CN112799525B - 一种光学导航辅助*** - Google Patents

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CN112799525B CN202110115136.7A CN202110115136A CN112799525B CN 112799525 B CN112799525 B CN 112799525B CN 202110115136 A CN202110115136 A CN 202110115136A CN 112799525 B CN112799525 B CN 112799525B
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Abstract

本发明提供了一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元将获取的图像分为参考帧图和对比图，并分别提取图中的特征点阵，通过对比特征点阵的相对位移得到鼠标的移动数据，另外，所述计算处理单元还通过提取辅助点阵对移动数据进行校准，该***还配有能够补正累计误差的平面单元。通过数学方式从图中获取特征值，并实时地对比两类图中的特征，同时在满足一定条件下替换参考帧图，减小光学导航的误差，再配备专门的平面单元，省去了人为校准的麻烦。

Description

一种光学导航辅助***
技术领域
本发明涉及鼠标定位技术领域，尤其涉及一种光学导航辅助***。
背景技术
鼠标作为最常见的一类输入设备在计算机的使用中有非常重要的作用，而鼠标中的导航设备在发展过程中经历了从机械滚球到光学导航的变化，优秀的光学导航辅助***能够让鼠标的操作感更加舒适和精准，减少抬起鼠标重新定位的多余操作。
现在已经开发出了很多光学导航辅助***，经过我们大量的检索与参考，发现现有的***有如公开号为KR1020140123520A，KR1020120122968A和KR1020120121863A所公开的***，包括发光单元、光学导航芯片与外罩，发光单元用以提供光束照射位移产生单元的表面，光学导航芯片包括感测阵列，但不具有用以对反射光束做聚焦处理的光学透镜，感测阵列相对于位移产生单元的表面而设置，用以接收发光单元所提供的光束由位移产生单元的表面反射后所产生的反射光束，外罩具有第一表面与第二表面，且外罩与光学导航芯片间呈一个夹角，以避免光束经外罩的第一表面反射至光学导航芯片的感测阵列。但该***在操作过程中会积累误差，时间一长后需要频繁地重新定位。
发明内容
本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种光学导航辅助***，
为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
进一步的，所述计算处理单元将所述图像传感器获取的第一帧图像作为参考帧图，将后续获得的图像作为对比图，通过比较所述参考帧图和所述对比图来确定鼠标的移动；
进一步的，所述计算处理单元分析参考帧图得到位于中间区域的特征点阵，所述计算处理单元分析对比图得到特征点阵，利用所述特征点阵的相对位移来确定鼠标的移动；
进一步的，所述计算处理单元分析所述参考帧图和所述对比图分别得到辅助点阵，利用所述辅助点阵与所述特征点阵的位置关系来校准方向和移动距离的误差；
进一步的，所述对比图的特征点阵位于中间区域外时，将该对比图作为新的参考帧图并重新获取中间区域内的特征点阵；
进一步的，所述***还包括激光测距仪用于测量鼠标底面与放置平面的距离，依据所述距离的变化开始或结束所述计算处理单元对图像的处理；
进一步的，所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被所述计算处理单元处理后，所述识别点将被识别为特征点阵，所述副点将被识别为辅助点阵；
进一步的，所述识别点的周围设置ID信息，所述ID信息具有唯一性，所述计算处理单元通过识别ID信息来补正积累的移动误差；
进一步的，所述ID信息包括其对应识别点到所述平面单元左边缘的距离与到所述平面单元右边缘的距离的比值以及所述对应识别点到所述平面单元上边缘的距离与到所述平面单元下边缘的距离的比值。
本发明所取得的有益效果是：
本***通过提取并对比参考帧图与对比图中的特征数据，来确定移动的距离的方向和距离，同时在一定条件下替换参考帧图，使得在计算过程中减小误差，本***还通过提取辅助数据矫正移动的距离和方向，使输出的数据更加精准，另外再配合专用的平面单元，能够将长时间积累的误差进行补正，避免了需要人为重新定位的麻烦，使操作更加流畅。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1为该***输出移动数据的流程示意图。
