一种光电导航设备的图像调节方法和系统与流程

本发明涉及图像调节领域，特别是涉及一种光电导航设备的图像调节方法和系统。

背景技术：

光电导航设备是通过光的反射将背景界面(如桌面、地面、纸张、鼠标垫等)传感到光电导航设备的图像传感器上，导航设备使用特定的算法计算出移动位移，应用如鼠标、路径移动机器人等；图像的亮暗、对比度、噪声等都会影响计算结果。

现有技术中的图像调节主要通过计算图像的平均值，平均值偏低就增加曝光时间，平均值偏高就减小曝光时间，在平均值到达合理区间后就停止调节。这种调节方法比较粗糙，调节速度慢，调节后的图像对比度低，图像特征不明显，无法满足导航设备的位移计算精度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光电导航设备的图像调节方法和系统，能够提高图像的对比度和光电导航设备的位移计算精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种光电导航设备的图像调节方法，包括：

获取图像信号；

设定放大倍数、偏移电压和曝光时间；

对图像进行偏移放大；

将偏移放大后的图像转换为数字信号；

根据所述数字信号计算所述图像的平均像素值；

获取模数转换模块模拟电压为0时输出的数字信号，设为预设值；

计算预设值与所述平均像素值的差的绝对值；

判断所述绝对值是否大于第一设定阈值；

当所述绝对值大于第一设定阈值时，判断所述平均值是否小于第二设定阈值且所述图像的曝光时间是否为曝光控制模块的最大曝光时间；

如果所述平均值小于第二设定阈值且所述图像的曝光时间为曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数、偏移电压和曝光时间均不变，跳转至对图像进行偏移放大步骤；

如果所述平均值大于等于第二设定阈值或所述图像的曝光时间不是曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调整所述下一图像的曝光时间，跳转至对图像进行偏移放大步骤；

当所述绝对值小于等于第一设定阈值时，判断所述绝对值是否大于第三设定阈值；

如果所述绝对值大于第三设定阈值，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调整所述下一图像的曝光时间，跳转至对图像进行偏移放大步骤；

如果所述绝对值小于等于第三设定阈值时，则计算所述图像像素值最大值与最小值的差值；

判断所述图像像素值最大值与最小值的差值是否小于图像质量阈值；

如果所述差值小于图像质量阈值，则获取下一图像信号，保持曝光时间不变，调节所述下一图像的放大倍数和偏移电压，跳转至对图像进行偏移放大步骤；

如果所述差值大于等于图像质量阈值，则获取下一图像信号，保持放大倍数、偏移电压和曝光时间均不变，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，当所述绝对值大于第一设定阈值时，如果所述平均值大于等于第二设定阈值，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的一半，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，当所述绝对值大于第一设定阈值时，如果所述平均值小于第二设定阈值且曝光时间的二倍小于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的二倍，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，当所述绝对值大于第一设定阈值时，如果所述平均值大于等于第二设定阈值且曝光时间的二倍大于等于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为曝光控制模块的最大曝光时间，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，当所述绝对值小于等于第一设定阈值且大于第三设定阈值时，如果所述平均值大于等于第二设定阈值，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的3/4倍，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，当所述绝对值小于等于第一设定阈值且大于第三设定阈值时，如果所述平均值小于第二设定阈值，且曝光时间的5/4倍大于等于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为曝光控制模块的最大曝光时间，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，当所述绝对值小于等于第一设定阈值且大于第三设定阈值时，如果所述平均值小于第二设定阈值，且曝光时间的5/4倍小于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的5/4倍，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，所述如果所述差值小于图像质量阈值，则保持曝光时间不变，调节下一图像放大倍数和偏移电压，跳转至对图像进行偏移放大步骤，包括，如果所述差值小于图像质量阈值，则保持曝光时间不变，调节所述下一图像的放大倍数和偏移电压为此次放大倍数和偏移电压的四倍，跳转至对图像进行偏移放大步骤。

优选的，所述预设值为128，第一设定阈值为96，第二设定阈值为128，第三设定阈值为64，图像质量阈值为100。

一种光电导航设备的图像调节系统，包括：

图像采集模块，用于采集图像信号并转化为模拟电压信号；

偏移放大模块，用于对所述模拟电压信号进行偏移放大；

模数转换模块，用于将所述偏移放大后的信号转换为数字信号；

曝光控制模块，用于控制led灯的曝光时间；

图像调节模块；用于调节曝光时间和偏移放大的倍率；

所述图像采集模块、偏移放大模块、模数转换模块和图像调节模块依次连接，所述图像调节模块还连接所述偏移放大模块和曝光控制模块。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过获取模数转换模块模拟电压为0时输出的数字信号的结果，并计算所述结果与平均像素值的差的绝对值，从而根据所述绝对值和平均像素值调节下一帧图像的曝光时间和偏移放大的参数，这样能够提高图像的对比度和光电导航设备的位移计算精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种光电导航设备的图像调节方法工作流程图；

