光電鼠標(biāo)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用
光電鼠標(biāo)的原理
光電鼠標(biāo)集現(xiàn)代高分辨率成像技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)于一體,是鼠標(biāo)技術(shù)的重大發(fā)明,以其獨特的技術(shù)和價格優(yōu)勢迅速成為計算機的標(biāo)準配置。
光電鼠標(biāo)是由成像系統(tǒng)IAS、信號處理系統(tǒng)DSP、接口系 ..
光電鼠標(biāo)的原理
光電鼠標(biāo)集現(xiàn)代高分辨率成像技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)于一體,是鼠標(biāo)技術(shù)的重大發(fā)明,以其獨特的技術(shù)和價格優(yōu)勢迅速成為計算機的標(biāo)準配置。 光電鼠標(biāo)是由成像系統(tǒng)IAS、信號處理系統(tǒng)DSP、接口系統(tǒng)SPI三大系統(tǒng)組成。其中IAS系統(tǒng)由光源、光學(xué)透鏡和光感應(yīng)器件CMOS三部分組成。鼠標(biāo)工作時通過內(nèi)部的光源(一個發(fā)光二極管),照亮鼠標(biāo)底部,底部表面反射一部分光線經(jīng)光學(xué)透鏡傳到CMOS感光芯片上,CMOS感光芯片是由數(shù)百個光電器件組成的矩陣,映像就在CMOS上轉(zhuǎn)換為矩陣電信號,傳輸?shù)叫盘柼幚硐到y(tǒng)DSP,DSP將此影像信號與存儲的上一采樣周期的影像進行比較,如果某一采樣點在先后兩個影像中的位置有移動,就發(fā)出縱、橫兩方向位移信號到接口系統(tǒng)SPI,否則繼續(xù)進行下一周期采樣。接口系統(tǒng)SPI對DSP發(fā)來的信號進行處理輸出。 光電鼠標(biāo)有兩個主要技術(shù)參數(shù),一個是分辨率,單位是dpi(像素/英寸),比如一個1600dpi的鼠標(biāo)能分辨的最小間距為25.4mm/1600=0.015875mm;另一個是采樣頻率,即每秒鐘CMOS對采樣面拍攝圖像的幀數(shù)和DSP芯片每秒鐘能處理圖像的幀數(shù)。比如微軟IE4光電鼠標(biāo)采樣頻率為9000幀/秒,可提供1409.7mm/秒的追蹤速度。 光電鼠標(biāo)技術(shù)在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的可行性 光電鼠標(biāo)測量的位移變化,與真實的物理位移之間存在光學(xué)透鏡造成得實物與成像之間的比例變換。計算機配置的光電鼠標(biāo)的光學(xué)部分是一個高曲光率透鏡,是近距成像,使用者在桌面較小的移動,光標(biāo)在計算機屏幕上有較大的反應(yīng)。通過改變光學(xué)透鏡曲光率k,增大透鏡與實物距離,可以是其追蹤速度成k倍增加。當(dāng)然,由于改變鼠標(biāo)近距成像為遠距成像,鼠標(biāo)本身的分辨率也隨之改變,但這種改變并不影響在汽車上的應(yīng)用。 以微軟IE4光電鼠標(biāo)CMOS感光芯片為例,假設(shè)最大車速為200km/h,則光學(xué)透鏡系數(shù)k=200×1000/3600/1.4097=39.4,此時分辨率為0.015875×39.4=0.625mm。由此可以看出,當(dāng)光學(xué)透鏡系數(shù)k=39.4時,其最大追蹤速度可達200km/h,分辨率小于1 mm,其測量精度仍然很高,能滿足車速測量要求。 比如在光電鼠標(biāo)底部直接加上相機變焦鏡頭在路面上實驗,設(shè)定一個相同的鼠標(biāo)輸出值,結(jié)果表明鼠標(biāo)距離路面越遠,采樣范圍則越大,鼠標(biāo)本身需要移動的距離也越大;不加鏡頭鼠標(biāo)緊貼路面的移動距離最小。采取遠距成像時,在光線不足時需要輔助照明。在本實驗中用普通的手電筒就能滿足要求。 光電鼠標(biāo)是近距成像,采樣面很小,在很小的采樣面內(nèi)有時缺少特征點,造成對于較均質(zhì)的表面如鏡面等的適應(yīng)性差。汽車行駛的路面相對粗燥得多,每一點的特征都與其它點有明顯的區(qū)別,而且由于是遠距成像,采樣面大,特征點更多,不存在適應(yīng)性問題,大量的實驗也證明了這一點。 光電鼠標(biāo)的圖像處理技術(shù)中沒有機械運動,全是半導(dǎo)體電路,科技含量高,重量只有兩三百克,體積小,把其應(yīng)用到汽車領(lǐng)域十分方便。因為從圖像采集、處理到數(shù)據(jù)輸出,完全由現(xiàn)成的光電鼠標(biāo)技術(shù)實現(xiàn),只需對其相關(guān)輸出數(shù)據(jù)加以利用即可,開發(fā)應(yīng)用特別簡單。 在ABS、ESP上的應(yīng)用 |
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