本实用新型涉及鼠标领域，特别涉及一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统。
背景技术：
微机械加速度传感器是一种典型的微机电系统（microelectromechanical system，MEMS），在航空、航天、汽车等领域已得到了越来越广泛的应用，但基于MEMS微加速度传感器技术的无线输入设备的研究和应用还不是很多，微加速度传感器用于输入设备的潜在优势还没有得到很好的应用。
鼠标是最常用的电脑输入设备，随着PDA、笔记本、可穿戴式电脑等便携设备的流行，传统的鼠标已经满足不了移动办公的需要。现有的滚轮式或光电式鼠标都需要一个平坦的工作表面，且自身的体积也比较大。而基于微加速度传感器的无线鼠标则完全没有这个限制，它可以自由自在的在空中移动来控制电脑；可以做得很小，便于携带，可以灵活地应用于各种场合，例如：可以做成供残疾人使用的头戴式鼠标，供讲演者使用的移动式鼠标等。
鼠标自1968年诞生以来，已历经40年的演变和发展。随着消费型电脑的普及，鼠标的工作方式也有翻天覆地的进步：从最早的机械滚轮鼠标到如今的光电鼠标，再到中高端的激光鼠标。鼠标的每一次变革无不给用户带来使用上的快感。此外，随着人们对办公环境和操作便捷性要求日益增高，无线鼠标普及也被提到日程来。
技术实现要素：
鉴于此，本实用新型提供了一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统，本实用新型具有安全性能高、指纹识别准确、位移识别准确、成本低和智能化等优点。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统，其特征在于，所述系统包括：微加速度传感器、微处理器、射频发射器、指纹采集装置、射频接收器、数据处理器和上位机；所述微加速度传感器信号连接于微处理器；所述微处理器信号连接于射频发射器；所述指纹采集装置信号连接于射频发射器；所述射频发射器信号连接于射频接收器；所述射频接收器信号连接于数据处理器；所述数据处理器信号连接于上位机。
所述微处理器包括：差分放大模块；所述差分放大模块信号连接于模数转换模块，用于对微加速度传感器发送过来的信号进行处理，放大差模信号，抑制共模信号，将处理后的信号发送至模数转换模块；所述模数转换模块信号连接于二重积分模块，用于将差分放大模块发送过来的模拟信号转换为数字信号；所述二重积分模块信号连接于编码模块，用于对模数转换模块发送过来的信号进行两次积分，将原始信号转换为鼠标移动的位移信号，将位移信号发送至编码模块；所述编码模块信号连接于射频发射器，用于对接收到的位移信号进行编码，以便通过射频发射器发送给上位机。
所述指纹采集装置包括：光学传感器、电容传感器和指纹编码单元；所述光学传感器信号连接于指纹编码单元，用于获取使用者的指纹信息，将指纹信息发送至指纹编码单元；所述电容传感器信号连接于指纹编码单元，用于获取使用者的指纹信息，将指纹信息发送至指纹编码单元；所述指纹编码单元信号连接于射频发射器，用于将接收到的指纹信息进行编码，将编码后的指纹信息经射频发射器发送至上位机。
所述数据处理器包括：指纹识别模块和位移信息识别模块；所述指纹识别模块包括：预处理单元、匹配单元、模板数据库、阈值单元和融合单元；所述预处理单元信号连接于匹配单元，用于对接收到的指纹图像信息进行图像分割处理、图像增强处理、图像二值化处理、图像细化处理和图像细节点提取处理，将处理后的指纹图像信息发送至图像匹配单元；所述图像匹配单元分别信号连接于融合单元和模板数据库，用于对接收到的指纹图像和模板数据库中的模板指纹进行匹配，将匹配结果发送至分数融合单元；所述融合单元信号连接于阈值单元，用于将光学传感器发送过来的指纹信息经匹配单元匹配后的结果和电容传感器发送过来的指纹信息经匹配单元匹配后的结果进行融合，将融合结果和阈值单元中预设的阈值进行比较，生成最终的指纹识别结果。
所述上位机包括：个人电脑和权限验证装置；所述权限验证装置信号连接于数据处理器，用于根据数据处理器发送过来的结果判断是否允许无线鼠标的接入。
采用以上技术方案，本实用新型产生了以下有益效果：
1、具备指纹识别功能、安全性高：本实用新型的无线安全鼠标系统中有指纹识别功能，只有通过指纹识别的用户才能将该无线鼠标和上位机连通，适用于于一些对安全性要求较高的电脑。同时也适用于一些对于隐私保护要求较高的用户。
2、成本低：本实用新型的系统结构简单，各个组件之间的连接关系非常清晰，适合工业化生产和制造，降低了系统制造的成本，提高了普及率。
3、智能化：本实用新型的数据处理器能够自动对使用者的指纹和鼠标位移信息进行识别，无须人为干预，智能化程度高。
附图说明
图1是本实用新型的一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统的系统结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本实用新型实施例1中提供了一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统，系统结构如图1所示：
