专利名称：光学指示装置省电方法
光学指示装置省电方法技术领域：
本发明涉及 一 种用于计算机或视频系统的光学指示装置上的省电方法。背景技术：
光学指示装置，如鼠标，是最为常用的人机接口设备之一。当用户在工 作表面上移动鼠标时，鼠标内的运动'^知装置便感知此运动，由此控制计算 机屏幕上的指针相应移动。图1是现有光电鼠标的组成方框图，该鼠标1包括控制单元18、输入单 元17和发光单元16,其中控制单元18包括影像传感器10、转换器12、 计算单元13和通信单元14。另外，该鼠标1还包括一透镜15,其中上述各 单元均中设置一壳体3内，使用者可握持该壳体3移动该鼠标1以控制与该 鼠标1配合的计算机屏幕上光标的移动，并结合输入单元17实现使用者欲想 的操作。在工作中，发光单元16通常包括发光二极管或激光光源，在实际工作中， 其一定的频率点亮，发射出光线至该鼠标l放置的工作面2上，通常此工作 2具有一定的紋理特征，即微观的凹§不平的表面，发光单元16发出的入射 光经工作面2反射后，并经由透镜1^'聚焦后输入到影像传感器10上，该影 像传感器IO依据反射光的强度形成电压或电流信号，之后转换器12将该电 压或电流信号转换为数字信号，即将工作面2的图像数字化。而计算单元13 根据影像传感器IO采样的图像进行计算，从而确定该鼠标1的位移，其具体 过程为其将先前的一帧图像设定为参考图像(即参考帧)，而后取得的一帧图像设定为目标图像(即目标帧)，通iiT目标图像和参考图像的匹配和比较之后 计算出鼠标1的位移量。通常，在参考图像和目标图像存在较大的相似性时， 参考图像保持不变，不断更新目标图像，数字运算单元都会计算出位移量A X和AY,但在参考图像和目标图像之间的相似性逐渐减低之后，必须更换 参考图像，继而开始新的运算。虽然计算单元13按照一定的帧率计算位移量， 但是鼠标并不是直接将每一帧图像运.算处的位移量直接的报告给电脑主机， 而是将运算位移量AX和AY逐次累加于一寄存器中，按照一定的速率通过 通信单元14向主才几报告累加的位移量，当主机端完成一次读命令之后清零并 开始新的累加循环。在上述过程中，当鼠标l处于静止状态时，用于计算位移量的参考图像 和目标图像应该是完全相同的，计算单元13在匹配和比较参考图像和目标图像之后计算出来的位移量AX和AY全为零，因此可依此判断出此时鼠标1 处于静止状态，从而强制鼠标1进入睡眠状态，即关闭相应的电路，特别是 发光单元16、影像传感器IO及转换器12，以而节省电能消耗，同时为了迅 速应对使用者的操作，该鼠标1的发光单元16、影像传感器IO及转换器12 等相关的电路还是需在间隔一定时间后采集一或二帧图像以判断该鼠标1是 否移动，如有移动，则启动相应的电路令鼠标1进入正常工作状态，如否则 依保持睡眠状态。在实际应用中，当鼠标1长时间处于静止进入睡眠状态之后，每隔一段 时间T，计算单元13会取出N帧图像进行计算得到相应的位移量，但是由 于连续的采集图像所产生的噪声会不断的累加，即使参考图像若长时间没有 变化，而目标图像不断的更新，也会令目标图像与参考图像就会产生一定的 差异，从而令计算单元13会产生非零的位移量，使鼠标1退出睡眠状态并启 动相应的电路，从而又引起不必要的'"电能消耗，此种情形对无线鼠标等指示 装置，即利用自带电池充电的指示装置而言将是非常不便的。
