精確定位光電滑鼠位移量的方法
2023-06-03 08:41:36
專利名稱：精確定位光電滑鼠位移量的方法
技術領域：
本發明涉及光電領域，具體涉及一種精確定位光電滑鼠位移量的方法。
背景技術：
光電滑鼠在工作時，通過內部的發光二極體，照亮滑鼠底部，底部表面反射的一部分光線經光學透鏡傳到CMOS感光晶片上。CMOS感光晶片是由數百個光電轉換器件組成的矩陣，影像在CMOS上轉換為矩陣電信號，傳輸到信號處理系統DSP晶片，DSP晶片將此影像信號作為樣本幀與存儲的上一採樣周期的影像(參考幀)進行比較，如果某一採樣點在先後兩個影像中的位置移動為一個整像素點，就發出縱、橫兩方向位移信號到接口系統，否則繼續進行下一周期採樣。接口系統對DSP晶片發來的信號進行處理輸出，在計算機系統的運行界面上使指針產生對應的移動。根據上述過程可以看出，DSP處理器輸出的縱、橫兩方向位移信號的精確度影響了滑鼠的移動和定位性能。然而，由於數字圖像的離散特性，在數字圖像相關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，現有技術中的光電滑鼠中的DPS晶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。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種精確定位光電滑鼠位移量的方法，通過計算滑鼠的亞像素級位移，在不更改硬體的條件下提高光電滑鼠的精度和軌跡平滑度，增強光電滑鼠的性能。為達到上述目 的，本發明採用以下技術方案:一種精確定位光電滑鼠位移量的方法，包括以下步驟:S1、周期性採集滑鼠底部反射回的光學影像，獲取樣本幀和參考幀；其中，參考幀的米集時間早於樣本巾貞;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係數矩陣；S4、根據相關係數矩陣中最小元素的位置，確定滑鼠的整像素級位移；S5、計算最小元素的相關係數變化值，並計算在相關係數矩陣中與最小元素橫向或縱向相鄰的四個元素的相關係數變化值；其中，所述相關係數變化值等於相關係數矩陣各元素的平均值與該元素的差；S6、根據S5中計算得出的相關係數變化值，計算滑鼠的亞像素級位移；所述亞像素級位移的計算公式為:
權利要求
1.一種精確定位光電滑鼠位移量的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 51、周期性採集滑鼠底部反射回的光學影像，獲取樣本幀和參考幀；其中，參考幀的採集時間早於樣本幀； 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係數矩陣； 54、根據相關係數矩陣中最小元素的位置，確定滑鼠的整像素級位移； 55、計算最小元素的相關係數變化值，並計算在相關係數矩陣中與最小元素橫向或縱向相鄰的四個元素的相關係數變化值；其中，所述相關係數變化值等於相關係數矩陣各元素的平均值與該元素的差； 56、根據S5中計算得出的相關係數變化值，計算滑鼠的亞像素級位移； 所述亞像素級位移的計算公式為:
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於， 在SI中，採集到的樣本幀初始圖像包括A行B列個像素點； 所述S2具體包括: 5201、對樣本幀初始圖像進行去噪處理； 5202、將去噪後的樣本幀初始圖像中各像素點的灰度值除以一常數； 5203、建立一個中間矩陣，將去噪後樣本幀初始圖像中第a+Ι行第b+2列的像素點的灰度值減去第a行第b列的像素點的灰度值，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、將去噪後樣本幀初始圖像中第a+Ι行第2列的像素點灰度值減去第a行第I列的像素點的灰度值，得到的值作為中間矩陣的第a行第I列的值； 5205、將中間矩陣中大於O的像素點設為1，將小於或等於O的像素點設為O，得到的矩陣即為二值化處理後的樣本幀。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述S3具體包括: ·5301、去除樣本幀中的忽略計算區域，確定待計算區域； ·5302、在樣本幀的待計算區域內，使用一矩陣採樣模板採集多個樣本矩陣； ·5303、根據各樣本矩陣在樣本幀中的位置，將參考幀的待計算區域內相同位置的矩陣作為對應樣本矩陣的參考矩陣；S304、計算每一對位置相對應的樣本矩陣和參考矩陣的相關係數； S305、將所有相關係數按照對應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係，排列形成相關係數矩陣。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述S302具體包括，在樣本幀的待計算區域內，使用所述矩陣採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；當矩陣採樣模板處於起始位置，以及每完成一次移動時，都對樣本幀落在矩陣採樣模板區域內的矩陣進行採樣，作為樣本矩陣，直至歷遍樣本幀的待計算區域中的所有可移動區域。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述矩陣採樣模板每次移動的步長為一個或多個像素。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述相關係數矩陣為M行N列的矩形，其中，M和N為奇數。
7.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，M與N相等。
8.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述S304中，所述相關係數等於樣本矩陣與參考矩陣相減後得出的差值矩陣中所有元素的絕對值之和。
9.根據權利要求6或7所述的方法，其特徵在於，所述S4中，確定滑鼠的整像素級位移的方法包括: S401、確定相關係數矩陣中的最小元素； S402、將位於相關係數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滑鼠的整像素級位移，其中，每相鄰一個元素為一個單位向量。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在S6中，所述k大於2且小於3。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述k的值為2.4。
全文摘要
本發明涉及一種精確定位光電滑鼠位移量的方法，包括以下步驟周期性採集滑鼠底部反射回的光學影像，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係數矩陣；根據相關係數矩陣中最小元素的位置，確定滑鼠的整像素級位移；計算相關係數變化值；根據相關係數變化值，計算滑鼠的亞像素級位移；將整像素級位移與亞像素級位移相加，得出滑鼠的總位移量；將當前樣本幀更新為參考幀，返回獲取下一樣本幀。本發明提供的一種精確定位光電滑鼠位移量的方法，實現了在使用相同的光電滑鼠硬體條件下，更精確地判斷滑鼠的移動方向和移動距離，可以明顯提高光電滑鼠的光標定位精度和運行軌跡的平滑度，增強了光電滑鼠的性能。
文檔編號G06F3/033GK103105943SQ20131003501
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者吳曉鴒, 李建軍, 付華偉, 王千秋, 陳海南 申請人:廣州中國科學院先進技術研究所