图2为参考帧图与对比图的对照示意图。
图3为特征点阵与辅助点阵示意图。
图4为识别点ID区域示意图。
图5为平面单元横截面示意图。
图6为误差补正效果示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它***.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的***.方法.特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一。
一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元将所述图像传感器获取的第一帧图像作为参考帧图，将后续获得的图像作为对比图，通过比较所述参考帧图和所述对比图来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析参考帧图得到位于中间区域的特征点阵，所述计算处理单元分析对比图得到特征点阵，利用所述特征点阵的相对位移来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析所述参考帧图和所述对比图分别得到辅助点阵，利用所述辅助点阵与所述特征点阵的位置关系来校准方向和移动距离的误差；
所述对比图的特征点阵位于中间区域外时，将该对比图作为新的参考帧图并重新获取中间区域内的特征点阵；
所述***还包括激光测距仪用于测量鼠标底面与放置平面的距离，依据所述距离的变化开始或结束所述计算处理单元对图像的处理；
所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被所述计算处理单元处理后，所述识别点将被识别为特征点阵，所述副点将被识别为辅助点阵；
所述识别点的周围设置ID信息，所述ID信息具有唯一性，所述计算处理单元通过识别ID信息来补正积累的移动误差；
所述ID信息包括其对应识别点到所述平面单元左边缘的距离与到所述平面单元右边缘的距离的比值以及所述对应识别点到所述平面单元上边缘的距离与到所述平面单元下边缘的距离的比值。
实施例二。
一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元将所述图像传感器获取的第一帧图像作为参考帧图，将后续获得的图像作为对比图，通过比较所述参考帧图和所述对比图来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析参考帧图得到位于中间区域的特征点阵，所述计算处理单元分析对比图得到特征点阵，利用所述特征点阵的相对位移来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析所述参考帧图和所述对比图分别得到辅助点阵，利用所述辅助点阵与所述特征点阵的位置关系来校准方向和移动距离的误差；
所述对比图的特征点阵位于中间区域外时，将该对比图作为新的参考帧图并重新获取中间区域内的特征点阵；
所述***还包括激光测距仪用于测量鼠标底面与放置平面的距离，依据所述距离的变化开始或结束所述计算处理单元对图像的处理；
所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被所述计算处理单元处理后，所述识别点将被识别为特征点阵，所述副点将被识别为辅助点阵；
所述识别点的周围设置ID信息，所述ID信息具有唯一性，所述计算处理单元通过识别ID信息来补正积累的移动误差；
所述ID信息包括其对应识别点到所述平面单元左边缘的距离与到所述平面单元右边缘的距离的比值以及所述对应识别点到所述平面单元上边缘的距离与到所述平面单元下边缘的距离的比值；
基于此设计了一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元根据以下步骤对图像进行处理：
S1、所述图像传感器获取的第一帧图作为参考帧图进行保存；
S2、将所述参考帧图的中间区域作为参考区域；
S3、提取所述参考帧图中的所有像素点的灰度值进行特征化处理，将位于所述参考区域内的特征值最大的点阵作为特征点阵进行保存；
S4、将所述参考区域内特征值第二大的点阵作为辅助点阵进行保存，并计算特征点阵与辅助点阵之间的距离，同时将特征点阵和辅助点阵的连线方向作为基准方向；
S5、所述图像传感器获取的下一帧图作为对比图进行保存；
S6、提取所述对比图的所有像素点的灰度值；
