[发明专利]亚像素范围内的绝对跟踪

说明书

技术领域

本发明涉及亚像素(sub-pixel)范围内的绝对跟踪。

背景技术

光学导航装置一般使用图像相关技术以确定光学导航装置相对于被成像的基准点的移动。图像序列中的每个图像内的特征被彼此相关，以便于确定装置相对于所成像(例如，表面或者场景)的移动方向。

在传统的相关技术中，存在可以用于确定导航跟踪技术的效果的三个参数。这些参数为速度、分辨率和精确度。相关处理的速度主要决定于需要被处理的导航阵列的尺寸。导航阵列是一组需要被处理并与基准图像的像素比较的图像元(即，像素)。基准图像的像素被称为基础阵列。分辨率指的是图像的可以被辨别的细节的量。图像的分辨率由像素密度或每个像素的尺寸以及用于为给定面积成像的像素数目所决定。通常，相关处理的速度随着分辨率的增加而减小。相关技术的精确度由所使用的相关算法的类型决定。通常，更精确的相关算法会减小相关处理的速度。

在传统的相关技术中，基准指的是两个图案是如何相关的。通常，存在两种基准：相对基准和绝对基准。相对基准指的是确定从一个图像到下一个连续图像的独立运动。对于每个新的图像，基准图像被更新，使得新的图像与作为基准图像的紧接的前一个图像比较。绝对基准指的是确定每个图像相对于固定图像的运动。所以每个新的图像与相同的基准图像比较，而不每次更新基准图像。

再基准(re-referencing)是传统相关技术中的误差的一个来源。再基准指的是当导航阵列接近边界条件时，获得新的基准图像或者基础阵列。为了保持每个新的图像与基准图像之间的某种相关，当装置预料到导航阵列将要为之前的基础阵列之外的表面或场景成像时，将新的基础阵列选作基准图像。这种新的基础阵列的选择被称作再基准。但是，每次发生再基准，都使得误差可能积累并且使得计算出的运动稍微不正确。随着发生更多的再基准，积累的误差可能超过可接受的限度。

一些传统的相关技术使用亚像素近似，以人工地增加分辨率，并因此增加修正处理的精确度。亚像素近似通常指的是对在量级上小于一个像素的移动进行近似。亚像素近似被用在诸如受益于相对高的移动灵敏度的印刷装置的应用中。但是，亚像素近似技术可能增加相关处理中的误差量。

3点峰值(3PP)近似是一种类型的亚像素近似，其用在应用中来增加移动灵敏度以确定几分之一个像素尺度的位移运动。在依靠相对基准的应用中，因为没有使用积累的运动数据和相应积累的误差，所以3PP近似可以是精确并且有用的。但是，因为积累的误差按照3PP近似的以非线性方式扭曲近似值的趋势而迅速地超过可接受的限制，所以3PP近似不适合于绝对基准。

发明内容

本申请描述了设备的实施例。在一个实施例中，设备为光学导航装置。光学导航装置包括图像传感器和跟踪引擎。图像传感器包括像素阵列，以产生多个跟踪图像。跟踪图像对应于在像素阵列处的入射光。跟踪引擎根据至少两个跟踪图像的比较来确定跟踪表面的亚像素位移值。跟踪引擎包括亚像素近似引擎和线性近似引擎。亚像素近似引擎依照非线性亚像素分布、根据亚像素近似来产生中间亚像素位移值。线性近似引擎从中间亚像素位移值产生最终亚像素位移值。在一个实施例中，线性近似引擎根据补偿分布产生最终亚像素位移值，以补偿由亚像素近似引擎使用的非线性亚像素分布。也描述了本设备的其他实施例。

本申请也描述了方法的实施例。在一个实施例中，该方法为一种用于以光学导航装置进行亚像素跟踪的方法。在一个实施例中，该方法包括根据在图像探测器处探测到的光来产生跟踪表面的多个图像。该方法也包括比较至少两个图像来确定跟踪表面的亚像素位移值。在一个实施例中，确定跟踪表面的亚像素位移值包括按照非线性亚像素分布、根据亚像素近似来对中间亚像素位移值进行近似。确定亚像素位移值还包括按照补偿分布来从中间亚像素位移值产生最终亚像素位移值，以补偿非线性亚像素分布。也描述了本方法的其他实施例。

本申请也描述了计算机程序产品的实施例。在一个实施例中，计算机程序产品包括计算机可读存储介质，其存储可以由数字处理器执行的机器可读指令的程序，以执行操作来促进亚像素范围内的绝对跟踪。这些操作包括比较跟踪表面的两个图像的操作。这些操作也包括对跟踪表面的两个图像之间的相关的中间亚像素位移值进行近似的一个或多个操作。该中间亚像素位移值根据非线性亚像素分布。这些操作也包括按照补偿分布来从中间亚像素位移值产生最终亚像素位移值，以补偿非线性亚像素分布的一个或多个操作。中间亚像素分布和补偿分布的结合产生基本线性的分布。也描述了计算机程序产品的其他实施例。

从以下仅作为本发明的原理的示例而示出的详细描述，并结合附图，本发明的实施例的其他方面和优点将会变得清楚。