一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统，其特征在于，所述系统包括：微加速度传感器、微处理器、射频发射器、指纹采集装置、射频接收器、数据处理器和上位机；所述微加速度传感器信号连接于微处理器；所述微处理器信号连接于射频发射器；所述指纹采集装置信号连接于射频发射器；所述射频发射器信号连接于射频接收器；所述射频接收器信号连接于数据处理器；所述数据处理器信号连接于上位机。
所述微处理器包括：差分放大模块；所述差分放大模块信号连接于模数转换模块，用于对微加速度传感器发送过来的信号进行处理，放大差模信号，抑制共模信号，将处理后的信号发送至模数转换模块；所述模数转换模块信号连接于二重积分模块，用于将差分放大模块发送过来的模拟信号转换为数字信号；所述二重积分模块信号连接于编码模块，用于对模数转换模块发送过来的信号进行两次积分，将原始信号转换为鼠标移动的位移信号，将位移信号发送至编码模块；所述编码模块信号连接于射频发射器，用于对接收到的位移信号进行编码，以便通过射频发射器发送给上位机。
所述指纹采集装置包括：光学传感器、电容传感器和指纹编码单元；所述光学传感器信号连接于指纹编码单元，用于获取使用者的指纹信息，将指纹信息发送至指纹编码单元；所述电容传感器信号连接于指纹编码单元，用于获取使用者的指纹信息，将指纹信息发送至指纹编码单元；所述指纹编码单元信号连接于射频发射器，用于将接收到的指纹信息进行编码，将编码后的指纹信息经射频发射器发送至上位机。
所述数据处理器包括：指纹识别模块和位移信息识别模块；所述指纹识别模块包括：预处理单元、匹配单元、模板数据库、阈值单元和融合单元；所述预处理单元信号连接于匹配单元，用于对接收到的指纹图像信息进行图像分割处理、图像增强处理、图像二值化处理、图像细化处理和图像细节点提取处理，将处理后的指纹图像信息发送至图像匹配单元；所述图像匹配单元分别信号连接于融合单元和模板数据库，用于对接收到的指纹图像和模板数据库中的模板指纹进行匹配，将匹配结果发送至分数融合单元；所述融合单元信号连接于阈值单元，用于将光学传感器发送过来的指纹信息经匹配单元匹配后的结果和电容传感器发送过来的指纹信息经匹配单元匹配后的结果进行融合，将融合结果和阈值单元中预设的阈值进行比较，生成最终的指纹识别结果。
所述上位机包括：个人电脑和权限验证装置；所述权限验证装置信号连接于数据处理器，用于根据数据处理器发送过来的结果判断是否允许无线鼠标的接入。
本实用新型实施例2中提供了一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统的运行方法：
一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统的运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；指纹采集装置采集用户的指纹信息，将采集后的指纹信息经射频发射其发送至数据处理器；
步骤2：数据处理器对接收到的指纹信息进行指纹识别，将识别结果发送上位机；
步骤3：上位机对接收到的识别结果进行权限验证，判断该用户是否能够使用该鼠标接入个人电脑；若该用户拥有使用该鼠标接入电脑的权限，则执行步骤4；
步骤4：用户使用该鼠标过程中，无线鼠标的微加速度传感器实时地输出鼠标运动的加速度大小信息和方向信息；
步骤5：数字处理器对接收到的鼠标移动的加速度大小信息和方向信息进行识别，将识别结果发送至个人电脑，进而控制个人电脑的运行。
所述加速度传感器的量程为±1.7gn，电压灵敏度为1000mV/gn；所述差分放大模块的放大倍数为：5.0/1.7倍；所述加速度传感器经差分放大模块和模数转换模块处理后的输入信号的计算方法为：;其中，[]表示取整；a为加速度传感器输出的电压大小。
所述数据处理器对接收到的指纹信息进行识别的方法包括以下步骤：
步骤1：电容传感器根据按压到采集头上的手指的脊和谷在手指表皮和芯片之间产生的不同电容值，再通过芯片测量空间中的不同的电磁场得到完整的指纹；将获取到的指纹发送给数据处理器；
步骤3：预处理单元对接收到的指纹图像依次进行图像分割、图像增强、图像二值化、图像细化和图像细节点提取处理；
步骤4：匹配单元从模板数据库中调取指纹模板进行匹配，将匹配结果发送至融合单元；
步骤5：光学传感器根据由CCD摄像头捕获的图像中，对应指纹脊线的部分颜色较深，对应指纹谷线的部分颜色较浅的原理获取用户的指纹信息，将获取到的指纹发送给数据处理器；
步骤6：步骤3：预处理单元对接收到的指纹图像依次进行图像分割、图像增强、图像二值化、图像细化和图像细节点提取；
步骤7：匹配单元从模板数据库中调取指纹模板进行匹配，将匹配结果发送至融合单元；
步骤8：融合单元根据获取到的匹配结果，进行匹配分数融合得到最终的匹配分数，将最终的匹配分数和阈值单元中设定的阈值进行比较，根据比较结果判断是否该用户的指纹是否识别通过。
