接收參 考幀與樣本幀。隨后，如402所示，在參考幀的邊界內(nèi)限定至少一個(gè)參考區(qū)403所示，SAD處理評(píng)估候選匹配區(qū)域的失真測(cè)度。失真測(cè)度反映了相關(guān)候選 匹配區(qū)域與參考區(qū)域之間的相似度的水平。優(yōu)選地，根據(jù)以下公式定義用來(lái) 評(píng)估特定候選匹配區(qū)域與參考區(qū)域之間的失真測(cè)度的SAD處理的算法<formula>formula see original document page 20</formula>其中，Bw表示參考區(qū)域，B,表示候選匹配區(qū)域，(i, j)表示匹配像素 的坐標(biāo)，Pw與Pl分別表示沿匹配幀寬度與長(zhǎng)度的像素的數(shù)目。在SAD處理 的每次循環(huán)期間，通過計(jì)算參考區(qū)域像素值B^(i, j)與候選匹配區(qū)域相應(yīng)像 素B,(i, j)之間的差異，確定相關(guān)值。SAD處理的結(jié)果為所有像素的所計(jì) 算的相關(guān)值的和。所顯示的算法用來(lái)計(jì)算所有候選匹配區(qū)域的失真測(cè)度值。如404所示， 如下所述，只有對(duì)每個(gè)候選匹配區(qū)域利用SAD處理進(jìn)行了評(píng)估或者將其識(shí)別 為不適合作為匹配區(qū)域之后，才選擇具有最低失真測(cè)度值的候選匹配區(qū)域。如果L與W為邊沿尺寸(圖2中的102、103 ),則必須評(píng)估總共(21^+ 1) '(2W + 1)個(gè)不同候選匹配區(qū)域。對(duì)于參考區(qū)域的尺寸，此類全面的匹配處理可能 具有較高的計(jì)算復(fù)雜度，其會(huì)要求大量的計(jì)算資源。在諸如移動(dòng)電話與其他 手持式設(shè)備等便攜式自主設(shè)備中，不總是有此類資源。為了減少計(jì)算資源的 必要量，必須優(yōu)化匹配處理。存在幾種方法，允許通過早期識(shí)別與去除不適 合作為匹配區(qū)域的候選匹配區(qū)域，來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將最低失真測(cè)度存儲(chǔ)為當(dāng)前最低失真測(cè)度。 該信息可以在SAD處理期間使用以減少計(jì)算復(fù)雜度。如上所述，失真測(cè)度為 參考幀(Bw)像素與匹配區(qū)域(B^)像素之間減法余數(shù)的和。當(dāng)前最低失真 測(cè)度可以用作為最大門限。在SAD處理期間，將余數(shù)和與當(dāng)前最低失真測(cè)度 相比較。如果該和超過當(dāng)前最低失真測(cè)度，則SAD處理停止，并且將相關(guān)的 候選匹配區(qū)域識(shí)別為不適合。顯然，如果當(dāng)前和超過為先前候選匹配區(qū)域計(jì) 算的當(dāng)前最低失真測(cè)度，則因?yàn)榫哂休^高的失真測(cè)度不能選擇當(dāng)前候選匹配 區(qū)域。可以在SAD處理的任何階段，將余數(shù)和與當(dāng)前失真測(cè)度比較，以減少其計(jì)算復(fù)雜度?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5,其顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用來(lái)確定匹配候選匹配 區(qū)域順序的螺旋搜索軌跡600。如上所述，在找到匹配區(qū)域之前，總共(2L十 1) . (2W + 1)個(gè)不同的候選匹配區(qū)域必須利用SAD處理進(jìn)行評(píng)估或者被識(shí)別 為不適合。顯然，在完全匹配候選匹配區(qū)域之前將其識(shí)別為不適合會(huì)減少SAD 處理的計(jì)算復(fù)雜度。如上所述，早期識(shí)別基于關(guān)于當(dāng)前最低失真測(cè)度的信息。 由此，如果在匹配處理的早期階段識(shí)別了最低失真測(cè)度，則可以在將其與參考區(qū)域完全匹配之前將更多的候選匹配區(qū)域識(shí)別為不適合。為了以最低失真測(cè)度進(jìn)行候選匹配區(qū)域的識(shí)別，使用螺旋搜索軌跡600。 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)假定匹配區(qū)域一般位于參考區(qū)域附近。相應(yīng)地，為了進(jìn)行候選 匹配區(qū)域的識(shí)別，優(yōu)選地，在匹配非鄰近候選匹配區(qū)域之前，匹配鄰近候選 匹配區(qū)域。優(yōu)選地，使用螺旋搜索軌跡600來(lái)確定候選匹配區(qū)域與參考區(qū)域匹配的順序。螺旋搜索軌跡600的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，例如節(jié)點(diǎn)601包含參考區(qū)域的 坐標(biāo)與候選匹配區(qū)域的坐標(biāo)之間的偏差。例如，如果參考區(qū)域的左上方像素 的坐標(biāo)為(x, y ),則第六個(gè)匹配的候選匹配區(qū)域的左上方像素的坐標(biāo)為(x-l， y-l )，如601所示。此類搜索軌跡保證了在匹配較遠(yuǎn)的候選匹配區(qū)域之前匹 配較近的候選匹配區(qū)域?，F(xiàn)在再次參照?qǐng)D4。如405所示，所選候選匹配區(qū)域用于計(jì)算便攜式自 主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量，如上所述。運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)處理為循環(huán)的，并且被配置來(lái) 輸出便攜式自主設(shè)備在任意給定時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)向量。如上所述，在SAD處理的特定循環(huán)期間使用的給定的樣本幀被用作為SAD 處理的后繼循環(huán)中的參考頓。現(xiàn)在參照?qǐng)D6A與6B,其顯示參考幀100以及樣本幀204的示范性候選 匹配區(qū)域202，參考幀100具有被分為片區(qū)200 (其具有片區(qū)重點(diǎn)201 )的四 邊形參考區(qū)域101，候選匹配區(qū)域202以類似方式劃分。參考幀100以及四 邊形參考區(qū)域101與以上圖2所示的類似。但是，圖"與M還顯示了根據(jù) 本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的片區(qū)200與重點(diǎn)201。