具体实施方式

以下公开用于阐述本发明的几个实施例。这些实施例仅出于详细说明的目的，而非用以限制本发明保护范围。

请参照图1A～图1D，图1A示出了依据本发明实施例的速度检测装置100的功能块示意图，图1B示出了图1A的速度检测装置100的检测物体的事件特征(event feature)的示意图，图1C示出了在时间轴上由图1A的速度检测装置100检测的多个图像帧的示意图，而图1D示出了图1A的事件感知器110的取样时间与距离感知器120的取样时间是相异的示意图。

速度检测装置100可以设置在可移动设备上，例如运输工具(例如，车辆、飞机、无人机等)等上，且速度检测装置100可以检测(或测量)相对于可移动设备的相对速度。在另一个实施例中，速度检测装置100可以设置在固定装置上，且速度检测装置100可检测相对于固定装置的绝对速度。

速度检测装置100包括事件感知器110、距离感知器120及控制器130。事件感知器110、距离感知器120与控制器130中至少二者可以整合为单一组件，或件事件感知器110与距离感知器120的至少一个可整合到控制器130中。另外，事件感知器110、距离感知器120及控制器130可以是采用半导体工艺所形成的实体电路结构(例如，芯片)。

事件感知器110可感知物体的运动。物体是例如车辆、生物体或任何待检测物。事件感知器110例如是成像感知器，且包括多个像素(pixel)(未示出了)，其中仅感测亮度的变化(称为“事件(event)”)的像素向控制器130输出信号，而其它传感器110未检测到亮度变化的像素则不向控制器130输出任何信号，如此使事件感知器110产生省电优点。另外，事件感知器110的取样时间属于微秒(microsecond)级，因此事件感知器110可以以高的时间分辨率(temporal resolution)感测对象的运动轨迹(motion trajectory)。

如图1B及图1C所示，事件感知器110用以在多个不同时间沿着平面P(例如，x-y平面)检测物体的多个图像帧。以其中二图像帧为例，事件感知器110用以：(1)在第一时间点(时间点)t1检测物体沿平面P的第一图像帧F1；(2)在第二时间点t2检测物体沿平面P的第二图像帧F2。第一图像帧F1包括至少一个事件特征，例如事件特征E_,t1，第二图像帧F2包括至少一个事件特征，例如事件特征E_,t2。

另外，事件特征E_,t1与事件特征E_,t2可具有相同或相似的特征或局部事件分布。详细来说，“事件特征”例如是对多幅图像帧各别的多个事件进行统计分布后所获得的相同或相似的特征。

为了减少噪声(noise)及获得更稳健(robust)的事件信息，当事件感知器110的每个像素在一短时间区间(例如，微秒级)内累积多个事件特征时，再生成一(或一个)图像帧。

控制器130用于依据第一图像帧F1及第二图像帧F2，取得物体沿平面P的第一运动向量M_x和第二运动向量M_y。例如，控制器130可以依据事件特征从第一时间点t1至第二时间点t2的运动来取得平面P中沿x轴的第一运动向量M_x及沿y轴的第二运动向量M_y。在实施例中，第一运动向量M_x大致垂直于第二运动向量M_y。

距离感知器120可以采用飞时技术(Time of Fly,ToF)、立体视觉技术(stereovision technology)、机器学习技术(例如，深度学习网(Deep Learning Network,DNN))沿深度方向(例如，z轴向)感测速度检测装置100与物体之间的距离。在另一实施例中，距离感知器120是例如ToF感知器(或，摄像器)、立体视觉感知器(或，摄像器)、DNN感知器(或，摄像器)或激光雷达(Lidar)设备。

如图1B所示，距离感知器120用以：(1)在第一时间点t1'沿着深度方向(例如，z轴向)检测物体的第一深度D1，其中，深度方向大致垂直于平面P；(2)在第二时间点t2'检测物体沿深度方向的第二深度D2。距离感知器120的取样频率与事件感知器110的取样频率不同。例如，距离感知器120的取样时间(例如，时间间隔)大于事件感知器110的取样时间(例如，时间间隔)，因此第一时间点t1'与第一时间点t1不是同一时间点，第二时间点t2'与第二时间点t2不是同一时间点，第一时间点t1与第二时间点t2之间的时间差Δt(如图1D所示)小于第一时间t1'与第二时间t2'之间的时间差Δt'(如图1D所示)。

控制器130，用于：(1)依据第一图像帧F1及第二图像帧F2，取得物体沿平面的第一运动向量M_x及第二运动向量M_y；(2)依据第一深度D1及第二深度D2，取得物体沿深度方向的三维速度V_z；(3)依据第一深度D1或第二深度D2取得第一运动向量M_x的一维速度V_x及第二运动向量M_y的二维速度V_y。如图1C所示，第一运动向量M_x及第二运动向量M_y被组合为合成向量M,_E。