本实用新型实施例3中提供了一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统，系统结构图如图1所示：
一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统，其特征在于，所述系统包括：微加速度传感器、微处理器、射频发射器、指纹采集装置、射频接收器、数据处理器和上位机；所述微加速度传感器信号连接于微处理器；所述微处理器信号连接于射频发射器；所述指纹采集装置信号连接于射频发射器；所述射频发射器信号连接于射频接收器；所述射频接收器信号连接于数据处理器；所述数据处理器信号连接于上位机。
所述微处理器包括：差分放大模块；所述差分放大模块信号连接于模数转换模块，用于对微加速度传感器发送过来的信号进行处理，放大差模信号，抑制共模信号，将处理后的信号发送至模数转换模块；所述模数转换模块信号连接于二重积分模块，用于将差分放大模块发送过来的模拟信号转换为数字信号；所述二重积分模块信号连接于编码模块，用于对模数转换模块发送过来的信号进行两次积分，将原始信号转换为鼠标移动的位移信号，将位移信号发送至编码模块；所述编码模块信号连接于射频发射器，用于对接收到的位移信号进行编码，以便通过射频发射器发送给上位机。
所述指纹采集装置包括：光学传感器、电容传感器和指纹编码单元；所述光学传感器信号连接于指纹编码单元，用于获取使用者的指纹信息，将指纹信息发送至指纹编码单元；所述电容传感器信号连接于指纹编码单元，用于获取使用者的指纹信息，将指纹信息发送至指纹编码单元；所述指纹编码单元信号连接于射频发射器，用于将接收到的指纹信息进行编码，将编码后的指纹信息经射频发射器发送至上位机。
所述数据处理器包括：指纹识别模块和位移信息识别模块；所述指纹识别模块包括：预处理单元、匹配单元、模板数据库、阈值单元和融合单元；所述预处理单元信号连接于匹配单元，用于对接收到的指纹图像信息进行图像分割处理、图像增强处理、图像二值化处理、图像细化处理和图像细节点提取处理，将处理后的指纹图像信息发送至图像匹配单元；所述图像匹配单元分别信号连接于融合单元和模板数据库，用于对接收到的指纹图像和模板数据库中的模板指纹进行匹配，将匹配结果发送至分数融合单元；所述融合单元信号连接于阈值单元，用于将光学传感器发送过来的指纹信息经匹配单元匹配后的结果和电容传感器发送过来的指纹信息经匹配单元匹配后的结果进行融合，将融合结果和阈值单元中预设的阈值进行比较，生成最终的指纹识别结果。
所述上位机包括：个人电脑和权限验证装置；所述权限验证装置信号连接于数据处理器，用于根据数据处理器发送过来的结果判断是否允许无线鼠标的接入。
一种基于微加速度传感器的无线安全鼠标系统的运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；指纹采集装置采集用户的指纹信息，将采集后的指纹信息经射频发射其发送至数据处理器；
步骤2：数据处理器对接收到的指纹信息进行指纹识别，将识别结果发送上位机；
步骤3：上位机对接收到的识别结果进行权限验证，判断该用户是否能够使用该鼠标接入个人电脑；若该用户拥有使用该鼠标接入电脑的权限，则执行步骤4；
步骤4：用户使用该鼠标过程中，无线鼠标的微加速度传感器实时地输出鼠标运动的加速度大小信息和方向信息；
步骤5：数字处理器对接收到的鼠标移动的加速度大小信息和方向信息进行识别，将识别结果发送至个人电脑，进而控制个人电脑的运行。
所述加速度传感器的量程为±1.7gn，电压灵敏度为1000mV/gn；所述差分放大模块的放大倍数为：5.0/1.7倍；所述加速度传感器经差分放大模块和模数转换模块处理后的输入信号的计算方法为： ;其中，[ ]表示取整；a为加速度传感器输出的电压大小。
所述数据处理器对接收到的指纹信息进行识别的方法包括以下步骤：
步骤1：电容传感器根据按压到采集头上的手指的脊和谷在手指表皮和芯片之间产生的不同电容值，再通过芯片测量空间中的不同的电磁场得到完整的指纹；将获取到的指纹发送给数据处理器；
步骤3：预处理单元对接收到的指纹图像依次进行图像分割、图像增强、图像二值化、图像细化和图像细节点提取处理；
步骤4：匹配单元从模板数据库中调取指纹模板进行匹配，将匹配结果发送至融合单元；
步骤5：光学传感器根据由CCD摄像头捕获的图像中，对应指纹脊线的部分颜色较深，对应指纹谷线的部分颜色较浅的原理获取用户的指纹信息，将获取到的指纹发送给数据处理器；
步骤6：步骤3：预处理单元对接收到的指纹图像依次进行图像分割、图像增强、图像二值化、图像细化和图像细节点提取；
步骤7：匹配单元从模板数据库中调取指纹模板进行匹配，将匹配结果发送至融合单元；
步骤8：融合单元根据获取到的匹配结果，进行匹配分数融合得到最终的匹配分数，将最终的匹配分数和阈值单元中设定的阈值进行比较，根据比较结果判断是否该用户的指纹是否识别通过。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。