图2为本发明实施例一种光电导航设备的图像调节系统模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种光电导航设备的图像调节方法和系统，能够提高图像的对比度和光电导航设备的位移计算精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例一种光电导航设备的图像调节方法工作流程图；如图1所示，一种光电导航设备的图像调节方法，包括：

s101获取图像信号；

s102设定放大倍数、偏移电压和曝光时间；

s103对图像进行偏移放大；

s104将偏移放大后的图像转换为数字信号；

s105根据所述数字信号计算所述图像的平均像素值avr；

s106获取模拟电压为0时对应数字信号，为预设值；

s107计算预设值与所述平均像素值avr的差的绝对值|avrsub|，；

s108判断|avrsub|是否大于第一设定阈值；

当所述绝对值大于第一设定阈值时，s109判断avr是否小于第二设定阈值且所述图像的曝光时间是否为曝光控制模块的最大曝光时间；

如果avr小于第二设定阈值且所述图像的曝光时间为曝光控制模块的最大曝光时间，则s111获取下一图像信号，保持放大倍数、偏移电压和曝光时间均不变，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大；

如果avr大于等于第二设定阈值或所述图像的曝光时间不是曝光控制模块的最大曝光时间，则s110获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调整所述下一图像的曝光时间，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大；

当|avrsub|小于等于第一设定阈值时，s112判断|avrsub|是否大于第三设定阈值；

如果|avrsub|大于第三设定阈值，则s113获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调整所述下一图像的曝光时间，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大；

如果|avrsub|小于等于第三设定阈值时，则s114计算所述图像像素值最大值与最小值的差值；

s115判断所述图像像素值最大值与最小值的差值是否小于图像质量阈值；

如果所述差值小于图像质量阈值，则s116获取下一图像信号，保持曝光时间不变，调节所述下一图像的放大倍数和偏移电压，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大；

如果所述差值大于等于图像质量阈值，则s117获取下一图像信号，保持放大倍数、偏移电压和曝光时间均不变，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大。

具体的，所述s102中设定放大倍数为2倍、偏移电压为模数转换模块的1/8量程，所述预设值为128，第一设定阈值为96，第二设定阈值为128，第三设定阈值为64，图像质量阈值为100。

其中，当所述绝对值|avrsub|大于96时，如果所述平均值avr大于等于128，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的1/2，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大；

当所述绝对值|avrsub|大于96时，如果所述平均值avr小于128且曝光时间的二倍小于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的二倍，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大。

当所述绝对值|avrsub|大于96时，如果所述平均值avr大于等于128且曝光时间的二倍大于等于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为曝光控制模块的最大曝光时间，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大。

当所述绝对值|avrsub|小于等于96且大于64时，如果所述平均值avr大于等于128，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的3/4倍，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大。

当所述绝对值|avrsub|小于等于96且大于64时，如果所述平均值avr小于128，且曝光时间的5/4倍大于等于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为曝光控制模块的最大曝光时间，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大。

当所述绝对值|avrsub|小于等于96且大于64时，如果所述平均值avr小于128，且曝光时间的5/4倍小于曝光控制模块的最大曝光时间，则获取下一图像信号，保持放大倍数和偏移电压不变，调节所述下一图像的曝光时间为此次曝光时间的5/4倍，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大。

所述如果所述差值小于图像质量阈值，则保持曝光时间不变，调节所述下一图像的放大倍数和偏移电压为此次放大倍数和偏移电压的四倍，跳转至步骤s103对图像进行偏移放大。

应用本发明的光电导航设备的图像调节方法，调节完成后整幅图像的亮点和暗点更加呈两极分布，图像特征明显。

图2为本发明实施例一种光电导航设备的图像调节系统模块示意图；如图2所示，一种光电导航设备的图像调节系统，包括：

图像采集模块201，用于采集图像信号并转化为模拟电压信号；

偏移放大模块202，用于对所述模拟电压信号进行偏移放大；

模数转换模块203，用于将所述偏移放大后的信号转换为数字信号；

曝光控制模块205，用于控制led灯的曝光时间；

图像调节模块204；用于调节曝光时间和偏移放大的倍率；

所述图像采集模块201、偏移放大模块202、模数转换模块203和图像调节模块204依次连接，所述图像调节模块204还连接所述偏移放大模块202和曝光控制模块205。

具体工作流程为：

led光经过背景界面(如桌面、地面、纸张、鼠标垫等)的反射，将光信号反射到图像采集模块上，图像采集模块将采集的每个像素点转换为模拟电压信号，并将转换后的模拟电压信号传递给偏移放大模块；偏移放大模块先将模拟电压偏移设定的电压，然后放大固定倍率，处理完成后将所述模拟电压传递给模数转换模块；模数转换模块优选为模数转换器，所述模数转换器为双极性方式工作，输入电压可为正电压也可为负电压，输出精度为8bit，量程为vscale，正满度值为255，负满度值为0；模数转换完成后，将模数转换模块的输出结果传递给图像调节模块，所述图像调节模块将下一帧图像的放大倍率和偏移电压传递给偏移放大模块，将曝光时间传递给曝光控制模块；所述偏移放大模块根据图像调节模块传递的参数重新设定放大倍率和偏移电压，同时曝光控制模块根据图像调节模块传递的曝光时间重新设定曝光时间，将设定的偏移放大和曝光时间的参数应用于下一帧图像，重复以上过程直至图像调节完成。

本发明能够准确地调节图像的曝光时间和偏移放大的参数，从而提高图像的对比度和光电导航设备的位移计算精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。