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用片區(qū)重點(diǎn)匹配處理來(lái)減少SAD處理的計(jì) 算復(fù)雜度。如圖4的步驟402所示，選擇參考幀內(nèi)的至少一個(gè)參考區(qū)域來(lái)匹 配樣本幀中的相應(yīng)區(qū)域。為了減少探查候選匹配區(qū)域所有像素的較高的計(jì)算 復(fù)雜度，選擇一組重點(diǎn)作為比較的基礎(chǔ)。優(yōu)選地，如圖6A所示，將四邊形參 考區(qū)域101劃分為多個(gè)片區(qū)。優(yōu)選地，片區(qū)的數(shù)目從幀尺寸導(dǎo)出。優(yōu)選地， 每個(gè)片區(qū)具有相同的尺寸與形狀。在每個(gè)片區(qū)200的邊界內(nèi)選擇片區(qū)重點(diǎn) 201。優(yōu)選地，片區(qū)重點(diǎn)為16像素(4乘4)方塊。通過僅使用片區(qū)重點(diǎn)匹配 處理，在SAD處理期間，計(jì)算片區(qū)重點(diǎn)的像素的相關(guān)值，并且將其加和。應(yīng) 該注意減少片區(qū)尺寸會(huì)增加處理結(jié)果的準(zhǔn)確性，但是也會(huì)增加其計(jì)算復(fù)雜 度。因此，可以相對(duì)于設(shè)備的CPU使用情況和能力確定片區(qū)的尺寸。圖6B顯示參考幀100、四邊形參考區(qū)域101、以及樣本幀2(M，樣本幀204具有已經(jīng)相對(duì)于四邊形參考區(qū)域101生成的候選匹配區(qū)域202。定義一組 片區(qū)重點(diǎn)203 ^5l覆蓋候選匹配區(qū)域的有限區(qū)域。通過定義片區(qū)重點(diǎn)201與一 組片區(qū)重點(diǎn)203,可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)計(jì)算相關(guān)像素的相關(guān)值。匹配像 素?cái)?shù)目的減少大大減少了匹配處理的計(jì)算復(fù)雜度?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7A與7B，其顯示相應(yīng)掩模300與310，其被配置來(lái)乘以片區(qū) 重點(diǎn)201與環(huán)繞像素帶302的像素值。片區(qū)重點(diǎn)201類似于以上圖6所示的。 但是，圖7A還顯示了方塊301,其表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的恒定因數(shù)。如上所述，片區(qū)重點(diǎn)匹配處理大大減少了 SAD處理的計(jì)算復(fù)雜度。但是， 使用具有有限數(shù)目像素的片區(qū)重點(diǎn)可能不總是產(chǎn)生可靠的結(jié)果。例如，當(dāng)片區(qū)重點(diǎn)的像素表示顯示均勻圖案的數(shù)字圖像部分時(shí)，其包括 具有特定值的像素。如果表示均勻圖案的部分覆蓋了鄰近片區(qū)重點(diǎn)的像素， 則多于 一個(gè)的候選匹配區(qū)域可能會(huì)包含表示同 一均勻圖案的像素。如上所述， SAD處理的結(jié)果依賴于匹配塊的圖案。由此，當(dāng)匹配此類候選匹配區(qū)域時(shí)， SAD出會(huì)產(chǎn)生同一低失真測(cè)度。顯然，在這種情況下，不能使用SAD處理來(lái) 識(shí)別匹配區(qū)域，并且不能計(jì)算便攜式自主設(shè)備的運(yùn)動(dòng)向量。為了保證片區(qū)重點(diǎn)匹配處理的質(zhì)量，進(jìn)行片區(qū)重點(diǎn)選擇處理。片區(qū)重點(diǎn) 選擇處理用來(lái)識(shí)別位于特定片區(qū)的相對(duì)不均勻區(qū)域中的片區(qū)重點(diǎn)201。通過 盡可能地避免從具有均勻圖案的周圍區(qū)域部分中選擇片區(qū)重點(diǎn)，片區(qū)重點(diǎn)選 擇處理增加了片區(qū)重點(diǎn)匹配處理的準(zhǔn)確性。優(yōu)選地，所使用的掩膜被分為36(6乘6)個(gè)相等的方塊301。每個(gè)方塊301表示不同的恒定乘法因數(shù)303。 每個(gè)恒定乘法因數(shù)303用來(lái)乘以相關(guān)像素的值。優(yōu)選地，掩膜中心處的恒定 乘法因數(shù)303具有正值，而其他恒定乘法因數(shù)303具有負(fù)值。優(yōu)選地，所有 恒定乘法因數(shù)的和為零。在重點(diǎn)選擇處理期間，利用掩膜30Q評(píng)估每個(gè)片區(qū)重點(diǎn)201。鄰近中心 的片區(qū)重點(diǎn)201每個(gè)像素的值以及圍繞片區(qū)重點(diǎn)的每個(gè)像素的值被乘以相應(yīng) 的恒定因數(shù)303。所有乘積的和以反比反映了周圍區(qū)域的相關(guān)部分的圖案的 均勻性水平。和的絕對(duì)值越大，該均勻性水平就越低。如果圖案是均勻的、并且掩膜內(nèi)的像素值具有相同或類似的值，則所有 乘積的和為零或者近似為零。得到該結(jié)果是因?yàn)槿缟纤?，?fù)與正區(qū)域303 中的所有相應(yīng)恒定因數(shù)的和為零。掩膜中心與掩膜邊沿具有相反的值。由此， 如果掩膜內(nèi)的像素值以非均勻的方式繪制，則所有乘積和的絕對(duì)值相對(duì)較大。掩膜為正的中心處的像素值與掩膜為負(fù)的邊沿處的像素值之間的差異越大， 所有乘積和的絕對(duì)值就越大。優(yōu)選地，將所有乘積和的絕對(duì)值存儲(chǔ)作為重點(diǎn) 適當(dāng)性排位，其反映了所探查的可能的片區(qū)重點(diǎn)的適當(dāng)性。在使用時(shí)，每個(gè)可能的片區(qū)重點(diǎn)的像素值的乘積被加和，并且選擇具有 所有結(jié)果中最高重點(diǎn)適當(dāng)性排位的片區(qū)重點(diǎn)作為片區(qū)重點(diǎn)。此類實(shí)施例保證 了所選擇的片區(qū)重點(diǎn)相對(duì)于相關(guān)片區(qū)內(nèi)的其他可能的片區(qū)重點(diǎn)位于具有低均 勻性水平的區(qū)域上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將重點(diǎn)的均勻性水平存儲(chǔ)作 為重點(diǎn)適當(dāng)性排位。優(yōu)選地，反比于均勻性水平地存儲(chǔ)適當(dāng)性排位。優(yōu)選地， 不同的所選片區(qū)重點(diǎn)的重點(diǎn)適當(dāng)性排位可以用來(lái)確定片區(qū)重點(diǎn)匹配處理的順序。