专利名称：全息储存系统中定位点匹配的方法
技术领域：
本发明是有关于 一 种全息储存系统中定位点匹配 的方法，且特别是有关于如何有效快速地完成定位点 匹配以寻找定位点位置的方法。
背景技术：
全息储存(Holographic Storage)是现今光学储 存技术中可储存最高容量的一种技术。其储存容量可 高达3.9 TB (terabyte: 兆字节)。继HD-DVD或蓝 光(Blu-Ray)技术后，全息储存技术是最有可能成为 下一世代的储存方式。全息储存的原理是利用 一 激光光源，使其经过分 光镜(beam splitter)分成二道光束。 一为入射光， 一为参考光(reference beam)。因入射光及参考光是 为同调(coherent),所以该入射光经过欲记录的资料 与参考光在记录点产生干涉(interference),在全息 片(hologram)上形成亮度不一的影像。若欲读出全肩、片上的资料，利用参考光打在全息片上即可重建所记录的资料。因全息储存系统的成像原理，可知其对光学系统的要求精准度非常高。但光学系统实际应用时不可能兀美，所以全息储存系统读取资料时(即读取存在全必片的影像文件)，该资料(影像文件)会有偏移shift)的产生。如果影像文件有偏移的现象，那么读取出来的资料也不会正确。所以例如 InPhase公司在US 2 0 0 5/0286388提出在全息储存系统的设计中，设置一些定位点 (reserved block)在记录的影像中。如此，全息储存系统可由搜寻定位点的所在位置，进而得知收进来的影像文件的偏移多少进而修正位置误差(position error)。 也因此当全息储存系统读取 一 张影像文件( 一 全息片)时，首要之务即是做定位点匹配(match)的动作。根据定位占 y 、、、匹配结果确认定位点的位置，然后才能做后续的资料读取 (decode) 动作。在 US 2005/0286388中所提及定位点匹配的方式，是经过实验设计出 一 相关度 (correlation)的计算，相关度最高的区块(block) 即是所要寻找的定位点。以下是详细说明其利用相关 度做定位点匹配的方法。InPhase设计其定位点为8乘8像素大小的影像 区块。因定位点是已知的，所以InPhase将设计好的 定位点当成参考区块(reference block)。 当全息储 存系统读取一 6 4乘6 4像素大小的影像文件时，该 全息储存系统以8乘8像素大小为 一 单位区块，扫描(scan )计算侦测到的每 一 单位区块与参考区块的相 关度。其计算单位区块与参考区块的相关度的公式如 下-、 万、10相关度(Co/re/a"'o m)=此公式中的A代表读取进来的单位区块，B则代表 参考定位点。^ 、 ^则分别代表其平均的像素亮度 (pixels intensity)。 《"代表单位区块A的第m歹lJ， 第n行像素的亮度，同理，L代表参考定位点的第m 列，第n行像素的亮度。根据此公式可算出单位区块A 与参考定位点B的相关度，其中相关度的范围是在O 到1之间。亦即当计算的单位区块A与参考定位点B 其相关度为1时，即可确定该单位区块A即为定位点。 然，全息储存系统实际应用时，光学系统不可能6 兀美，所以不可能出现相关度为1的单位区块0但在扫描计算影像区域时可选择计算出来相关度最咼的单位区块判断为定位占 "、、因相关度的计算公式非常复杂且耗时所以当全储存系统接收到全息片c即影像文件时，扫描计算每一单位区块与参考区块的相关度所花费时间相当久。亦即此全息储存系统做定位点匹配的所需耗时很长，全白 vS、储存系统的读取速度也会因此而变慢因此，如何更快速地做定位点匹配的方法将是本发明的重点发明内容本发明的巨的是提供全息储存系统中定位占 / 、"匹配的方法，使得定位点匹配的速度得以改善减少后续全息储存系统读取资料所需的时间本发明提出种全息储存系统中定位占 乂"、匹配的方法，该方法包括下列步骤:首先根据已知的参考定位点特性设计一对称参考表，并根据对称参考表及欲匹配的单位区块与参考定位点-的差巳 幵来计算每单位区块的可信度，最后，选择可信度最咼的单位区块做为定位点。根据上述构相，本发明的全息储存系统中定位点匹配的方法，其中该单位区块及该参考定位点其大小皆为8乘8像素大小的区块。根据上述构想，本发明的全息储存系统中定位点匹配的方法，其中该参考定位点其具有对角对称的特性。例如左上右下或右上左下应呈现亮暗互补的特性。根据上述构想，本发明的全息储存系统中定位点匹配的方法，中对称参考表是考虑参考定位点其对角对称的特性所设计。根据上述构木巨，本发明的全息储存系统中定位点匹配的方法苴 z 、中欲匹配的单位区块与该参考定位点的差巳 升是利用1同--列及同 一 行的像素其亮度相减得的根据上述构想，本发明的全息储存系统中定位点匹配的方法，其中每一区块的可信度是根据欲匹配的该单位区块中每像素的对称分数得之。且每一像素的对称分数是由利用欲匹配的单位区块与参考定位点的差巳 升相乘该对称参考表得之。根据上述构想，本发明的全息储存系统中定位点匹配的方法，其中相乘的运算可利用一 AND和一X0R的运算代替加快运算速度。根据上述构想，本发明的全息储存系统中定位点匹配的方法中当计算出的每一像素的对称分数大于 一 门槛值，则可信度加1 ;而当计算出的每-像素的对称分数小于一门槛值，则可信度减1 。