此外，如图1D所示，控制器130可用以：(1)依据距离感知器120所取得的数个深度值，使用外插法(extrapolation method)取得在第一时间点t1的第一深度D1'；(2)依据距离感知器120所取得的数个深度值，使用外插法取得在第二时间点t2的第二深度D2'；(3)依据第一深度D1'与第二深度D2'之间的深度差ΔD'及第一时间点t1与第二时间点t1之间的时间差Δt，取得在深度方向的三维速度V_z(即，V_z＝ΔD'/Δt)。在实施例中，时间差Δt(对于事件感知器110)是微秒、更大或更小，而时间差Δt'(对于距离感知器120)是毫秒、更大或更小。速度检测装置100可以融合第一维度速度V_x，第二维度速度V_y与第三维度速度V_z，取得物体的三维速度V,_E。

尽管在上述实施例中以二帧为例描述了图像帧的数量，但是本发明实施例不限于此。在另一实施例中，图像帧的数量可以大于二个。速度检测装置100可依据多个图像帧在多个时间点，取得物体的多个三维速度V,_E。

尽管在上面的实施例的事件特征的数量系以一个为例说明，然本发明实施例不限于此。在另一实施例中，任何图像帧中的事件特征的数量可大于一个。

请参照图2A～2C，图2A示出了由速度检测装置100检测到的第一图像帧F1中的多个第一事件特征E_1,t1至E_5,t1的示意图。图2B示出了由速度检测装置100检测到的第二图像帧F2中的多个第二事件特征E_1,t2至E_5,t2的示意图，而图2C示出了图2B的第二事件特征E_1,t1至E_5,t1的多个第三维度速度V_1z,t2至V_5z,t2的示意图。

第一图像帧F1包括多个第一事件特征E_1,t1～E_5,t1，第二图像帧F2包括多个第二事件特征E_1,t2～E_5,t2。控制器130还用以：(1)取得第一事件特征E_1,t1～E_5,t1的第一几何中心G,_t1；(2)取得第二事件特征E_1,t2～E_5,t2的第二几何中心G,_t2；及(3)依据第一几何中心G,_t1及第二几何中心G,_t2，取得物体沿平面的第一运动向量M_x及第二运动向量M_y。在实施例中，第一几何中心G,_t1及第二几何中心G,_t2例如是质心(centroids)或形心。

另外，控制器130用以使用类似前述的计算方法，取得第二几何中心G,_t2的第一维度速度V_x、第二维度速度V_y及第三维度速度V_z。

在另一实施例中，控制器130还用以：(1)使用类似前述时施例的计算方法，取得事件特征E_1,t2～E_5,t2中各个的第一维度速度V_x及第二维度速度V_y；(2)使用类似上述实施例的计算方法，取得事件特征E_1,t2～E_5,t2中各个的第三维度速度V_z；(3)平均第一事件特征E_1,t2～E_5,t2的数个第一维度速度V_x；(4)平均事件特征E_1,t2～E_5,t2的数个第二维度速度V_y；(5)平均事件特征E_1,t2～E_5,t2的数个第三维度速度件V_z。

另外，尽管前述实施例中的物体数量系以一个为例说明，然本发明实施例不限于此。在另一实施例中，控制器130可依据每个帧中的事件来识别/确定多个物体中各个的轨迹。换句话说，速度检测装置100可以采用类似前述计算方法，同时检测(或，测量)多个物体的各个的三维速度。

请参照图3A及3B，图3A示出了依据另一实施例的速度检测装置200的功能块示意图，而图3B示出了由图3A的速度检测装置200检测到的沿时间轴的多个图像帧的示意图。

速度检测装置200可配置在可移动装置上，例如，运输工具(例如，车辆、飞机、无人机等)等，且速度检测装置200可测量相对于可移动装置的相对速度。在另一实施例中，速度检测装置200可设置在固定装置上，且速度检测装置200可测量相对于固定装置的绝对速度。

速度检测装置200包括第一事件感知器210、第二事件感知器220及控制器230。第一事件感知器210、第二事件感知器220与控制器230中至少二者可整合成单一组件。或者，第一事件感知器210与第二事件感知器220中至少一个可整合至控制器230中。另外，第一事件感知器210、第二事件感知器220与控制器230可以采用例如是使用半导体工艺形成的实体电路结构(例如，芯片)。

第一事件感知器210及/或第二事件感知器220具有与事件感知器110相同或相似的特征，在此不再赘述。另外，第一事件感知器210具有与第二事件感知器220相同或相似的结构，或者第一事件感知器210与第二事件感知器220例如是相同种类/类型的组件。

第一事件感知器210用以在多个不同时间点检测物体沿平面P(例如，x-y平面)的多个图像帧。以相邻二图像帧为例，第一事件感知器210可在第一时间点t1检测物体沿平面P的第一图像帧F11，且在第二时间点t2检测物体沿平面P的第二图像帧F12。第一图像帧F11包括至少一个事件特征，例如事件特征E_,t1，第二图像帧F12包括至少一个事件特征，例如事件特征E_,t2。