如圖4的步驟403所示，在選擇了片區(qū)重點(diǎn)作為參考幀中的參考區(qū)域之 后，計(jì)算每個(gè)候選匹配區(qū)域的失真測(cè)度值。如上所述，可以在SAD處理期間 計(jì)算和存儲(chǔ)當(dāng)前最低失真測(cè)度。為了減少計(jì)算復(fù)雜度，在計(jì)算處理期間，可 以停止失真測(cè)度值計(jì)算。如果所計(jì)算的失真測(cè)度值超過了當(dāng)前最低失真測(cè)度， 則可以停止計(jì)算處理，并且可以計(jì)算下一候選匹配區(qū)域的失真值。如上所述， 具有高適當(dāng)性排位的片區(qū)重點(diǎn)具有相對(duì)不均勻的圖案。這樣，不匹配參考區(qū) 域的候選匹配區(qū)域的片區(qū)重點(diǎn)可能具有較高的相關(guān)值。由此，此類片區(qū)重點(diǎn) 比具有低適當(dāng)性排位的重點(diǎn)更可能影響候選匹配區(qū)域的失真測(cè)度值。由此， 通過在具有低適當(dāng)性排位的重點(diǎn)之前加和具有高適當(dāng)性排位的重點(diǎn)的值，可 以假定會(huì)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)識(shí)別出不適當(dāng)?shù)暮蜻x匹配區(qū)域。因此，在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)片區(qū)重點(diǎn)適當(dāng)性排位，確定片區(qū)重點(diǎn)的相加順序。 根據(jù)片區(qū)重點(diǎn)的適當(dāng)性排位，以降序安排片區(qū)重點(diǎn)，并且將其像素的相關(guān)值 加到和上。如上所述，在片區(qū)重點(diǎn)選擇處理期間，將將其加到和上之前，將每個(gè)可 能的片區(qū)重點(diǎn)的每個(gè)像素的值乘以掩膜的相應(yīng)值。圖7B顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掩膜310,其用來(lái)減少片區(qū)重點(diǎn)選擇 處理的計(jì)算復(fù)雜度。通過使用此類掩膜，在將其乘以掩膜的值之前，將參考 區(qū)域的像素值加到臨時(shí)和上。將臨時(shí)和的結(jié)果加到失真測(cè)度和上。如圖7B所 示，將掩膜301劃分為像素組304，優(yōu)選為4個(gè)像素。每個(gè)組中的像素乘以 相同的恒定乘法因數(shù)303。優(yōu)選地，每個(gè)組的像素被安排在象組304的方塊 中。將每個(gè)組中的所有像素加和，并且只將該數(shù)乘以相關(guān)恒定乘法因數(shù)303。 然后將臨時(shí)和加和，以反映掩膜的均勻性水平，如上所述。顯然，通過減少像素乘法的數(shù)目，此類實(shí)施例減少了數(shù)學(xué)運(yùn)算的數(shù)目?，F(xiàn)在再次參照?qǐng)D4。在步驟402上在匹配區(qū)域上選擇并且定義了片區(qū)重 點(diǎn)之后，可以計(jì)算每個(gè)候選匹配區(qū)域的失真測(cè)度值，如步驟403所示。因?yàn)?匹配區(qū)域有限，所以失真測(cè)度值的計(jì)算復(fù)雜度相對(duì)較低。在步驟404,容易 地選擇具有最低測(cè)度值的候選匹配區(qū)域，并且在步驟405，計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量。輸出的運(yùn)動(dòng)向量的可靠性不恒定。如上所述，當(dāng)所捕獲的周圍區(qū)域具有 均勻圖案時(shí)，可能產(chǎn)生相對(duì)相對(duì)不可靠的輸出。片區(qū)重點(diǎn)選擇處理無(wú)法完全 消除均勻圖案對(duì)位移檢測(cè)處理的品質(zhì)的影響。例如，如果均勻圖案完全覆蓋 了一或多個(gè)片區(qū)，則片區(qū)的任何片區(qū)重點(diǎn)的像素值加和為近似相同的不希望 的結(jié)果。包括顯示同 一均勻表面的像素的候選匹配區(qū)域與參考區(qū)域之間的匹 配無(wú)法提供用于生成可靠運(yùn)動(dòng)向量的所需信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)輸出的運(yùn)動(dòng)向量，計(jì)算品質(zhì)水平。 品質(zhì)水平基于每個(gè)候選匹配區(qū)域表面的失真度。當(dāng)參考與樣本幀顯示非均勻 表面的相對(duì)較大部分時(shí)，大部分候選匹配區(qū)域的失真測(cè)度為高。如上所述， 品質(zhì)水平為在SAD處理期間計(jì)算的高相關(guān)值的結(jié)果。但是，當(dāng)所捕獲的圖像 顯示相對(duì)較大的均勻表面時(shí)，大部分候選匹配區(qū)域的失真測(cè)度為低。優(yōu)選地， 特定運(yùn)動(dòng)向量的品質(zhì)水平為相關(guān)候選匹配區(qū)域的所有失真測(cè)度的和。該和越 高，則運(yùn)動(dòng)向量的品質(zhì)水平越高。對(duì)于某些應(yīng)用，評(píng)估運(yùn)動(dòng)向量的品質(zhì)水平可能非常有益。例如，可以預(yù) 先定義一或多個(gè)門限，以在位移檢測(cè)處理期間確定是使用還是忽略所生成的 運(yùn)動(dòng)向量。在另一實(shí)施例中，品質(zhì)水平可以用來(lái)確定是否通知便攜式自主設(shè) 備的操作者關(guān)于運(yùn)動(dòng)向量的可靠性。優(yōu)選地，向操作者呈現(xiàn)指示運(yùn)動(dòng)向量的品質(zhì)水平的語(yǔ)音或者視覺消息。視覺消息的例子可以為閃爍顯示或者文本消 自、運(yùn)動(dòng)向量的品質(zhì)水平的另 一用途基于以下假定便攜式自主設(shè)備的每次 移動(dòng)一般都由一系列類似的連續(xù)運(yùn)動(dòng)向量表示。由此，假定便攜式自主設(shè)備 的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量與先前運(yùn)動(dòng)向量相同的概率為高。優(yōu)選地，品質(zhì)水平下降會(huì) 指示便攜式自主設(shè)備使用先前運(yùn)動(dòng)向量作為當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。優(yōu)選地，存儲(chǔ)一 或多次循環(huán)的運(yùn)動(dòng)向量。