为了使审査员能更进 一 步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附的附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制，中图1所绘示为本发明定位点匹配的方法的流程图。图2所6厶不为 一 参考定位点的范例。图3所绘不为本发明一欲匹配的单位区块的范例。
具体实施方式
因在全息储存系统中，如何快速地做定位点匹配是非常重要的课题。因为定位点匹配的快慢，即是影响后续资料的读取速度的重要因素。为了改善上述问题，本发明提出一种全息储存系统中定位点匹配的方法。请参照图1，其所绘示为本发明定位点匹配的方法的流程图。步骤 11 :根据己知的参考定位点特性设计 一 对称参考表 (Symmetrical Reference Table)。步骤1 2 :根据对称参考表及欲匹配的单位区块 (applied unit block) 与参考定位点 (reference reserved block)的差异来计算每 一 单位区块的可信 度。步骤 1 3 :选择可信度最高的单位区块做为定位点。首先，进行步骤11 :根据己知的参考定位点特性设计一对称参考表 (Symmetrical Reference Table)。如同在背景技术部分所提及，InPhase在影像中设 计定位点(reserved block)以利全息储存系统由此 修正全息片(影像文件)的位置误差。其定位点的设 计特性使得我们得以应用发展出本发明定位点匹配的 方法。InPhase在每6 4乘6 4像素大小的区域，就设置一 8乘8像素大小的参考定位点。所以当 一 全息片 大小为1 2 0 0乘1 " 2 Q 0像素大小的影像文件时， 去掉边缘会影响匹配正确性的定位点，大约会有3 20个参考定位点，且每 一 参考定位点的影像设计是为 对角线对称。请参考图2 ，其为 一 参考定位点的范例。其大小为8乘8像素大小，且该区块的影像文件呈现 左上及右下对称或为右上及左下的对称。这里所指的对称是为影像的亮暗互补。例如，像素2 1及像素2 2其为左上右下的对角对称关系，如像素2 1为亮 (light),而像素2 2则呈现与其互补的暗(dark)。 又如像素2 3及像素2 4也是左上右下对角对称。以 及，如像素2 5及像素2 6则为右上左下的对角对称 关系，并且像素2 5为暗(dark)，而像素2 6则呈现 与其互补的亮(1 i ght )。而我们根据参考定位点对角 对称的特性设计出 一 对称参考表 (Symmetrical Reference Table: RefTable)。因参考定位点的大小为8乘8像素大小，又因其 具有对角对称的特性，所以本发明只取上半部的影像 文件做定位点匹配。也因此我们设计对称参考表时， 是设计一 4乘S大小的矩阵以供本发明后续计算使 用。该矩阵的每 一 字节所代表的各别意义如下所示-1 1 1 1 1 1 1 1: 暗像素 (dark pixel) 0 1 1 1 1 1 1 1: 亮像素 (light pixel)01111000 : 不对称的像素 (unsymmetrical)0 0 0 0 0 0 0 0 : 无法辨识的像素(unclear)以上四种字节的设计系因全息储存系统所接收的资料(即影像文件)并不可能完全无噪声，并且亮暗 分明。所以在做定位点匹配计算时就可能遇到不对称 的像素或是根本无法辨识的像素。此时都要将这些情 形列入考虑以确保定位点匹配的正确性。接着，进行步骤12 :根据对称参考表及欲匹配的单位区块 (applied unit block) 与参考定位点 (reference reserved block) 的差异来计算每一单 位区块的可信度。因 InPhase在每6 4乘6 4像素大小的影像区域 中置入一 8乘8像素大小的定位点。所以当我们利用硬件做定位点匹配时，通常会将 一 全息片划为好几个 6 4乘6 4像素大小的影像区域，并以8乘8像素大 小的区块为 一 单位区块扫描计算该些6 4乘6 4像素 大小的影像区域。由此完成定位点匹配的动作。请参考图3，其是为本发明一欲匹配的单位区块 的范例。此欲匹配的单位区块3 1为8乘8像素大小。 因本发明采用参考定位点对角对称的特性，所以在做 定位点匹配时，只要计算单位区块3 1的上半部区块 3 2即可。同理，计算单位区块3 1的下半部区块3 3亦可达到本发明的同样功效。本发明设计 一 计算单 位区块可信度的公式，其公式如下( I ma g e (m， n) - I ma g e (m ， ，n， ) ) XRefTable(m， n)〉thresholdImage (m, n)代表欲匹配的单位区块其第m列，第n 行像素的亮度。Image (m， ，n，)则代表参考定位点 其第m列，第n行像素的亮度。该公式的计算其实非常简单，亦即将欲匹配的单 位区块与参考定位点 一 比较(即相减)，再与步骤1 1 所得的对称参考表相乘即可得到对称性的分数 (symmetrical s c o r e )。
