[发明专利]相关性平行比对方法及相关性运算装置

说明书

技术领域

本发明是关于光学导航装置上的相关性比对方法，特别的是有关于一种光学导航装置的相关性平行比对方法以及使用相关性平行比对方法的相关性运算装置。

背景技术

光学导航装置(例如光学鼠标)的运作是透过依序撷取并产生的多张影像来持续不断地追踪光学导航装置的相对位移量以及相对移动速度。传统光学导航装置的导航方法是先由一光感测器感测以雷射光源照射工作平面所产生的反射光线。上述的光感测器可例如是一CMOS影像感测器，且CMOS影像感测器可撷取反射光线所形成的光斑(light pattern)。从而，在光学导航装置因操作而于工作平面移动时，可藉由比较所撷取该些连续影像中光斑的位置，判断光学导航装置的位移量。

相关性比对技术(correlation)常被应用在光学导航装置上，以分析连续撷取的影像，例如参考影像以及接续撷取的输入影像(例如比较影像)之间的相同特征资讯，据以判定该光学导航装置于工作平面上的相对移动运作(例如相对位移量及移动方向)。具体而言，相关性比较技术一般是使用二维互相关性系数算法(two-dimensional cross-correlation)以逐像素比对方式，比较参考影像及比较影像各像素之间的关联性。

序列相关系数算法(serial correlation algorithm)为一般常见的相关性比对技术，其中比较影像的设置位置是固定的，而参考影像则在一预设大小的搜寻视窗(例如3×3或5×5搜寻视窗)范围内反复地以像素单位位移。在序列相关性系数的计算架构下，相关性系数阵列的每一行是透过依序计算参考影像中各列像素值与相对应的比较影像的像素值之间相关性所产生的，直至搜寻视窗内所有列皆已完成相关性计算。随后，再根据相关性计算结果以及所采用的相关性函数，获取最大相关性系数或是最小相关性系数，据以于比较影像中辨识出特定影像特征(例如光斑)，并计算出相关位移资讯。

现有技术的光学导航装置所撷取的任何影像一般会需要先进行滤波再储存于内建记忆库。因此，在序列相关性系数的计算架构下，于计算相关性阵列的每一行的过程中，相对应的参考影像中的参考像素与比较影像中的比较像素会不断地由记忆库中读取，再进行相关性计算。例如，为获取计一5×5搜寻视窗的相关性结果，至少需经过25次的相关性比较计算，而记忆库同样地亦会被读取25次以取得所需像素值。此外，在相关性阵列的下一行的计算必须等到目前计算的该行完成相关性计算后才会开始。

因此，光学导航装置在每一次撷取影像后的计算位移量的追踪运作皆须要耗费相当多的运算时间(即多个频率周期)，其中大部分的运算时间是用在由储存器读取计算相关性的数据资料。此外，运算时间亦会随着搜寻视窗的大小而增加，亦即越大的搜寻视窗会需要较长的运算时间，因此在追踪的准确度与追踪速度之间会有权衡的限制。例如若需要较高准确度就必须使用较大的搜寻视窗，因此相对所需的运算时间亦会较长。此外，当光学导航装置是操作在高帧率(frame rate)下，亦可能产生延迟时间(latency)，进而影响光学导航装置的整体追踪效能。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种用于光学导航装置的相关性平行比对方法以及相关性运算装置，其是以行作为索引一影像中行像素值的索引标签，进而可同时计算比较影像与参考影像于一选定的搜寻视窗的相关性系数，从而大幅度的提高追踪效率，并同时实现所需的追踪准确度。

本发明实施例提供一种相关性平行比对方法，适用于一光学导航装置，例如光学鼠标与光学遥杆等。相关性平行比对方法包括以下步骤。首先，分别产生对应一第一比较影像的一比较阵列及对应一参考影像的一参考阵列。其次，储存参考阵列于第一记忆库，并对应以参考阵列的第i行作为索引该参考阵列的第i行中多个参考像素值的索引标签。储存比较阵列于第二记忆库，并对应以比较阵列的第j行作为索引该比较阵列的第j行中多个比较像素值的索引标签。接着，利用行索引标签读取第二记忆库内的比较像素值以及第一记忆库内相对应的参考像素值，以同时计算参考阵列和比较阵列之间的相关性系数，并产生一L×M相关性系数阵列，其中L×M相关性系数阵列中的各相关性系数是对应于参考阵列相对于比较阵列的一移动参数。