如果品質(zhì)水平減少到預(yù)定門限以下，則輸出先前計(jì) 算的運(yùn)動(dòng)向量作為當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。此類實(shí)施例可能是有益的，以克服僅是短 期的誤計(jì)算，優(yōu)選的為幾個(gè)十分之一秒長(zhǎng)，該誤計(jì)算是由分析顯示均勻表面的數(shù)字圖像序列引起的?，F(xiàn)在參照?qǐng)D8,其顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有位移檢測(cè)模塊的便攜式自主設(shè)備。該便攜式自主設(shè)備250用來(lái)通過指定的圖像輸入模塊252實(shí) 時(shí)從圖像傳感器接收數(shù)字圖像251。所接收的數(shù)字圖像251來(lái)自圖像傳感器， 該圖像傳感器可以為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM〇S )傳感器或者電荷耦 合便攜式自主設(shè)備(CCD)傳感器。將數(shù)字圖像傳送給匹配區(qū)域模塊254,匹配區(qū)域模塊254用來(lái)選擇參照 幀(一般為當(dāng)前數(shù)字圖像)邊界內(nèi)參考區(qū)域的位置。匹配區(qū)域模塊254限定 與參考區(qū)域匹配的區(qū)域。該限定允許較快地分析參考區(qū)域，并且減少了位移 檢測(cè)處理的計(jì)算復(fù)雜度。然后，匹配區(qū)域模塊254用來(lái)識(shí)別后來(lái)幀邊界內(nèi)的 匹配區(qū)域，該后來(lái)幀為在以后時(shí)間點(diǎn)處接收的另外的數(shù)字圖像。匹配區(qū)域與 參考區(qū)域的位置被傳送到位移檢測(cè)模塊255。位移檢測(cè)模塊255用來(lái)根據(jù)匹 配區(qū)域與參考區(qū)域的位置，生成便攜式自主設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。根據(jù)運(yùn)動(dòng) 向量，方向性指令256輸出到該便攜式自主設(shè)備250的一或多個(gè)應(yīng)用257。 顯示器258用來(lái)根據(jù)不同的應(yīng)用輸出，通知用戶關(guān)于所計(jì)算的運(yùn)動(dòng)向量。現(xiàn)在參照?qǐng)D9A、 9B、 9C、 9D，其顯示對(duì)不同種類應(yīng)用使用位移檢測(cè)處理 的移動(dòng)電話的示意圖。如圖1步驟3所示，在位移;t全測(cè)處理的每次循環(huán)期間， 根據(jù)設(shè)備的位移輸出運(yùn)動(dòng)向量。圖9A顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其包括存放 在便攜式自主設(shè)備上的光標(biāo)控制模塊，當(dāng)收到運(yùn)動(dòng)向量時(shí)，可以操作該光標(biāo) 控制模塊。用戶可以簡(jiǎn)單地實(shí)際移動(dòng)便攜式自主設(shè)備900，由此造成光標(biāo)位 移被識(shí)別。在標(biāo)號(hào)901處顯示了移動(dòng)電話的位移。可以在任意所選的二維平 面上進(jìn)行便攜式自主設(shè)備900的移動(dòng)。圖9B與9C顯示本發(fā)明的實(shí)施例，其中將運(yùn)動(dòng)向量轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，該 控制信號(hào)允許用戶控制便攜式自主設(shè)備的常用視覺界面。例如，用戶可以使 用運(yùn)動(dòng)向量來(lái)導(dǎo)航通過工具條、對(duì)話幀、窗口、以及分級(jí)菜單(其中某些選 項(xiàng)會(huì)打開進(jìn)入子菜單)。用戶由此可以使用位移檢測(cè)處理作為界面，以管理聯(lián) 系信息、語(yǔ)音郵件、以及硬件設(shè)置，瀏覽網(wǎng)絡(luò)，以及連接到專用信息服務(wù)。 在移動(dòng)電話中，例如，所輸出的運(yùn)動(dòng)向量可以被進(jìn)一步用于撥號(hào)與數(shù)據(jù)輸入， 以及導(dǎo)航通過訪問大部分功能的分級(jí)菜單。例如，如圖9B所示，垂直移動(dòng)移動(dòng)電話902允許用戶導(dǎo)4元通過菜單。與 垂直軸平行的運(yùn)動(dòng)向量的方向被轉(zhuǎn)換為反映用戶選擇的導(dǎo)航指令。在另一個(gè)例子中，如圖9C所示，水平移動(dòng)移動(dòng)電話903允許用戶調(diào)節(jié)移 動(dòng)電話揚(yáng)聲器的音量水平。移動(dòng)電話903的水平移動(dòng)確定了與水平軸平行的 運(yùn)動(dòng)向量，該運(yùn)動(dòng)向量被轉(zhuǎn)換為反映用戶選擇的導(dǎo)航指令。圖9D與9E顯示本發(fā)明的實(shí)施例，其中將運(yùn)動(dòng)向量轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，該 控制信號(hào)允許用戶控制便攜式自主設(shè)備的不同的應(yīng)用。圖9D顯示用戶可以通 過其運(yùn)行游戲的移動(dòng)電話904的水平移動(dòng)。圖9E顯示用戶可以通過其運(yùn)行導(dǎo) 航軟件模塊的移動(dòng)電話905的水平移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)向量的進(jìn)展被轉(zhuǎn)換為方向性指 令或其他操作指令，該方向性指令控制顯示器上的圖形對(duì)象。.現(xiàn)在參照?qǐng)D10，其顯示了使用位移檢測(cè)處理拍照的移動(dòng)電話的示意圖。 如上所述，在位移檢測(cè)處理的每次循環(huán)期間，根據(jù)設(shè)備的位移輸出運(yùn)動(dòng)向量。 眾所周知，包含圖像傳感器的移動(dòng)設(shè)備一般被配置來(lái)拍照。但是，因?yàn)橛脩?的手可能在拍照過程期間抖動(dòng)，所以所拍的照片可能會(huì)模糊，這是因?yàn)橐苿?dòng) 設(shè)備可能抖動(dòng)了。為了解決以上問題，圖IO顯示了本發(fā)明的實(shí)施例，其包括在便攜式自主 設(shè)備上存放的拍照模塊，其可以用來(lái)在收到運(yùn)動(dòng)向量時(shí)拍照。在使用時(shí)，用 戶可以筒單地實(shí)際放置便攜式自主設(shè)備901來(lái)捕獲顯示其希望拍攝的特定場(chǎng) 景的數(shù)字圖像。