发明内容本发明的目的是提供一种光学指示装置省电方法，以解决现有技术中当 该指示装置在睡眠状态时，会因噪声影响而退出睡眠状态而浪费电能的缺 陷。为实现上述目的，本发明光学指示装置省电方法，用于计算机或视频系 统指示装置上，该指示装置上设有光敏检测器阵列及控制单元，该光敏检测 器阵列用以光学感知外部物体的图像，而控制单元对该光敏检测器阵列输出 的图像信号进行处理从而感知物体的运动，其中该方法包括如下步骤利用光敏检测器阵列获取外部物体的两帧图像，分别形成参考帧与目标帧；对参考帧与目标帧进行相关性计算，判断位移量是否为零； 如位移量不为零，则输出位移量；如位移量为零，则进一步判断位移量是否持续保持为零，如否则输出实 际位移量；如位移量持续保持为零，则令该指示装置进入睡眠状态； 在睡眠期内定期检测是否有位移发生，如有则输出实际位移量； 如未有位移发生，则更换参考帧，保持睡眠状态。依据上述主要特征，在判断是否需更换参考帧时，先在控制单元内一寄 存器设定一数值预设值，如在睡眠期内每次定期检测时未发现有位移发生， 则控制单元内计数器累加，并判断是否大于预定值，如是则更换参考帧，如否则继续进4于;险测。依据上述主要特征，在判断是否需更换参考帧时，先在控制单元内一寄 存器设定一时间预设值，如在睡眠期内定期检测时未发现有位移发生，则控 制单元内计时器累加，并判断计时器值是否大于时间预定值，如是则更换参 考帧，如否则继续进行检测。依据上述主要特征，在判断是否需令该指示装置进入睡眠状态时，先在 控制单元内一寄存器设定一数值预设植，如在每次检测未有位移量发生时， 则控制单元内的计数器累加，并判断是否大于预定值，如是则令该指示装置 进入睡眠状态，如否则继续进^i企测。依据上述主要特征，在判断是否需令该指示装置进入睡眠状态时，先在 控制单元内 一寄存器设定一时间预设值，如在每次检测未有位移量发生时， 则控制单元内的计时器累加，并判断是否大于预定值，如是则令该指示装置 进入睡眠状态，如否则继续进4于检测。与现有技术相比较，本发明通过在指示装置处理睡眠状态时，在定期 检测时未有位移量时则强制更换参考帧，以防止因噪声影响而导致该指示 装置在判断是否需唤醒时出现错误，以而避免电能浪费。
图1为现有光电鼠标的组成方框图。图2为本发明的流程图。实施方式请参阅图l所示，本发明光学指示装置省电方法，可用于计算机或视频 系统指示装置上，该指示装置通过光学感知外部物体的图像，通过计算二帧 图像之间的相关性，从而确定该光学指示装置的位移，从而控制与该指示装 置对应的显示屏幕上的光标，从而实现预定的功能。为理解方便，以下结合图1说明本发明的具体应用，图l是现有的光电 鼠标的组成方框图，该鼠标1包括控制单元18、输入单元17和发光单元16, 其中控制单元18包括影像传感器y)、转换器12、计算单元13和通信单元 14。另外，该鼠标1还包括一透镜15r其中上述各单元均中设置一壳体3内， 使用者可握持该壳体3移动该鼠标l从而控制与该鼠标1配合的计算机屏幕 上光标的移动。在工作中，发光单元16通常包括发光二极管或激光光源，在实际工作中， 其一定的频率点亮，发射出光线至该鼠标l放置的工作面2上，通常此工作 2具有一定的紋理特征，即微观的凹凸不平的表面，发光单元16发出的入射 光经工作面2反射后，并经由透镜15聚焦后输入到影像传感器IO上，该影 像传感器IO依据反射光的强度形成电压或电流信号，之后转换器12将该电压或电流信号转换为数字信号，即将工作面2的图像数字化。而计算单元13 根据影像传感器IO采样的图像进行计算，从而确定该鼠标1的位移，其具体 过程为其将先前的一帧图像设定为参考图像(即参考帧)，而后取得的一帧图像设定为目标图像(即目标帧)，通过.目标图像和参考图像的匹配和比较之后 计算出鼠标1的位移量。通常，在参考图像和目标图像存在较大的相似性时， 参考图像保持不变，不断更新目标图像，数字运算单元都会计算出位移量A X和AY,但在参考图像和目标图像之间的相似性逐渐减低之后，必须更换 参考图像，继而开始新的运算。虽然计算单元13按照一定的帧率计算位移量， 但是鼠标并不是直接将每一帧图像运算处的位移量直接的报告给电脑主机， 而是将运算位移量△ X和△ Y逐次累、于 一 寄存器中，按照 一定的速率向主 机报告累加的位移量，当主机端完成一次读命令之后清零并开始新的累加循 环，同时主机根据输入单元17 (如鼠标的左、右选择按钮)的输入信号而实 现相应的功能，如选择或拉动滚动条。