当对称性分数大过我们设计 的一门槛值(threshold),则该单位区块的可信度加 1 。反之，若该对称性分数小于该门槛值时，则该单 位区块的可信度减1 。因上式公式是计算单 一 像素时 所使用，所以，当计算完单位区块3 1的上半部区块 3 2时，可得到单位区块3 1其总和的可信度。在此需额外说明的是，上述公式其中的X (乘法) 也可以用一 AND ( & )和X0R逻辑运算代替，可更减轻 硬件计算的负担，也加快全息储存系统的读取速度。因上述公式非常简洁，所以例如计算上半部区块 3 2所包含的3 2个像素时，其所需要的运算循环 (operator cycle) 女口下1.3 2个减法(-)运算2.3 2个AND(&)运算和3 2个X0R运算3.3 2个大于(〉)运算和3 2个小于(<)运算4.3 2个减法(-)运算 5.3 2个加法(+ )运算循环1 (cycle 1 )的减法运算是计算比较单位 区块及参考定位点的差异；循环2 ( cycle 2 )的AND 和X0R运算是计算循环1所计算出来的差异相乘对称 参考表得出该单位区块其对称性的分数；循环3 (cycle 3)的大于和小于运算则是计算单位区块的 对称性分数是否大于或小于门槛值；循环4 ( cyc 1 e 4 ) 及循环5 (cycle 5 )则是根据循环3的比较结果决 定让可信度加1或减1所做的运算。比较起背景技术US 2 D 0 5/0 2 8 6 3 8 S所 提及的相关度计算，若同样以计算上半部单位区块3 2为例，其所需要的运算循环如下 1.3 2个加法(+ )运算2 . 1 6个加法(+ )运算3 . 8个加法(+ )个运算4 . 4个加法(+ )运算5 . 2个加法(+ )运算6 . 1个乘法(X )运算 7.6 4X2个减法(-)运算 8.6 4X3个乘法(X)运算9.6 4X3个加法(+)运算1 0 . 1个平方根(square root) 运算ll.l个乘法(X)运算上述运算循环相较于本发明的运算循环，其多了一倍以上的运算識。另外，本发明的运算大多只有简单的加法、减法，连原本的乘法也可用AND和X0R代替，节省非常多的运算时间。反观相关度所需的运算非常复杂，有乘法甚至还有平方根的运算所以比较起来，本发明的确可以比较快速地做定位点、匹配的动作最后进行:步骤1 3 :选择可信度最咼的单位区块做为定位点、因在步骤l2我们已计算出每 一 单位区块的可信度，所以在步骤1 3选择可信度最高的单位区块做为定位点、，即兀成定位点匹配。后续全息储存系统再将定位点匹配的结果应用做位置校正以确保读到资料的正确性因此，本发明的优点是在于利用参考定位点本身对角对.禾尔的特性，发展出快速计算单位区块中每像素的对称性分数，进而得到该单位区块的可信度再根据每单位区块的可信度，选择可信度最高的单位区块做为定位点。本发明是为很简单但是非常有效率的定位点、匹配的方法。本发明的另 一 优点是的计算。相较于先前技术利用加法、减法和AND及定位占 '、"匹配所需的运算，速度换而言之，全息储取资料的速度。综上所述，虽然本发然其并非用以限定本发明脱离本发明的精神和范围因此本发明的保护范围当定的为准。减少定位点匹配时所需耗时利用相关度的计算，本发明X0R等简单的运算即可兀成有效提升寻求定位点位置的存系统也因此可以提高苴 z 、读明己以较佳实施例揭露如上， ，任何熟习此技术者，在不 内，当可作各种更动与润饰， 视后附的申请专利范围所界
权利要求
1.一种全息储存系统中定位点匹配的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤根据已知的参考定位点特性设计一对称参考表；根据该对称参考表及欲匹配的单位区块与一参考定位点的差异来计算每一单位区块的可信度；及选择可信度最高的单位区块做为定位点。
全文摘要
本发明揭露一种全息储存系统中定位点匹配的方法。首先，根据已知的参考定位点特性设计一对称参考表，并根据该对称参考表及欲匹配的单位区块与参考定位点的差异来计算每一单位区块的可信度。最后，选择可信度最高的单位区块做为定位点。
文档编号G11B7/0065GK101335019SQ20071012352
公开日2008年12月31日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者陈殷盈 申请人:建兴电子科技股份有限公司