然后，與在其他公知集成圖像傳感器設(shè)備中一樣，用戶按壓 指定按鈕來(lái)捕獲場(chǎng)景的照片。現(xiàn)在，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，拍照模塊被 配置來(lái)檢測(cè)移動(dòng)設(shè)備的任何位移，如標(biāo)號(hào)911所示。當(dāng)所計(jì)算的運(yùn)動(dòng)向量反 映特定位移或者傾斜時(shí)，進(jìn)行檢測(cè)。位移可以在任意所選二維平面上的任何 方向上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果對(duì)于預(yù)定周期(例如1秒)沒有檢 測(cè)到位移，則自動(dòng)拍照。這允許拍照者對(duì)選定目標(biāo)進(jìn)行搖拍型(panning-type ) 相機(jī)運(yùn)動(dòng)與暫停，這會(huì)有利于拍照?，F(xiàn)在參照?qǐng)D11,其顯示使用位移檢測(cè)處理控制撥號(hào)模塊的移動(dòng)電話的示 意圖。如上所述，在位移檢測(cè)處理的每次循環(huán)期間，根據(jù)設(shè)備的位移輸出運(yùn) 動(dòng)向量。圖11顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其包括在便攜式自主設(shè)備上存放的撥號(hào) 模塊，其在收到運(yùn)動(dòng)向量時(shí)可以操作該撥號(hào)模塊。優(yōu)選地，該撥號(hào)模塊被配 置來(lái)生成撥號(hào)盤922的與數(shù)字標(biāo)記923的顯示。用戶可以簡(jiǎn)單地實(shí)際移動(dòng)便 攜式自主設(shè)備920來(lái)造成數(shù)字標(biāo)記923的移動(dòng)，以在撥號(hào)盤上的不同數(shù)字之 間移動(dòng)。優(yōu)選地，撥號(hào)模塊被配置來(lái)通過將設(shè)備的傾斜運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為位移指令，控制數(shù)字標(biāo)記923的移動(dòng)。便攜式自主設(shè)備920可以被傾斜到任意角度。用 戶可以添加特定的數(shù)字到要撥的號(hào)碼，例如通過當(dāng)數(shù)字標(biāo)記923指向撥號(hào)盤 顯示922中特定數(shù)字的表示時(shí)按壓指定的按鈕。預(yù)計(jì)在本專利有效期內(nèi)，會(huì)開發(fā)許多相關(guān)的便攜式自主設(shè)備與系統(tǒng)，并 且此處術(shù)語(yǔ)的范圍(尤其是術(shù)語(yǔ)數(shù)字圖像、圖像傳感器、處理、計(jì)算單元、 以及灰度圖像)意在預(yù)先包括所有此類新術(shù)語(yǔ)。應(yīng)該理解為了清楚而在分離的實(shí)施例中描述的本發(fā)明的特定特征也可 以在單個(gè)實(shí)施例中組合提供。反之，為了簡(jiǎn)潔而在單個(gè)實(shí)施例的語(yǔ)境中描述 的本發(fā)明的各個(gè)特征也可以分離地提供或者以任意適當(dāng)?shù)淖咏M合提供。雖然 聯(lián)系本發(fā)明的具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員理解可以有許 多替換、修改、以及變化。相應(yīng)地，本發(fā)明意在包括落入權(quán)利要求的精神與 范圍內(nèi)的所有此類替換、修改、以及變化。在本說明書中提到的所有出版物、 專利、以及專利申請(qǐng)都通過引用全文融入本文，恰如各個(gè)出版物、專利、以 及專利申請(qǐng)都被具體分別指定通過引用全文融入本文。另外，本說明書中對(duì) 任何文獻(xiàn)的卩1用或者標(biāo)識(shí)都不應(yīng)該被理解為承認(rèn)此類文獻(xiàn)對(duì)于本發(fā)明是現(xiàn)有 技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種具有集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備的位移檢測(cè)方法，該方法包括以下步驟a)從所述圖像傳感器接收當(dāng)前數(shù)字圖像，所述當(dāng)前數(shù)字圖像顯示背景場(chǎng)景；b)選擇所述當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)的第一區(qū)域的位置；c)從所述圖像傳感器接收顯示所述背景場(chǎng)景的重疊部分的后來(lái)的數(shù)字圖像；d)識(shí)別所述后來(lái)的數(shù)字圖像內(nèi)匹配所述第一區(qū)域的第二區(qū)域的位置，該匹配使得所述第一區(qū)域與第二區(qū)域顯示所述背景場(chǎng)景的近似相同的部分；以及d)根據(jù)所述第一區(qū)域與所述第二區(qū)域之間的位移計(jì)算所述便攜式自主設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。
2、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，還包括重復(fù)步驟c)、 d)、以及e) 的步驟f )。
3、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，其中所述第一區(qū)域?yàn)榕c所述第一 當(dāng)前數(shù)字圖像同心的四邊形區(qū)域。
4、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，其中所述第一區(qū)域的定位將所述 第 一 當(dāng)前數(shù)字圖像劃分為邊沿區(qū)域與主要區(qū)域。
5、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，其中根據(jù)所述第一當(dāng)前數(shù)字圖像 中多個(gè)可能的第一區(qū)域的對(duì)比測(cè)度，進(jìn)行步驟b)的所述選擇。
6、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，還包括所述步驟a )與步驟b ) 之間的以下步驟根據(jù)像素位置，調(diào)節(jié)所述當(dāng)前數(shù)字圖像的像素的亮度水平。
7、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，還包括所述步驟a)之前的以下 步驟使便攜式自主設(shè)備操作者能夠輸入敏感度因數(shù)，并且根據(jù)所述敏感度 因數(shù)調(diào)節(jié)所述運(yùn)動(dòng)向量。
