專(zhuān)利名稱(chēng)：精確定位光電鼠標(biāo)位移量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電領(lǐng)域，具體涉及一種精確定位光電鼠標(biāo)位移量的方法。
背景技術(shù)：
光電鼠標(biāo)在工作時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的發(fā)光二極管，照亮鼠標(biāo)底部，底部表面反射的一部分光線經(jīng)光學(xué)透鏡傳到CMOS感光芯片上。CMOS感光芯片是由數(shù)百個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件組成的矩陣，影像在CMOS上轉(zhuǎn)換為矩陣電信號(hào)，傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)DSP芯片，DSP芯片將此影像信號(hào)作為樣本幀與存儲(chǔ)的上一采樣周期的影像(參考幀)進(jìn)行比較，如果某一采樣點(diǎn)在先后兩個(gè)影像中的位置移動(dòng)為一個(gè)整像素點(diǎn)，就發(fā)出縱、橫兩方向位移信號(hào)到接口系統(tǒng)，否則繼續(xù)進(jìn)行下一周期采樣。接口系統(tǒng)對(duì)DSP芯片發(fā)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理輸出，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行界面上使指針產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的移動(dòng)。根據(jù)上述過(guò)程可以看出，DSP處理器輸出的縱、橫兩方向位移信號(hào)的精確度影響了鼠標(biāo)的移動(dòng)和定位性能。然而，由于數(shù)字圖像的離散特性，在數(shù)字圖像相關(guān)中所得到的位移都只能是整像素的，而實(shí)際圖像中的目標(biāo)偏移一般不會(huì)正好為整像素。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的光電鼠標(biāo)中的DPS芯片僅能對(duì)比出樣本幀與參考幀之間的整像素級(jí)位移，其精度較低，運(yùn)動(dòng)軌跡平滑度低，有待進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種精確定位光電鼠標(biāo)位移量的方法，通過(guò)計(jì)算鼠標(biāo)的亞像素級(jí)位移，在不更改硬件的條件下提高光電鼠標(biāo)的精度和軌跡平滑度，增強(qiáng)光電鼠標(biāo)的性能。為達(dá)到上述目 的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種精確定位光電鼠標(biāo)位移量的方法，包括以下步驟:S1、周期性采集鼠標(biāo)底部反射回的光學(xué)影像，獲取樣本幀和參考幀；其中，參考幀的米集時(shí)間早于樣本巾貞;S2、對(duì)樣本幀進(jìn)行二值化處理；S3、計(jì)算樣本幀和參考幀的相關(guān)系數(shù)矩陣；S4、根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣中最小元素的位置，確定鼠標(biāo)的整像素級(jí)位移；S5、計(jì)算最小元素的相關(guān)系數(shù)變化值，并計(jì)算在相關(guān)系數(shù)矩陣中與最小元素橫向或縱向相鄰的四個(gè)元素的相關(guān)系數(shù)變化值；其中，所述相關(guān)系數(shù)變化值等于相關(guān)系數(shù)矩陣各元素的平均值與該元素的差；S6、根據(jù)S5中計(jì)算得出的相關(guān)系數(shù)變化值，計(jì)算鼠標(biāo)的亞像素級(jí)位移；所述亞像素級(jí)位移的計(jì)算公式為:
權(quán)利要求
1.一種精確定位光電鼠標(biāo)位移量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、周期性采集鼠標(biāo)底部反射回的光學(xué)影像，獲取樣本幀和參考幀；其中，參考幀的采集時(shí)間早于樣本幀； 52、對(duì)樣本幀進(jìn)行二值化處理； 53、計(jì)算樣本幀和參考幀的相關(guān)系數(shù)矩陣； 54、根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣中最小元素的位置，確定鼠標(biāo)的整像素級(jí)位移； 55、計(jì)算最小元素的相關(guān)系數(shù)變化值，并計(jì)算在相關(guān)系數(shù)矩陣中與最小元素橫向或縱向相鄰的四個(gè)元素的相關(guān)系數(shù)變化值；其中，所述相關(guān)系數(shù)變化值等于相關(guān)系數(shù)矩陣各元素的平均值與該元素的差； 56、根據(jù)S5中計(jì)算得出的相關(guān)系數(shù)變化值，計(jì)算鼠標(biāo)的亞像素級(jí)位移； 所述亞像素級(jí)位移的計(jì)算公式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 在SI中，采集到的樣本幀初始圖像包括A行B列個(gè)像素點(diǎn)； 所述S2具體包括: 5201、對(duì)樣本幀初始圖像進(jìn)行去噪處理； 