專利名稱：一種精確定位光電鼠標位移量的方法
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位移量的方法。
背景技術(shù)：
光電鼠標在工作時，通過內(nèi)部的發(fā)光二極管，照亮鼠標底部，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，傳輸?shù)叫盘柼幚硐到y(tǒng)DSP芯片，DSP芯片將此影像信號作為樣本幀與存儲的上一采樣周期的影像(參考幀)進行比較，如果某一采樣點在先后兩個影像中的位置移動為一個整像素點，就發(fā)出縱、橫兩方向位移信號到接口系統(tǒng)，否則繼續(xù)進行下一周期采樣。接口系統(tǒng)對DSP芯片發(fā)來的信號進行處理輸出，在計算機系統(tǒng)的運行界面上使指針產(chǎn)生對應(yīng)的移動。根據(jù)上述過程可以看出，DSP處理器輸出的縱、橫兩方向位移信號的精確度影響了鼠標的移動和定位性能。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，而實際圖像中的目標偏移一般不會正好為整像素。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的光電鼠標中的DPS芯片僅能對比出樣本幀與參考幀之間的整像素級位移，其精度較低，運動軌跡平滑度低，有待進一步的改進。

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位移量的方法，通過計算鼠標的亞像素級位移，在不更改硬件的條件下提高光電鼠標的精度和軌跡平滑度，增強光電鼠標的性能。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種精確定位光電鼠標位移量的方法，包括以下步驟S1、周期性采集鼠標底部反射回的光學(xué)影像，獲取樣本幀和參考幀；其中，參考幀的米集時間早于樣本巾貞;S2、對樣本幀進行二值化處理；S3、計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，確定鼠標的整像素級位移；S5、計算最小元素的相關(guān)系數(shù)變化值，并計算在相關(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中計算得出的相關(guān)系數(shù)變化值，計算鼠標的亞像素級位移；S7、將S4中的整像素級位移與S6中的亞像素級位移相加，得出鼠標的總位移量；S8、將當(dāng)前樣本幀更新為參考幀，返回SI獲取下一樣本幀。所述S2具體包括S201、對樣本幀進行去噪處理；
S202、將樣本幀中每一個像素點的灰度與設(shè)定的閾值比較，將灰度低于閾值的像素點設(shè)為第一值，將灰度高于閾值的像素點設(shè)為第二值。所述S3具體包括:S301、去除樣本幀中的忽略計算區(qū)域，確定待計算區(qū)域；S302、在樣本幀的待計算區(qū)域內(nèi)，使用一矩陣采樣模板采集多個樣本矩陣；S303、根據(jù)各樣本矩陣在樣本幀中的位置，將參考幀的待計算區(qū)域內(nèi)相同位置的矩陣作為對應(yīng)樣本矩陣的參考矩陣；S304、計算每一對位置相對應(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)按照對應(yīng)的樣本矩陣或參考矩陣在樣本幀或參考幀中的相對位置關(guān)系，排列形成相關(guān)系數(shù)矩陣。所述S302具體包括，在樣本幀的待計算區(qū)域內(nèi)，使用所述矩陣采樣模板從橫向和縱向邊緣開始，按照同一步長橫向或縱向移動；當(dāng)矩陣采樣模板處于起始位置，以及每完成一次移動時，都對樣本幀落在矩陣采樣模板區(qū)域內(nèi)的矩陣進行采樣，作為樣本矩陣，直至歷遍樣本幀的待計算區(qū)域中的所有可移動區(qū)域；所述矩陣采樣模板每次移動的步長為一個或多個像素。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)。進一步地，M與N相等。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值之和。`所述S4中，確定鼠標的整像素級位移的方法包括: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的整像素級位移，其中，每相鄰一個元素為一個單位向量。所述亞像素級位移的計算公式為:
權(quán)利要求
1.一種精確定位光電鼠標位移量的方法，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，參考幀的采集時間早于樣本幀； ·52、對樣本幀進行二值化處理； ·53、計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，確定鼠標的整像素級位移； ·55、計算最小元素的相關(guān)系數(shù)變化值，并計算在相關(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中計算得出的相關(guān)系數(shù)變化值，計算鼠標的亞像素級位移； ·57、將S4中的整像素級位移與S6中的亞像素級位移相加，得出鼠標的總位移量； · 58、將當(dāng)前樣本幀更新為參考幀，返回SI獲取下一樣本幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2具體包括: 5201、對樣本幀進行去噪處理； 5202、將樣本幀中每一個像素點的灰度與設(shè)定的閾值比較，將灰度低于閾值的像素點設(shè)為第一值，將灰度高于閾值的像素點設(shè)為第二值。
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算區(qū)域，確定待計算區(qū)域； ·5302、在樣本幀的待計算區(qū)域內(nèi)，使用一矩陣采樣模板采集多個樣本矩陣； ·5303、根據(jù)各樣本矩陣在樣本幀中的位置，將參考幀的待計算區(qū)域內(nèi)相同位置的矩陣作為對應(yīng)樣本矩陣的參考矩陣； ·5304、計算每一對位置相對應(yīng)的樣本矩陣和參考矩陣的相關(guān)系數(shù)； ·5305、將所有相關(guān)系數(shù)按照對應(yīng)的樣本矩陣或參考矩陣在樣本幀或參考幀中的相對位置關(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始，按照同一步長橫向或縱向移動；當(dāng)矩陣采樣模板處于起始位置，以及每完成一次移動時，都對樣本幀落在矩陣采樣模板區(qū)域內(nèi)的矩陣進行采樣，作為樣本矩陣，直至歷遍樣本幀的待計算區(qū)域中的所有可移動區(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的步長為一個或多個像素。
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6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，確定鼠標的整像素級位移的方法包括: ·5401、確定相關(guān)系數(shù)矩陣中的最小元素； `5402、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的整像素級位移，其中，每相鄰一個元素為一個單位向量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述亞像素級位移的計算公式為:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精確定位光電鼠標位移量的方法，包括以下步驟周期性采集鼠標底部反射回的光學(xué)影像，獲取樣本幀和參考幀；對樣本幀進行二值化處理；計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，確定鼠標的整像素級位移；計算相關(guān)系數(shù)變化值；根據(jù)相關(guān)系數(shù)變化值，計算鼠標的亞像素級位移；將整像素級位移與亞像素級位移相加，得出鼠標的總位移量；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位移量的方法，實現(xiàn)了在使用相同的光電鼠標硬件條件下，更精確地判斷鼠標的移動方向和移動距離，可以明顯提高光電鼠標的光標定位精度和運行軌跡的平滑度，增強了光電鼠標的性能。
文檔編號G06F3/0354GK103076901SQ20121058473
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者吳曉鸰, 杜如虛, 付華偉, 王陽陽, 孟振宇, 官冠, 曾德文 申請人:廣州中國科學(xué)院先進技術(shù)研究所