S7、将所述对比图的所有像素点进行特征化处理，筛选出其中特征值大于阈值的点阵；
S8、计算筛选出的点阵的位置关系以及特征值差异，与所述参考帧图的特征点阵与辅助点阵进行匹配，选择出符合匹配结果的两个点阵，其中特征值较大的点阵为特征点阵，特征值较小的点阵为辅助点阵；
S9、连接所述对比图的特征点阵和辅助点阵得到连线，若所述连线与所述参考帧图的基准方向有偏差，则以所述对比图的中心为旋转点进行旋转调整，使得连线与所述基准方向保持一致；
S10、计算所述对比图中特征点阵与所述辅助点阵之间的距离，与所述参考帧图中特征点阵与辅助点阵的距离的比值作为比例缩放调整值；
S11、计算所述参考帧图中的特征点阵与所述对比图中的特征点阵的相对位移，再以所述比例缩放调整值进行调整后作为光学导航的输出值，所述相对位移包括移动的距离和方向；
S12、若所述对比图的特征点阵位于中间区域内，则跳转至S5步骤；
S13、若所述对比图的特征点阵位于中间区域外，则将所述对比图作为新的参考帧图进行保存并跳转至步骤S2；
上述步骤中的图像的中间区域是指：若原始图的分别率为n*n，则该原始图像中横坐标在
Figure BDA0002920192010000061
之间，纵坐标在
Figure BDA0002920192010000062
的像素点构成的集合为中间区域，所述特征点阵与所述辅助点阵均为3*3点阵；
S3、S7步骤中所述特征化处理的方法根据以下步骤来实现：
S21、统计所有具有相同灰度值的像素点的个数，将数量最多的像素点灰度值作为背景灰度值；
S22、将所有像素点的灰度值减去背景灰度值作为新灰度值进行保存；
S23、计算每个非边缘像素点的差异值Z：
Figure BDA0002920192010000063
其中，H()为像素点的灰度值，(i，j)为像素点的坐标；
S24、计算每个非边缘像素点的特征值Y：
Figure BDA0002920192010000064
所述3*3点阵的特征值为该点阵内九个像素点的特征值的平均值。
实施例三。
一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元将所述图像传感器获取的第一帧图像作为参考帧图，将后续获得的图像作为对比图，通过比较所述参考帧图和所述对比图来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析参考帧图得到位于中间区域的特征点阵，所述计算处理单元分析对比图得到特征点阵，利用所述特征点阵的相对位移来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析所述参考帧图和所述对比图分别得到辅助点阵，利用所述辅助点阵与所述特征点阵的位置关系来校准方向和移动距离的误差；
所述对比图的特征点阵位于中间区域外时，将该对比图作为新的参考帧图并重新获取中间区域内的特征点阵；
所述***还包括激光测距仪用于测量鼠标底面与放置平面的距离，依据所述距离的变化开始或结束所述计算处理单元对图像的处理；
所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被所述计算处理单元处理后，所述识别点将被识别为特征点阵，所述副点将被识别为辅助点阵；
所述识别点的周围设置ID信息，所述ID信息具有唯一性，所述计算处理单元通过识别ID信息来补正积累的移动误差；
所述ID信息包括其对应识别点到所述平面单元左边缘的距离与到所述平面单元右边缘的距离的比值以及所述对应识别点到所述平面单元上边缘的距离与到所述平面单元下边缘的距离的比值；
基于此设计了一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元根据以下步骤对图像进行处理：
S1、所述图像传感器获取的第一帧图作为参考帧图进行保存；
S2、将所述参考帧图的中间区域作为参考区域；
S3、提取所述参考帧图中的所有像素点的灰度值进行特征化处理，将位于所述参考区域内的特征值最大的点阵作为特征点阵进行保存；
S4、将所述参考区域内特征值第二大的点阵作为辅助点阵进行保存，并计算特征点阵与辅助点阵之间的距离，同时将特征点阵和辅助点阵的连线方向作为基准方向；
S5、所述图像传感器获取的下一帧图作为对比图进行保存；
S6、提取所述对比图的所有像素点的灰度值；
S7、将所述对比图的所有像素点进行特征化处理，筛选出其中特征值大于阈值的点阵；
S8、计算筛选出的点阵的位置关系以及特征值差异，与所述参考帧图的特征点阵与辅助点阵进行匹配，选择出符合匹配结果的两个点阵，其中特征值较大的点阵为特征点阵，特征值较小的点阵为辅助点阵；
