DE4123713C2

DE4123713C2 - Korrelationsdetektor für Bilder

Info

Publication number: DE4123713C2
Application number: DE4123713A
Authority: DE
Inventors: Yasuya Kajiware; Kazumichi Tsutsumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2011-07-18
Also published as: DE4123713A1; JPH0475183A; US5189712A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Korrelationsdetektor zum Berechnen eines Korrelationswertes zwischen zwei Bildern, die jeweils aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen.

Verfahren zum Verfolgen des Ortes eines sich bewegenden Objektes durch Berechnen einer Korrelation zwischen zwei Bildern sind zum Beispiel in den ungeprüften japanischen Patentanmeldungen 135587/1982 und 135588/1982 offenbart. Herkömmliche Vorrichtungen, die solche Verfahren verwenden, berechnen die Korrelation durch Umwandeln eines analogen Signales jeweiliger Pixel in ein digitales Signal, Speichern des umgewandelten digitalen Signals, und Veranlassen ihrer digitalen Betriebseinheit, ein digitales Signal ihrer entsprechenden Pixel direkt zu multiplizieren/addieren.

Für die Multiplikation werden gewöhnlich anstelle der Verwendung eines Mikrocomputers, der langsam ist, eine Vielzahl von benachbarten digitalen Schaltkreisen, die jeweils für Multiplikation ausgelegt sind, verwendet, um Produkte auszugeben, die einer weiteren Addition unterworfen werden. Insbesondere sei angenommen, daß zwei Bilder A, B Pixel in m-Reihen und m-Spalten enthalten, und daß die Größen eines jeden Pixelsignales in den Bildern A, B als p_ÿ bzw. q_ÿ dargestellt werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Dann kann die Korrelation C der beiden Bilder durch die folgende Gleichung (1) berechnet werden:

Anstelle der obigen Berechnung kann mittels der folgenden Gleichung (2) die Summe D der Absolutbeträge der Unterschiede zwischen den jeweiligen Pixels berechnet werden:

Bei solchen Berechnungen werden die jeweiligen, mittels Analog/Digitalwandlern 1, 2 digitalisierten Pixelsignale in Speichern 3, 4 gespeichert. Die gespeicherten Signaldaten werden sequentiell auf eine Vielzahl von Multiplizierern 5, 6, 7, 8 mittels eines Taktsignales für Multiplikation gegeben, und jedes erhaltene Produkt wird mittels eines Addierers 9 addiert, so daß die Summe in einem Register 10 gespeichert werden kann.

Aus DE 27 02 934 C2 ist ein Korrelationsdetektor für Bilder bekannt, mit Einrichtungen zum Umwandeln von Pixelsignalen zweier Bilder in digitale Daten, Einrichtungen zum Gewinnen eines Absolutwertes einer Differenz zwischen den zwei Pixelsignalen sowie einem Speicher zum Speichern dieses Vergleichswertes.

Weil die herkömmlichen Korrelationsberechner wie oben beschrieben konstruiert sind, ist ihr Multiplikationsvorgang zeitaufwendig. Für Echtzeitvorgänge muß die Vielzahl von Multiplikationsschaltkreisen nebeneinander betrieben werden, und die Produkte werden danach addiert, was erfordert, daß die Berechner nicht nur eine große Struktur aufweisen, sondern darüber hinaus teuer sind.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen preiswerten Korrelationsdetektor für Bilder vorzusehen, welcher aus einfachen Schaltkreisen besteht und in der Lage ist, Korrelationsberechnungen auf einer Echtzeitbasis durchzuführen.

Zur Lösung dieser Aufgabe offenbart die Erfindung einen Korrelationsdetektor zum Berechnen eines Korrelationswertes zwischen zwei Bildern, die jeweils aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen, umfassend:

a) eine Look-up-Tabelle zur Bereitstellung von digitalen Absolutwerten von Differenzen oder von digitalen Produktwerten von entsprechenden digitalen Pixeldatenwerten eines ersten und eines zweiten Bildes;
b) eine Einrichtung zum Auslesen aus der Look-up Tabelle entweder eines digitalen Absolutwertes oder eines digitalen Produktes mittels Adressierung auf der Grundlage der entsprechenden digitalen Pixeldatenwerte des ersten und zweiten Bildes;
c) eine Wandlereinrichtung zum Umwandeln eines ausgelesenen digitalen Absolutwertes oder Produktes in einen analogen Wert; und
d) eine Einrichtung zum Aufaddieren der erhaltenen analogen Werte mittels einer Ladungsspeichereinrichtung.

Gemäß der Erfindung wird die Korrelation zwischen den zwei Bildern unter Verwendung einer Tabelle durchgeführt und die Addition wird mittels Speicherung elektrischer Ladung durchgeführt. Deshalb kann die Multiplikation so schnell wie mit einem einzigen Takt durchgeführt werden. Zusätzlich kann der Schaltkreis zum Umwandeln des Ausgabewertes in analoge Daten und zum Speichern der analogen Daten als elektrische Ladungen auch bei einer Schaltgeschwindigkeit betrieben werden, die so hoch ist wie ein einziger Takt.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen

Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, welches einen Korrelationsdetektor für Bilder zeigt, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Korrelationsberechnung für zwei Bilder erläutert; und

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, welches einen herkömmlichen Korrelationsberechner zeigt.