在上述过程中，当鼠标l处于静止状态时，用于计算位移量的参考图像 和目标图像应该是完全相同的，计算单元13在匹配和比较参考图像和目标 图像之后计算出来的位移量△X和△Y全为零，因此可依此判断出此时鼠标 1处于静止状态，>&而强制鼠标1进入睡眠状态，即关闭相应的电路，特别 是发光单元16、影像传感器IO及转换器12,以而节省电能消耗，同时为了 迅速应对使用者的操作，该鼠标1的发光单元16、影像传感器IO及转换器 12等相关的电路还是需在间隔一定时间后采集一或二帧图像以判断该鼠标1 是否移动，如有移动，则启动相应的电路令鼠标1进入正常工作状态，如否 则依保持睡眠状态，并且为了节省功耗，在睡眠状态下可以进一步降低采集 图像的频率，即帧率。在实际应用中，当鼠标1长时间处于静止进入睡眠状态之后，每隔一段 时间T，计算单元13会取出N帧图像进行计算得到相应的位移量，但是由 于连续的采集图像所产生的噪声会不新的累加，即使参考图像若长时间没有 变化，而目标图像不断的更新，也会令目标图像与参考图像就会产生一定的 差异，从而令计算单元13会产生非零的位移量，使鼠标1退出睡眠状态并 启动相应的电路，从而又引起不必要的电能消耗，因此本发明光学指示装置 省电方法目的在于解决上述问题，其包括如下步骤利用光敏检测器阵列获取外部物体的两帧图像，分别形成参考帧与目标 帧，即步骤S01;对参考帧与目标帧进行相关性计算，判断位移量是否为零，即步骤S02; 如位移量不为零，则输出位移量，即步骤S03;如位移量为零，则进一步判断位移量是否持续保持为零，即步骤S04, 即步骤S04如否则输出实际位移量，即步骤S03;如位移量持续保持为零，则令该指示装置进入睡眠状态，即步骤S05;在睡眠期内定期检测是否有位移发生，即步骤S06，如有则输出实际位 移量，即步骤S03;如未有位移发生，则更换参考帧，保持睡眠状态，即步骤S07。在上述进行相关性计算的过程中，可采用先在参考帧中选择一参考块， 并在目标帧中选取多个搜索块，依次对参考块与每一个搜索块进行相关性计 算，即correlation,确定多个的匹配误差值，并通过比较，确定此多个匹配误 差值中的最小匹配误差值min，具体是利用参考块矩阵和搜索块矩阵的差值 矩阵，利用矩阵范数计算两个矩阵的距离，匹配误差值为此差值矩阵的矩阵 范数，矩阵范数越小则表示参考块和搜索块的关联性越强，如误差在预定的 范围内则为与参考块对应的匹配块，从而根据该匹配块的位置确定位移量。另外，在进行S07步骤时，即判断是否需更换参考帧时，先在控制单元 内的寄存器内设定一数值预设值，如'》睡眠期内每次定期检测时未发现有位 移发生，则控制单元内的计数器累加，并判断是否大于预定值，如是则更换 参考帧，如否则继续进行检测。同理，在进行S07步骤时，即判断是否需更换参考帧时，也可先在控制 单元内的寄存器内设定一时间预设值，如在睡眠期内定期检测时未发现有位 移发生，则计时器持续计时，并判断计时器值是否大于时间预定值，如是则 更换参考帧，如否则继续进行检测。在进行S05步骤时，在判断是否需令该指示装置进入睡眠状态时，先在 控制单元内一寄存器设定一数值预设值，如在每次检测未有位移量发生时， 则控制单元内的计数器累加，并判断是否大于预定值，如是则令该指示装置 进入睡眠状态，如否则继续进行4全测。同理，在进行S05步骤时，在判断是否需令该指示装置进入睡眠状态时， 也可先在控制单元内一寄存器设定一时间预设值，如在每次检测未有位移量 发生时，则控制单元内的计时器累加，并判断是否大于预定值，如是则令该 指示装置进入睡眠状态，如否则继续进行检测。