S9、连接所述对比图的特征点阵和辅助点阵得到连线，若所述连线与所述参考帧图的基准方向有偏差，则以所述对比图的中心为旋转点进行旋转调整，使得连线与所述基准方向保持一致；
S10、计算所述对比图中特征点阵与所述辅助点阵之间的距离，与所述参考帧图中特征点阵与辅助点阵的距离的比值作为比例缩放调整值；
S11、计算所述参考帧图中的特征点阵与所述对比图中的特征点阵的相对位移，再以所述比例缩放调整值进行调整后作为光学导航的输出值，所述相对位移包括移动的距离和方向；
S12、若所述对比图的特征点阵位于中间区域内，则跳转至S5步骤；
S13、若所述对比图的特征点阵位于中间区域外，则将所述对比图作为新的参考帧图进行保存并跳转至步骤S2；
上述步骤中的图像的中间区域是指：若原始图的分别率为n*n，则该原始图像中横坐标在
Figure BDA0002920192010000081
之间，纵坐标在
Figure BDA0002920192010000082
的像素点构成的集合为中间区域，所述特征点阵与所述辅助点阵均为3*3点阵；
S3、S7步骤中所述特征化处理的方法根据以下步骤来实现：
S21、统计所有具有相同灰度值的像素点的个数，将数量最多的像素点灰度值作为背景灰度值；
S22、将所有像素点的灰度值减去背景灰度值作为新灰度值进行保存；
S23、计算每个非边缘像素点的差异值Z：
Figure BDA0002920192010000091
其中，H()为像素点的灰度值，(i，j)为像素点的坐标；
S24、计算每个非边缘像素点的特征值Y：
Figure BDA0002920192010000092
所述3*3点阵的特征值为该点阵内九个像素点的特征值的平均值；
所述光学导航辅助***上还设有激光测距仪，当所述激光测距仪检测到的鼠标底面与放置平面之间的距离超过阈值时，结束所述计算处理单元对图像的处理流程，直至所述检测到的距离小于阈值时，所述计算处理单元重新从S1步骤开始处理图像；
所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被特征化处理后，所述识别点所在的像素点中心处的3*3点阵将被判断为特征点阵，所述副点所在的像素点中心处的3*3点阵将被判断为辅助点阵；
在平时使用鼠标的过程中，由于误差的积累，即使鼠标移动至初始时的位置，其对应的光标在显示屏上的位置与初始位置也存在偏差，久而久之，会需要抬起鼠标并重新定位，这在需要频繁操作鼠标的场合下对使用者造成一定的干扰，为解决这一问题，在所述识别点的周围设置ID信息，每个识别点的ID信息是唯一的，所述计算处理单元在所述图像传感器获取的图像中将识别该ID信息，并利用所述ID信息对已产生的误差进行校准。
实施例四。
一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元将所述图像传感器获取的第一帧图像作为参考帧图，将后续获得的图像作为对比图，通过比较所述参考帧图和所述对比图来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析参考帧图得到位于中间区域的特征点阵，所述计算处理单元分析对比图得到特征点阵，利用所述特征点阵的相对位移来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析所述参考帧图和所述对比图分别得到辅助点阵，利用所述辅助点阵与所述特征点阵的位置关系来校准方向和移动距离的误差；
所述对比图的特征点阵位于中间区域外时，将该对比图作为新的参考帧图并重新获取中间区域内的特征点阵；
所述***还包括激光测距仪用于测量鼠标底面与放置平面的距离，依据所述距离的变化开始或结束所述计算处理单元对图像的处理；
所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被所述计算处理单元处理后，所述识别点将被识别为特征点阵，所述副点将被识别为辅助点阵；
所述识别点的周围设置ID信息，所述ID信息具有唯一性，所述计算处理单元通过识别ID信息来补正积累的移动误差；
所述ID信息包括其对应识别点到所述平面单元左边缘的距离与到所述平面单元右边缘的距离的比值以及所述对应识别点到所述平面单元上边缘的距离与到所述平面单元下边缘的距离的比值；
基于此设计了一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元根据以下步骤对图像进行处理：
S1、所述图像传感器获取的第一帧图作为参考帧图进行保存；
S2、将所述参考帧图的中间区域作为参考区域；
S3、提取所述参考帧图中的所有像素点的灰度值进行特征化处理，将位于所述参考区域内的特征值最大的点阵作为特征点阵进行保存；