8、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，其中根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟b) 的所述識(shí)別i)根據(jù)來(lái)自所述第一區(qū)域的表示性信息的差異，分別評(píng)估多個(gè)候選區(qū)域 的每一個(gè)的失真測(cè)度；以及ii)選擇所述候選區(qū)域中的一個(gè)作為匹配區(qū)域，所述所選候選匹配區(qū)域具有最低的失真測(cè)度。
9、 如權(quán)利要求8所述的位移檢測(cè)方法，還包括步驟i )與步驟ii )之間 的以下步驟評(píng)估所述運(yùn)動(dòng)向量的品質(zhì)水平，所述品質(zhì)水平根據(jù)所述失真測(cè) 度確定。
10、 如權(quán)利要求9所述的位移檢測(cè)方法，還包括以下步驟指示所述運(yùn)動(dòng)向量的當(dāng)前品質(zhì)水平。
11、 如權(quán)利要求9所述的位移檢測(cè)方法，還包括存儲(chǔ)所述運(yùn)動(dòng)向量作為 先前運(yùn)動(dòng)向量的步驟，其中根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟e)的所述計(jì)算i) 如果所述當(dāng)前品質(zhì)水平?jīng)]有超過預(yù)定門限，則替換所述先前運(yùn)動(dòng)向量 作為結(jié)果；以及ii) 如果所述當(dāng)前品質(zhì)水平超過所述預(yù)定門限，則計(jì)算所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。
12、 如權(quán)利要求8所述的位移檢測(cè)方法，其中如果當(dāng)前失真測(cè)度高于先 前計(jì)算的失真測(cè)度，則停止步驟i)中的所述評(píng)估。
13、 如權(quán)利要求8所述的位移檢測(cè)方法，其中所述第一區(qū)域包括多個(gè)片區(qū)。
14、 如權(quán)利要求13所述的位移檢測(cè)方法，其中在步驟ii)的所述選擇 期間，按特定順序探查所述片區(qū)，所述特定順序根據(jù)每個(gè)所述片區(qū)的像素的 所述表示性信息的多樣性確定。
15、 如權(quán)利要求8所述的位移檢測(cè)方法，其中在步驟ii)期間，按預(yù)定 順序選擇所述多個(gè)候選匹配區(qū)域，其中所述預(yù)定順序根據(jù)所述候選匹配區(qū)域 在所述后來(lái)的數(shù)字圖像上的位置坐標(biāo)安排。
16、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，其中根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟b) 的所述選擇i) 將所述當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)的部分劃分為多個(gè)片區(qū)；ii) 分別識(shí)別所述多個(gè)片區(qū)中每一個(gè)片區(qū)內(nèi)的片區(qū)重點(diǎn)；以及iii) 選擇所述片區(qū)重點(diǎn)作為所述第一區(qū)域。
17、 如權(quán)利要求16所述的位移檢測(cè)方法，其中所述部分為小于所述當(dāng)前 數(shù)字圖像的四邊形區(qū)域，所述四邊形區(qū)域的中心在所述當(dāng)前數(shù)字圖像的中心中。
18、 如權(quán)利要求16所述的位移檢測(cè)方法，其中步驟i )的所述劃分將所 述四邊形區(qū)域劃分為相同尺寸與形狀的片區(qū)。
19、 如權(quán)利要求16所述的位移檢測(cè)方法，其中根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟 ii )的所述識(shí)別a) 對(duì)于所述多個(gè)片區(qū)中的每一個(gè)片區(qū)，分別評(píng)估多個(gè)可能的片區(qū)重點(diǎn)中 的每一個(gè)片區(qū)重點(diǎn)的均勾性水平，所述均勻性水平反映相關(guān)像素的表示性信 息的多4f性；以及b) 對(duì)于所述多個(gè)片區(qū)中的每一個(gè)片區(qū)，分別選擇所述可能的片區(qū)重點(diǎn)中 具有最低均勻性水平的一個(gè)片區(qū)重點(diǎn)。
20、 如權(quán)利要求19所述的位移檢測(cè)方法，其中所述評(píng)估通過以下進(jìn)行 將所述相關(guān)片區(qū)重點(diǎn)的像素以及環(huán)繞帶像素的所述表示性信息乘以恒定乘法 因數(shù)組的恒定乘法因數(shù)，并且加和乘積，由此可以根據(jù)所有乘積值的和與零 的接近程度，確定所述均勻性水平。
21、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，還包括在所述步驟d)與步 驟e)之間，利用來(lái)自附加圖像傳感器的附加流的順序數(shù)字圖像，執(zhí)行步驟a) 到d),以生成附加識(shí)別；并且其中根據(jù)以下步驟執(zhí)行步驟e):i) 根據(jù)所述識(shí)別計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)向量；ii) 根據(jù)所述附加識(shí)別計(jì)算附加運(yùn)動(dòng)向量；以及iii )根據(jù)所述附加運(yùn)動(dòng)向量與所述運(yùn)動(dòng)向量，輸出空間運(yùn)動(dòng)向量供所述 便攜式自主設(shè)備的至少 一個(gè)應(yīng)用使用。
22、 如權(quán)利要求2所述的位移檢測(cè)方法，還包括在步驟e )與步驟f )之 間的步驟el ):存儲(chǔ)所述后來(lái)的數(shù)字圖像作為第一當(dāng)前數(shù)字圖像。
23、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，其中在傾斜所述便攜式自主設(shè) 備期間，捕獲所述當(dāng)前的數(shù)字圖像與后來(lái)的數(shù)字圖像。
24、 如權(quán)利要求1所述的位移檢測(cè)方法，還包括以下步驟使用所述運(yùn) 動(dòng)向量作為拍照的指示。