5202、將去噪后的樣本幀初始圖像中各像素點(diǎn)的灰度值除以一常數(shù)； 5203、建立一個(gè)中間矩陣，將去噪后樣本幀初始圖像中第a+Ι行第b+2列的像素點(diǎn)的灰度值減去第a行第b列的像素點(diǎn)的灰度值，得到的值作為中間矩陣的第a行第b+Ι列的值，其中1≤a≤A-1, 1≤b≤B-2 ; 5204、將去噪后樣本幀初始圖像中第a+Ι行第2列的像素點(diǎn)灰度值減去第a行第I列的像素點(diǎn)的灰度值，得到的值作為中間矩陣的第a行第I列的值； 5205、將中間矩陣中大于O的像素點(diǎn)設(shè)為1，將小于或等于O的像素點(diǎn)設(shè)為O，得到的矩陣即為二值化處理后的樣本幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3具體包括: ·5301、去除樣本幀中的忽略計(jì)算區(qū)域，確定待計(jì)算區(qū)域； ·5302、在樣本幀的待計(jì)算區(qū)域內(nèi)，使用一矩陣采樣模板采集多個(gè)樣本矩陣； ·5303、根據(jù)各樣本矩陣在樣本幀中的位置，將參考幀的待計(jì)算區(qū)域內(nèi)相同位置的矩陣作為對(duì)應(yīng)樣本矩陣的參考矩陣；S304、計(jì)算每一對(duì)位置相對(duì)應(yīng)的樣本矩陣和參考矩陣的相關(guān)系數(shù)； S305、將所有相關(guān)系數(shù)按照對(duì)應(yīng)的樣本矩陣或參考矩陣在樣本幀或參考幀中的相對(duì)位置關(guān)系，排列形成相關(guān)系數(shù)矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述S302具體包括，在樣本幀的待計(jì)算區(qū)域內(nèi)，使用所述矩陣采樣模板從橫向和縱向邊緣開(kāi)始，按照同一步長(zhǎng)橫向或縱向移動(dòng)；當(dāng)矩陣采樣模板處于起始位置，以及每完成一次移動(dòng)時(shí)，都對(duì)樣本幀落在矩陣采樣模板區(qū)域內(nèi)的矩陣進(jìn)行采樣，作為樣本矩陣，直至歷遍樣本幀的待計(jì)算區(qū)域中的所有可移動(dòng)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述矩陣采樣模板每次移動(dòng)的步長(zhǎng)為一個(gè)或多個(gè)像素。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述相關(guān)系數(shù)矩陣為M行N列的矩形，其中，M和N為奇數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，M與N相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述S304中，所述相關(guān)系數(shù)等于樣本矩陣與參考矩陣相減后得出的差值矩陣中所有元素的絕對(duì)值之和。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述S4中，確定鼠標(biāo)的整像素級(jí)位移的方法包括: S401、確定相關(guān)系數(shù)矩陣中的最小元素； S402、將位于相關(guān)系數(shù)矩陣中心的元素作為參考元素，從所述參考元素到所述最小元素的向量值即為鼠標(biāo)的整像素級(jí)位移，其中，每相鄰一個(gè)元素為一個(gè)單位向量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在S6中，所述k大于2且小于3。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述k的值為2.4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精確定位光電鼠標(biāo)位移量的方法，包括以下步驟周期性采集鼠標(biāo)底部反射回的光學(xué)影像，獲取樣本幀和參考幀；對(duì)樣本幀進(jìn)行二值化處理；計(jì)算樣本幀和參考幀的相關(guān)系數(shù)矩陣；根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣中最小元素的位置，確定鼠標(biāo)的整像素級(jí)位移；計(jì)算相關(guān)系數(shù)變化值；根據(jù)相關(guān)系數(shù)變化值，計(jì)算鼠標(biāo)的亞像素級(jí)位移；將整像素級(jí)位移與亞像素級(jí)位移相加，得出鼠標(biāo)的總位移量；將當(dāng)前樣本幀更新為參考幀，返回獲取下一樣本幀。本發(fā)明提供的一種精確定位光電鼠標(biāo)位移量的方法，實(shí)現(xiàn)了在使用相同的光電鼠標(biāo)硬件條件下，更精確地判斷鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)距離，可以明顯提高光電鼠標(biāo)的光標(biāo)定位精度和運(yùn)行軌跡的平滑度，增強(qiáng)了光電鼠標(biāo)的性能。
文檔編號(hào)G06F3/033GK103105943SQ20131003501
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者吳曉鸰, 李建軍, 付華偉, 王千秋, 陳海南 申請(qǐng)人:廣州中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所