光学导航装置及其抬升检测方法制造方法及图纸

一种光学导航装置，包含光源、图像传感器、导航单元和抬升检测单元。所述光源用以照明工作表面。所述图像传感器接收所述工作表面的反射光以输出图像帧。所述导航单元用以对所述图像帧进行滤波并输出滤波后图像帧。所述抬升检测单元用以计算所述图像帧中两个相邻像素的亮度差中的最大亮度差并计算所述滤波后图像帧中注目像素的像素数目，比较所述最大亮度差与差值阈值和/或比较所述像素数目与操作阈值以确定抬升事件。

【技术实现步骤摘要】
光学导航装置及其抬升检测方法
本专利技术是关于一种输入装置，特别是关于一种光学导航装置和其抬升检测方法。
技术介绍
图像使用者界面(imageuserinterface)中，通常可利用至少一输入装置来与主机(host)，例如一个人电脑等进行互动，例如可利用光学滑鼠来控制游标至特定位置并进行图示点选(iconselection)借此启动特定应用程式。根据使用者的习惯，所述光学滑鼠有可能会从工作面被抬起(liftedoff)以改变其放置位置，而所述光学滑鼠被抬起的期间则表示使用者不需要改变游标位置。因此，必须于所述光学滑鼠离开所述工作表面时即中断位移检测。已知检测光学滑鼠被抬升的方式通常可在其底面另外设置阻抗传感器(impedancesensor)、电容传感器(capacitancesensor)或压力传感器等传感装置借此检测抬升动作前后的参数变化量。然而，另外设置传感装置会同时增加成本和装置耗能。有鉴于此，本专利技术还提出一种光学导航装置和其抬升检测方法，其不需额外设置传感元件以降低成本。此外，本专利技术的抬升检测方法是使用演算法来实现，其也可配合已知检测方法以增加实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种光学导航装置和其抬升检测方法，其具有较高的检测精确度和适用性。本专利技术提供一种光学导航装置，包含光源、图像传感器、导航单元和抬升检测单元。所述光源用以照明工作表面。所述图像传感器接收所述工作表面的反射光以输出图像帧。所述导航单元用以对所述图像帧进行滤波并输出滤波后图像帧。所述抬升检测单元用以计算所述图像帧中两个相邻像素的亮度差中的最大亮度差并计算所述滤波后图像帧中至少一注目像素的像素数目，当所述最大亮度差低于差值阈值和/或所述像素数目低于操作阈值时，确定抬升事件。本专利技术还提供一种光学导航装置，包含光源、图像传感器、图像处理单元、导航单元和抬升检测单元。所述光源用以照明所述工作表面。所述图像传感器接收所述工作表面的反射光以输出图像帧。所述图像处理单元前处理所述图像帧以增加所述图像帧的图像对比，并输出前处理图像帧。所述导航单元用以对所述前处理图像帧进行滤波并输出前处理和滤波后图像帧。所述抬升检测单元用以计算所述前处理图像帧中两个相邻像素的亮度差中的最大亮度差并计算所述前处理和滤波后图像帧中至少一注目像素的像素数目，当所述最大亮度差低于差值阈值和/或所述像素数目低于操作阈值时，确定抬升事件。本专利技术还提供一种光学导航装置的抬升检测方法，包含下列步骤：以图像传感器获取工作表面的图像帧；以导航单元对所述图像帧进行滤波并输出滤波后图像帧；以及以抬升检测单元计算所述图像帧中两个相邻像素的亮度差中的最大亮度差并计算所述滤波后图像帧中至少一注目像素的像素数目，比较所述最大亮度差与差值阈值和/或比较所述像素数目与操作阈值以确定抬升事件。一实施例中，抬升检测方法还包含：以图像处理单元前处理所述图像帧以增加所述图像帧的图像对比并输出前处理图像帧；此时，所述导航单元对前处理图像帧进行滤波并输出前处理和滤波后图像帧，所述抬升检测单元计算前处理图像帧中两相邻像素亮度差的所述最大亮度差并计算前处理和滤波后图像帧中至少一注目像素的所述像素数目。一实施例中，所述注目像素为特征值大于特征阈值的像素。一实施例中，所述抬升检测单元可计数所述抬升事件的事件计数且当所述事件计数大于计数阈值时，才进入抬升模式。一实施例中，所述控制单元可根据所述抬升事件控制所述光源和所述图像传感器调整运作状态。一实施例中，所述抬升检测单元可对第N大亮度差与所述差值阈值进行比较以排除误判的可能性。本专利技术实施例的光学导航装置和其抬升检测方法中，是利用资料处理的方式确定抬升事件，因而无需额外设置传感装置且可搭配于使用额外传感装置的检测方法而具有较高的适用性。本专利技术实施例的抬升检测方法本身即具有加强确认抬升事件的机制，例如计数抬升事件、强化图像对比和/或根据对比强化参数改变各阈值等，因而具有较高的确定精确度。附图说明图1显示本专利技术第一实施例的光学导航装置的方块示意图；图2显示本专利技术第二实施例的光学导航装置的方块示意图；图3显示本专利技术实施例的光学导航装置的抬升检测方法的运作示意图；图4显示本专利技术实施例的光学导航装置的抬升检测方法的流程图；图5显示本专利技术实施例的光学导航装置的抬升检测方法的另一流程图。附图标记说明1、1′光学导航装置11光源12图像传感器13图像处理单元14导航单元15抬升检测单元16控制单元17存储单元S10～S222步骤S工作表面F1图像帧F1′前处理图像帧F2滤波后图像帧F2′前处理和滤波后图像帧g(1，1)～g(7，7)像素灰阶值。具体实施方式为了让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。于本专利技术的说明中，相同的构件是以相同的符号表示，在此预先说明。请参照图1所示，其显示本专利技术第一实施例的光学导航装置的方块示意图。光学导航装置1用以操作于工作表面S，以检测相对所述工作表面S的相对动作，例如计算平行所述工作表面S的横向位移量和确定垂直所述工作表面S的抬升事件(lift-event)；其中，所述横向位移量可利用已知方式计算，例如计算图像帧间的相关性(correlation)；当所述抬升事件被检测或所述抬升事件到达预设数目时则进入抬升模式(lift-offmode)，所述横向位移量可停止被计算或输出。所述光学导航装置1包含光源11、图像传感器12、导航单元14、抬升检测单元15、控制单元16和存储单元17；其中，所述导航单元14、所述抬升检测单元15和所述控制单元16例如，但不限于，可利用数位处理器(DSP)来实现，而所述存储单元17可包含于所述数位处理器内或独立于其外。可以了解的是，所述光学导航装置1可另包含一个或多个光学元件(未图示)以调整光路。所述光源11可用一个或多个发光二极管、雷射二极管或其他主动光源来实现，用以照明所述工作表面S。所述光源11所使用的波长可为不可见光、红光等已知光学滑鼠所使用的光，并无特定限制。此外，根据不同实施方式，所述光源11可用固定发光频率或可变发光频率发光；所述光源11每次点亮的发光时间可根据不同实施例设计为可调或固定。所述图像传感器12可为CCD图像传感器、CMOS图像传感器或其他用以传感光能量的传感装置，用以接收所述工作表面S的反射光以输出图像帧F1。此外，所述图像传感器12可用固定采样频率或可变采样频率获取图像帧F1；所述图像传感器12的曝光参数(例如曝光时间和图像增益)根据不同实施例可设计为可调或固定。所述导航单元14主要用以计算光学导航装置1相对所述工作表面S的横向位移量，且计算所述横向位移量前所述导航单元14可先对所述图像帧F1进行滤波后再根据滤波后图像帧计算所述横向位移量。例如参照图3所示，假设所述图像帧F1的尺寸为7×7，所述导航单元14例如可使用3×3的数位滤波器FM对所述图像帧F1进行滤波，以突显出所述图像帧F1的特定特征。例如，图3中滤波后图像帧F2在某些列像素具有较高的特征值(例如第2、5和7列像素)，所述导航单元14则可根据不同的滤波后图像帧F2间所述等特征值的相关性计算所述横向位移量。本实施例中，所述导航单元14用以对所述图像帧F1进行滤波并输出滤波后图像帧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学导航装置，用以在工作表面操作，该光学导航装置包含：光源，用以照明所述工作表面；图像传感器，接收所述工作表面的反射光以输出图像帧；导航单元，用以对所述图像帧进行滤波并输出滤波后图像帧；以及抬升检测单元，用以计算所述图像帧中两个相邻像素的亮度差中的最大亮度差并计算所述滤波后图像帧中至少一注目像素的像素数目，当所述最大亮度差低于差值阈值和/或所述像素数目低于操作阈值时，确定抬升事件。