25、 一種具有至少一個(gè)集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備，所述至少一 個(gè)集成圖像傳感器的每一個(gè)使用戶能夠生成所述便攜式自主設(shè)備相對(duì)于背景 的位移的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量，所述便攜式自主設(shè)備包括圖像輸入設(shè)備，具有到所述至少一個(gè)集成圖像傳感器的連接，所述圖像 輸入設(shè)備用來(lái)從所述至少一個(gè)圖像傳感器接收來(lái)自具有背景表示性信息的當(dāng)前數(shù)字圖像的參考幀與樣本幀；幀的邊界內(nèi)的匹配區(qū)域的位置；位移檢測(cè)模塊，用來(lái)根據(jù)所述參考區(qū)域以及所述匹配區(qū)域的相對(duì)位置， 生成便攜式自主設(shè)備的所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量；以及顯示設(shè)備，用來(lái)根據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量生成顯示。
26、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述匹配區(qū)域模塊用來(lái) 根據(jù)多個(gè)可能的第一區(qū)域的非均勻性水平，選擇參考區(qū)域的位置，所述非均 勻性水平從相應(yīng)可能的第 一 區(qū)域的像素值的均勻性導(dǎo)出。
27、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述至少一個(gè)集成圖像 傳感器包括以下組中的一個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMO S )傳感器或 者電荷耦合便攜式自主設(shè)備(CCD)傳感器。
28、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述便攜式自主設(shè)備為 以下組中的一個(gè)手機(jī)、手持設(shè)備、以及基于處理器的多功能便攜式自主設(shè) 備。
29、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述圖像輸入設(shè)備具有 到兩或多個(gè)集成圖像傳感器的連接，所述位移檢測(cè)模塊用來(lái)根據(jù)兩或多個(gè)所 述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量，生成表示所述便攜式自主設(shè)備在三維空間中的移位的空間 運(yùn)動(dòng)向量。
30、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述顯示設(shè)備用來(lái)通過 應(yīng)用顯示分級(jí)菜單，并且其中所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量可由所述應(yīng)用用來(lái)導(dǎo)航通過 所述分級(jí)菜單。
31、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述顯示設(shè)備用來(lái)顯示 光標(biāo)，其中所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量用來(lái)發(fā)送所述光標(biāo)的導(dǎo)航指令。
32、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述顯示設(shè)備用來(lái)顯示 電話撥號(hào)盤，其中所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量用來(lái)發(fā)送對(duì)所述電話撥號(hào)盤的搡作指令。
33、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，還包括拍照模塊，其中所述 當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量用來(lái)發(fā)送對(duì)于所述拍照模塊的操作指令。
34、 如權(quán)利要求33所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述操作指令包括當(dāng)對(duì)于預(yù)定時(shí)間量沒有檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)行拍照。
35、 如權(quán)利要求25所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述顯示設(shè)備用來(lái)顯示視覺界面，其中所述視覺界面被配置來(lái)由所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量調(diào)節(jié)。
36、 一種具有集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備中用于位移檢測(cè)的自適應(yīng)方法，所述自適應(yīng)方法包括以下步驟a )從所述圖像傳感器接收當(dāng)前數(shù)字圖像與后來(lái)的數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖 像包括多個(gè)像素；b )選擇所述當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)的第 一 匹配區(qū)域的位置以包括具有相對(duì)不均 勻值的像素；c) 識(shí)別所述后來(lái)的數(shù)字圖像內(nèi)第二匹配區(qū)域的位置，其中所述第一匹配 區(qū)域與第二匹配區(qū)域具有具備類似值的相應(yīng)像素；以及d) 根據(jù)所述識(shí)別，輸出當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量，所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量由所述便攜式 自主設(shè)備的至少一個(gè)應(yīng)用使用。
37、 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述運(yùn)動(dòng)向量包括傾斜運(yùn)動(dòng)。
38、 如^L利要求36所述的位移^r測(cè)方法，還包括重復(fù)步驟c)、 d )、以 及e)的步驟f )。