第二事件感知器220用以在多个不同时间检测物体沿平面P的多个图像帧。以相邻二图像帧为例，第二事件感知器220可在第一时间点t1检测物体沿平面P的第三图像帧F21，且在第二时间点t检测物体沿平面P的第四图像帧F22。第三图像帧F21包括至少一个事件特征，例如事件特征E_,t1，且第四图像帧F22包括至少一个事件特征，例如事件特征E_,t2。

控制器230用以：(1)依据第一图像帧F11及第二图像帧F12或依据第三图像帧F21及第四图像帧F22，取得物体沿平面P的第一运动向量M_x及第二运动向量M_y；(2)采用立体视觉方法，依据第一图像帧F11、第二图像帧F12、第三图像帧F21及第四图像帧F22，取得物体沿深度方向的第三维度速度V_z；以及(3)依据第一图像帧F11、第二图像帧F12、第三图像帧F21及第四图像帧F22，取得第一运动向量M_x的第一维度速度V_x及第二运动向量M_y的第二维度速度V_y。

例如，控制器230用以：(1)使用立体视觉方法，依据第一图像帧F11及第三图像帧F21，取得物体的第一深度D1(图3B中未示出了)；(2)利用立体视觉方法，依据第二图像帧F12及第四图像帧F22，取得物体的第二深度D2(图3B中未示出了)；(3)依据第一深度D1与第二深度D2之间的深度差ΔD及第一时间点t1与第二时间点t2之间的时间差Δt，取得深度方向上的第三维度速度V_z(即，V_z＝ΔD/Δt的值)；(4)依据深度，例如是第一深度D1、第二深度D2或第一深度D1与第二深度D2的平均值，取得第一运动向量M_x的第一维度速度V_x；(5)依据深度差ΔD，取得第二运动向量M_y的第二维度速度V_y。在实施例中，时间差Δt为微秒等级或更小。另外，第一事件感知器210及第二事件感知器220在校正后，第一图像帧F11与第三图像帧F21共面配置，且第二图像帧F12与第四图像帧F22也是共面配置。

在另一实施例中，如图3B所示，第一事件感知器210用以：(1)在第一时间点t1检测物体沿平面P的第一图像帧F11；及(2)在第二时间点t2检测物体沿平面P的第二图像帧F12。第二事件感知器220用以：(1)在第一时间点t1检测物体沿平面P的第三图像帧F21；及(2)在第二时间点t2检测物体沿平面P的第四图像帧F22。控制器230用以：(1)依据第一图像帧F11及第三图像帧F21，取得事件特征沿深度方向的第一个第三维度坐标z_1,t1；(2)依据第一图像帧F11与第一图像帧F12至少一个及第一个第三维度坐标z_1,t1，取得事件特征沿平面P的第一个第一维度坐标x_1,t1及第一个第二维度坐标第二特征y_1,t1；(3)依据第二图像帧F12及第四图像帧F22，取得事件特征沿深度方向的第二个第三维度坐标z_2,t2；(4)依据第三图像帧F21与第四图像帧F22至少一个及第二个第三维度坐标z_2,t2，取得事件特征沿平面P的第二个第一维度坐标x_2,t2及第二个第二维度坐标y_2,t2；及(5)依据第一个第一维度坐标x_1,t1、第一个第二维度坐标y_1,t1、第一个第三维度坐标z_1,t1、第二个第一维度坐标x_2,t2、第二个第二维度坐标y_2,t2及第二个第三维度坐标z_2,t2，取得事件特征的三维速度V,_E。

例如，控制器230用以：(1)依据V_x＝(x_2,t2-x_1,t1)/Δt，取得第一维度速度V_x；(2)依据V_y＝(y_2,t2-y_1,t1)/Δt，取得第二维度速度V_y；(3)依据V_z＝(z_2,t2-z_1,t1)/Δt，取得第三维度速度V_z；及(4)融合第一维度速度V_x、第二维度速度V_y与第三维度速度V_z，取得物体的三维速度V,_E。

综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

[符号说明]

100：速度检测装置

110：事件感知器

120：距离感知器

130：控制器

D1：第一深度

D2：第二深度

ΔD、ΔD'：深度差

E_,t1、E_,t2、E_1,t1～E_5,t1、E_1,t2～E_5,t2：事件特征

F1：第一图像帧

F2：第二图像帧

G,_t1：第一几何中心

G,_t2：第二几何中心

P：平面

θ：角度

t1、t1'：第一时间点

t2、t2'：第二时间点

V_x：第一维度速度

V_y：第二维度速度

V_z：第三维度速度

V,_E：三维速度

x_1,t1：第一个第一维度坐标

y_1,t1：第一个第二维度坐标

z_1,t1：第一个第三维度坐标

x_2,t2：第二个第一维度坐标

y_2,t2：第二个第二维度坐标

z_2,t2：第二个第三维度坐标

Δt、Δt'：时间差