S4、将所述参考区域内特征值第二大的点阵作为辅助点阵进行保存，并计算特征点阵与辅助点阵之间的距离，同时将特征点阵和辅助点阵的连线方向作为基准方向；
S5、所述图像传感器获取的下一帧图作为对比图进行保存；
S6、提取所述对比图的所有像素点的灰度值；
S7、将所述对比图的所有像素点进行特征化处理，筛选出其中特征值大于阈值的点阵；
S8、计算筛选出的点阵的位置关系以及特征值差异，与所述参考帧图的特征点阵与辅助点阵进行匹配，选择出符合匹配结果的两个点阵，其中特征值较大的点阵为特征点阵，特征值较小的点阵为辅助点阵；
S9、连接所述对比图的特征点阵和辅助点阵得到连线，若所述连线与所述参考帧图的基准方向有偏差，则以所述对比图的中心为旋转点进行旋转调整，使得连线与所述基准方向保持一致；
S10、计算所述对比图中特征点阵与所述辅助点阵之间的距离，与所述参考帧图中特征点阵与辅助点阵的距离的比值作为比例缩放调整值；
S11、计算所述参考帧图中的特征点阵与所述对比图中的特征点阵的相对位移，再以所述比例缩放调整值进行调整后作为光学导航的输出值，所述相对位移包括移动的距离和方向；
S12、若所述对比图的特征点阵位于中间区域内，则跳转至S5步骤；
S13、若所述对比图的特征点阵位于中间区域外，则将所述对比图作为新的参考帧图进行保存并跳转至步骤S2；
上述步骤中的图像的中间区域是指：若原始图的分别率为n*n，则该原始图像中横坐标在
Figure BDA0002920192010000111
之间，纵坐标在
Figure BDA0002920192010000112
的像素点构成的集合为中间区域，所述特征点阵与所述辅助点阵均为3*3点阵；
S3、S7步骤中所述特征化处理的方法根据以下步骤来实现：
S21、统计所有具有相同灰度值的像素点的个数，将数量最多的像素点灰度值作为背景灰度值；
S22、将所有像素点的灰度值减去背景灰度值作为新灰度值进行保存；
S23、计算每个非边缘像素点的差异值Z：
Figure BDA0002920192010000121
其中，H()为像素点的灰度值，(i，j)为像素点的坐标；
S24、计算每个非边缘像素点的特征值Y：
Figure BDA0002920192010000122
所述3*3点阵的特征值为该点阵内九个像素点的特征值的平均值；
所述光学导航辅助***上还设有激光测距仪，当所述激光测距仪检测到的鼠标底面与放置平面之间的距离超过阈值时，结束所述计算处理单元对图像的处理流程，直至所述检测到的距离小于阈值时，所述计算处理单元重新从S1步骤开始处理图像；
所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被特征化处理后，所述识别点所在的像素点中心处的3*3点阵将被判断为特征点阵，所述副点所在的像素点中心处的3*3点阵将被判断为辅助点阵；
在平时使用鼠标的过程中，由于误差的积累，即使鼠标移动至初始时的位置，其对应的光标在显示屏上的位置与初始位置也存在偏差，久而久之，会需要抬起鼠标并重新定位，这在需要频繁操作鼠标的场合下对使用者造成一定的干扰，为解决这一问题，在所述识别点的周围设置ID信息，每个识别点的ID信息是唯一的，所述计算处理单元在所述图像传感器获取的图像中将识别该ID信息，并利用所述ID信息对已产生的误差进行校准；
所述ID信息包括其对应识别点到所述平面单元左边缘的距离与到所述平面单元右边缘的距离的比值x，所述对应识别点到所述平面单元上边缘的距离与到所述平面单元下边缘的距离的比值y，记录所述x和y的信息的方式包括但不限于如下方法：
在所述识别点上下左右四侧均设有10*10点阵的ID区域，所述ID区域内的像素点分为亮点和暗点，设置所述ID区域内亮点的个数使得所述左侧ID区域内亮点个数与所述右侧ID区域内亮点个数的比值为x，所述上侧ID区域内亮点个数与所述下侧ID区域内亮点个数的比值为y；
所述平面单元包括三层，分别为底层、信息层和平滑层，所述信息层位于所述底层与所述平滑层之间，上述的所述识别点、副点以及ID区域均设置在信息层中，所述平滑层具有平滑透明的特点，所述底层底面设有防滑纹，使得所述平面单元在桌面上不易移动，所述信息层由紧密相连的凸点构成，所述凸点上涂有不同的色彩使得所述识别点和所述副点能够被所述计算处理单元准确识别，所述ID区域内的亮点所对应的凸点上洒有荧光物质以便与所述暗点作更好地区分。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，***和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种光学导航辅助***，所述***安装于鼠标内，包括发光单元、图像传感器和计算处理单元，所述发光单元发射照明光线，所述照明光线经平面反射至所述图像传感器，所述图像传感器每隔一定时间获取图像，所述计算处理单元对获取的图像进行计算处理得到鼠标移动的距离和方向；