39、 如權(quán)利要求37所述的位移檢測(cè)方法，還包括步驟a)之前的顯示 電話號(hào)碼盤的步驟，以及步驟e )以及步驟f )之間的使用所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量 來(lái)操作所述電話號(hào)碼盤的步驟。
40、 一種具有被配置用來(lái)生成當(dāng)前數(shù)字圖像的至少一個(gè)集成圖像傳感器 的移動(dòng)電話，所述移動(dòng)電話包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，被配置用來(lái)根據(jù)所述當(dāng)前數(shù)字圖像，檢測(cè)所述移動(dòng)電話 的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)，由此生成運(yùn)動(dòng)信號(hào)；以及撥號(hào)模塊，與所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊相關(guān)聯(lián)，被配置用來(lái)根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)信號(hào) 撥號(hào)。
41、 如權(quán)利要求40所述的移動(dòng)電話，其中所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)為傾斜運(yùn)動(dòng)。
42、 如權(quán)利要求40所述的移動(dòng)電話，還包括顯示模塊，被配置用來(lái)顯 示電話撥號(hào)盤，其中所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)用來(lái)控制所述電話撥號(hào)盤。
43、 一種用于拍照的便攜式自主設(shè)備，所述設(shè)備包括 至少一個(gè)集成圖像傳感器，被配置用來(lái)生成當(dāng)前數(shù)字圖像； 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，被配置用來(lái)根據(jù)所述當(dāng)前數(shù)字圖像，檢測(cè)所述設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，由此生成運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；以及拍照模塊，與所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊相關(guān)聯(lián)，被配置用來(lái)根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行拍照。
44、 如權(quán)利要求43所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述當(dāng)前數(shù)字圖像使所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊能夠生成所述便攜式自主設(shè)備相對(duì)于背景的位移的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量，所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊包括圖像輸入設(shè)備，具有到所述至少一個(gè)集成圖像傳感器的連接，所述圖像 輸入設(shè)備用來(lái)從所述至少一個(gè)圖像傳感器接收來(lái)自具有背景表示性信息的當(dāng) 前數(shù)字圖像的參考幀與樣本幀；幀的邊界內(nèi)的匹配區(qū)域的位置；生成便攜式自主設(shè)備的所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量；以及顯示設(shè)備，用來(lái)根據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量生成顯示。
45、 如權(quán)利要求44所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量用來(lái)發(fā)送對(duì)于所述拍照模塊的操作指令。
46、 如權(quán)利要求44所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)為當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。
47、 如權(quán)利要求44所述的便攜式自主設(shè)備，其中所述拍照模塊被配置用 來(lái)當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)指示對(duì)于預(yù)定時(shí)間量所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊沒有檢測(cè)到 運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)行拍照。
全文摘要
一種具有集成圖像傳感器的便攜式自主設(shè)備的位移檢測(cè)方法。該方法包括幾個(gè)步驟。在第一步驟中，從圖像傳感器接收當(dāng)前數(shù)字圖像，當(dāng)前數(shù)字圖像顯示背景場(chǎng)景。然后，選擇當(dāng)前數(shù)字圖像內(nèi)的第一區(qū)域的位置。然后，從圖像傳感器接收顯示背景場(chǎng)景的重疊部分的后來(lái)的數(shù)字圖像。然后，識(shí)別后來(lái)的數(shù)字圖像內(nèi)匹配第一區(qū)域的第二區(qū)域的位置。在識(shí)別了匹配之后，第一區(qū)域與第二區(qū)域顯示背景場(chǎng)景的近似相同的部分。然后，根據(jù)第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的位移計(jì)算便攜式自主設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101248409SQ200680030754
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者伊斯雷爾·迪薩特尼克, 伊萊·本-阿米, 李鐘九, 納坦·林德 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社