另外，在S07的步骤中，并且为了节省功耗，该鼠标l在睡眠状态下可 以进一步降低采集图象的频率，即帧率。与现有技术相比较，本发明通过在指示装置处理睡眠状态时，在定期 检测时未有位移量时则强制更换参考帧，以防止因噪声影响而导致该指示 装置在判断是否需唤醒时出现错误，以而避免电能浪费。虽然上面已经揭示了本发明的具体实施方法，但是它们不是本发明范围 的局限，其应用领域也可扩大至所有，灼指示设备。因此，熟知本技术领域的 人员对以上所述具体实施的修改和变化也包含在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种光学指示装置省电方法，用于计算机或视频系统指示装置上，该指示装置上设有光敏检测器阵列及控制单元，该光敏检测器阵列用以光学感知外部物体的图像，而控制单元对该光敏检测器阵列输出的图像信号进行处理从而感知物体的运动，其中该方法包括如下步骤利用光敏检测器阵列获取外部物体的两帧图像，分别形成参考帧与目标帧；对参考帧与目标帧进行相关性计算，判断位移量是否为零；如位移量不为零，则输出位移量；如位移量为零，则进一步判断位移量是否持续保持为零，如否则输出实际位移量；如位移量持续保持为零，则令该指示装置进入睡眠状态；在睡眠期内定期检测是否有位移发生，如有则输出实际位移量；如未有位移发生，则更换参考帧，保持睡眠状态。
2. 如权利要求1所述的光学指示装置省电方法，其特征在于在判断是 否需更换参考帧时，先在控制单元内"一寄存器设定一数值预设值，如在睡眠 期内每次定期检测时未发现有位移发生，则控制单元内计数器累加，并判断 是否大于预定值，如是则更换参考帧，如否则继续进行检测。
3. 如权利要求1所述的光学指示装置省电方法，其特征在于在判断是 否需更换参考帧时，先在控制单元内一寄存器设定一时间预设值，如在睡眠 期内定期检测时未发现有位移发生，"则控制单元内计时器累加，并判断计时 器值是否大于时间预定值，如是则更换参考帧，如否则继续进行检测。
4. 如权利要求1或2或3所述的光学指示装置省电方法，其特征在于 在判断是否需令该指示装置进入睡眠状态时，先在控制单元内一寄存器设定 一数值预设值，如在每次检测未有位移量发生时，则控制单元内的计数器累 加，并判断是否大于预定值，如是则J^该指示装置进入睡眠状态，如否则继 续进行检测。
5. 如权利要求4所述的光学指示装置省电方法，其特征在于在该指示 装置进入睡眠状态后还包括降低采集图像的频率的步骤。
6. 如权利要求1或2或3所述的光学指示装置省电方法，其特征在于 在判断是否需令该指示装置进入睡眠状态时，先在控制单元内一寄存器设定 一时间预设值，如在每次检测未有位移量发生时，则控制单元内的计时器累 加，并判断是否大于预定值，如是则令该指示装置进入睡眠状态，如否则继 续进行检测。
7. 如权利要求6所述的光学指示装置省电方法，其特征在于在该指示2装置进入睡眠状态后还包括降低采集图像的频率的步骤。
全文摘要
本发明揭示了一种光学指示装置省电方法，用于计算机或视频系统指示装置上，该指示装置上设有光敏检测器阵列，用以光学感知外部物体的图像，形成参考帧图像与目标帧图像，通过比较目标帧与参考帧的相关性而确定物体的运动矢量，该发明所揭示的方法通过上述过程判断出该指示装置在预定时间内运动矢量均为零时，则令该指示装置进入睡眠状态，并且在睡眠状态时经过预定时间内强制更换参考帧，以防止该指示装置在判断是否需唤醒时出现错误，从而避免电能浪费。
文档编号G06F1/32GK101216726SQ200810043009
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月3日 优先权日2008年1月3日
发明者彭振兴, 郭林江 申请人:埃派克森微电子(上海)有限公司;埃派克森微电子有限公司