Nun wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Korrelationsdetektor für Bilder gemäß der Erfindung zeigt. In Fig. 1 bezeichnen Bezugsziffern 1 bis 4 dieselben Teile des herkömmlichen Korrelationsdetektors, der in Fig. 3 gezeigt ist, und ihre Beschreibung wird deshalb ausgelassen. Bezugsziffer 11 bezeichnet einen Nur-Lese-Speicher (ROM), der eine Tabelle speichert; 12 bezeichnet einen Digital/Analog- Wandler; und 13 bezeichnet eine elektrische Ladungs speichereinheit.

Als nächstes wird der Betrieb dieses Korrelations detektors beschrieben. Pixelsignale zweier Bilder werden auf Analog-Digital-Wandler 1, 2 gegeben, um von analogen Daten in digitale Daten umgewandelt zu werden und die erhaltenen digitalen Daten werden in Speichern 3 bzw. 4 gespeichert. Es sei angenommen, daß zum Beispiel die jeweiligen Pixelsignale, von denen jedes in 8-Bit-Form digitalisiert ist, in Speichern 3, 4 gespeichert sind. Dann wird für die Berechnung des Pixelsignals als Daten zum Beispiel ein Produkt, welches durch Multiplizieren zweier 8-Bit-Werte erhalten wird, oder ein Absolutwert einer Differenz zwischen den beiden Werten in dem ROM 11 als eine Tabelle gespeichert, und irgendein berechnetes Ergebnis wird aus diesem gelesen.

Hier sei angenommen, daß die Größe p_j in einer i-ten Zeile und j-ten Spalte eines Bildes A als 8-Bit hexadezimaler Digitalwert X_A, Y_A angegeben wird und daß die Größe q_ÿ an einer i-ten Zeile und einer j-ten Spalte eines Bildes B als ein 8-Bit hexadezimaler Digitalwert X_B, Y_B angegeben wird. Wenn auf den ROM 11 mit einer 16-Bit-Adresse zugegriffen wird, die aus X_A, Y_A als die höheren 8 Bit und X_B, Y_B als die niedrigeren 8 Bit besteht, dann wird ein Produkt von X_A, Y_A und X_B, Y_B unter einer solchen Adresse als 16 Bit-Daten gespeichert.

Wenn ferner die Tabelle einen Absolutwert einer Differenz zwischen zwei Werten enthält, können 8-Bit-Daten in den ROM gespeichert werden, und somit wird der Absolutwert der Differenz zwischen X_A, Y_A und X_B, Y_B gespeichert. Diese Daten werden sequentiell gemäß der Größe eines Pixelsignales gelesen, in ein Analogsignal mittels des Digital/Analog-Wandlers 12 umgewandelt, und ferner in Strom umgewandelt, der proportional zu dem umgewandelten Analogsignal ist, so daß die elektrische Ladung mittels der elektrischen Ladungsspeichereinheit 13 gespeichert wird. Dementsprechend bedeutet der Abschluß des Abtastens aller Pixel eines einzelnen Bildes, daß die Korrelation des Bildes berechnet worden ist. Falls der Betrag der gespeicherten elektrischen Ladung in eine Spannung oder einen Strom umgewandelt wird, kann der obige Wert gelesen werden. Kondensatoren können als Einrichtungen zum Speichern der elektrischen Ladung verwendet werden.

Wie vorangehend beschrieben, wird gemäß der Erfindung die Korrelation zwischen zwei Bildern unter Verwendung einer Tabelle berechnet und die Addition wird durch Speichern der elektrischen Ladung durchgeführt. Deshalb kann der Korrelationsdetektor kleiner und mit einfachen Schaltkreisen ausgelegt werden, und zusätzlich wird die Arbeits geschwindigkeit verbessert.

Claims

1. Korrelationsdetektor zum Berechnen eines Korrelationswertes zwischen zwei Bildern (A, B), die jeweils aus einer Vielzahl von Pixeln bestehen, umfassend:

a) eine Look-up-Tabelle (11) zur Bereitstellung von digitalen Absolutwerten von Differenzen (p_ÿ-q_ÿ) oder von digitalen Produktwerten (p_ÿ x q_ÿ) von entsprechenden digitalen Pixeldatenwerten eines ersten und eines zweiten Bildes;
b) eine Einrichtung zum Auslesen aus der Look-up Tabelle (11) entweder eines digitalen Absolutwertes oder eines digitalen Produktes mittels Adressierung auf der Grundlage der entsprechenden digitalen Pixeldatenwerte des ersten und zweiten Bildes (A, B);
c) eine Wandlereinrichtung (12) zum Umwandeln eines ausgelesenen digitalen Absolutwertes oder Produktes in einen analogen Wert; und
d) eine Einrichtung (13) zum Aufaddieren der erhaltenen analogen Werte mittels einer Ladungsspeichereinrichtung.

2. Korrelationsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Look-up Tabelle (11) ein Nur-Lese-Speicher ist.

3. Korrelationsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsspeichereinrichtung (13) ein Kondensator ist.

4. Korrelationsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten digitalen Pixeldaten jeweils aus einem 8-Bit- Datenwort bestehen und die in der Tabelle gespeicherten digitalen Absolutwerte oder digitalen Produktwerte (p_ÿ x q_ÿ) 16-bit-Datenwörter sind.

5. Korrelationsdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Look-up Tabelle (11) durch ein 16-Bit-Adressenwort zum Auslesen eines digitalen Wertes adressierbar ist.