所述计算处理单元将所述图像传感器获取的第一帧图像作为参考帧图，将后续获得的图像作为对比图，通过比较所述参考帧图和所述对比图来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析参考帧图得到位于中间区域的特征点阵，所述计算处理单元分析对比图得到特征点阵，利用所述特征点阵的相对位移来确定鼠标的移动；
所述计算处理单元分析所述参考帧图和所述对比图分别得到辅助点阵，利用所述辅助点阵与所述特征点阵的位置关系来校准方向和移动距离的误差；
所述对比图的特征点阵位于中间区域外时，将该对比图作为新的参考帧图并重新获取中间区域内的特征点阵；
所述***还包括激光测距仪用于测量鼠标底面与放置平面的距离，依据所述距离的变化开始或结束所述计算处理单元对图像的处理；
所述光学导航辅助***还包括一平面单元，所述平面单元上设有均匀分布的识别点构成的点阵，相邻的所述识别点之间的距离为所述图像传感器与所述平面单元最近时获取图像边长的一半，在所述识别点的中间位置设有副点，在所述图像传感器获取由所述发光单元照射下的所述平面单元的图像时，所述图像被所述计算处理单元处理后，所述识别点将被识别为特征点阵，所述副点将被识别为辅助点阵；
所述计算处理单元根据以下步骤对图像进行处理：
S1、所述图像传感器获取的第一帧图作为参考帧图进行保存；
S2、将所述参考帧图的中间区域作为参考区域；
S3、提取所述参考帧图中的所有像素点的灰度值进行特征化处理，将位于所述参考区域内的特征值最大的点阵作为特征点阵进行保存；
S4、将所述参考区域内特征值第二大的点阵作为辅助点阵进行保存，并计算特征点阵与辅助点阵之间的距离，同时将特征点阵和辅助点阵的连线方向作为基准方向；
S5、所述图像传感器获取的下一帧图作为对比图进行保存；
S6、提取所述对比图的所有像素点的灰度值；
S7、将所述对比图的所有像素点进行特征化处理，筛选出其中特征值大于阈值的点阵；
S8、计算筛选出的点阵的位置关系以及特征值差异，与所述参考帧图的特征点阵与辅助点阵进行匹配，选择出符合匹配结果的两个点阵，其中特征值较大的点阵为特征点阵，特征值较小的点阵为辅助点阵；
S9、连接所述对比图的特征点阵和辅助点阵得到连线，若所述连线与所述参考帧图的基准方向有偏差，则以所述对比图的中心为旋转点进行旋转调整，使得连线与所述基准方向保持一致；
S10、计算所述对比图中特征点阵与所述辅助点阵之间的距离，与所述参考帧图中特征点阵与辅助点阵的距离的比值作为比例缩放调整值；
S11、计算所述参考帧图中的特征点阵与所述对比图中的特征点阵的相对位移，再以所述比例缩放调整值进行调整后作为光学导航的输出值，所述相对位移包括移动的距离和方向；
S12、若所述对比图的特征点阵位于中间区域内，则跳转至S5步骤；
S13、若所述对比图的特征点阵位于中间区域外，则将所述对比图作为新的参考帧图进行保存并跳转至步骤S2；
上述步骤中的图像的中间区域是指：若原始图的分辨 率为n*n，则该原始图中横坐标在
Figure FDA0003681645110000021
之间，纵坐标在
Figure FDA0003681645110000022
的像素点构成的集合为中间区域，所述特征点阵与所述辅助点阵均为3*3点阵；
S3、S7步骤中所述特征化处理的方法根据以下步骤来实现：
S21、统计所有具有相同灰度值的像素点的个数，将数量最多的像素点灰度值作为背景灰度值；
S22、将所有像素点的灰度值减去背景灰度值作为新灰度值进行保存；
S23、计算每个非边缘像素点的差异值Z：
Figure FDA0003681645110000031
其中，H()为像素点的灰度值，(i，j)为像素点的坐标；
S24、计算每个非边缘像素点的特征值Y：
Figure FDA0003681645110000032
所述3*3点阵的特征值为该点阵内九个像素点的特征值的平均值。
2.如权利要求1所述的一种光学导航辅助***，所述识别点的周围设置ID信息，所述ID信息具有唯一性，所述计算处理单元通过识别ID信息来补正积累的移动误差。
3.如权利要求2所述的一种光学导航辅助***，所述ID信息包括其对应识别点到所述平面单元左边缘的距离与到所述平面单元右边缘的距离的比值以及所述对应识别点到所述平面单元上边缘的距离与到所述平面单元下边缘的距离的比值。
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