【技术特征摘要】
1.一种光学导航装置，用以在工作表面操作，该光学导航装置包含：光源，用以照明所述工作表面；图像传感器，接收所述工作表面的反射光以输出图像帧；导航单元，用以使用数位滤波器对所述图像帧进行滤波以突显出所述图像帧的像素特征值并输出滤波后图像帧；以及抬升检测单元，用以计算未被所述导航单元滤波的所述图像帧中两个相邻像素的亮度差中的最大亮度差并计算所述滤波后图像帧中至少一注目像素的像素数目，当所述最大亮度差低于差值阈值和/或所述像素数目低于操作阈值时，确定抬升事件，其中所述注目像素为特征值大于特征阈值的像素。2.根据权利要求1所述的光学导航装置，其中所述抬升检测单元还计数所述抬升事件的事件计数并当该事件计数大于计数阈值时，进入抬升模式。3.根据权利要求1所述的光学导航装置，该光学导航装置还包含控制单元，该控制单元用以根据所述抬升事件控制所述光源和/或所述图像传感器。4.根据权利要求1所述的光学导航装置，其中所述抬升检测单元还对第N大亮度差与所述差值阈值进行比较。5.一种光学导航装置，用以在工作表面操作，该光学导航装置包含：光源，用以照明所述工作表面；图像传感器，接收所述工作表面的反射光以输出图像帧；图像处理单元，用以对所述图像帧进行前处理以增加所述图像帧的图像对比，并输出前处理图像帧；导航单元，用以使用数位滤波器对所述前处理图像帧进行滤波以突显出所述前处理图像帧的像素特征值并输出前处理和滤波后图像帧；抬升检测单元，用以计算未被所述导航单元滤波的所述前处理图像帧中两个相邻像素的亮度差中的最大亮度差并计算所述前处理和滤波后图像帧中至少一注目像素的像素数目，当所述最大亮度差低于差值阈值和/或所述像素数目低于操作阈值时，确定抬升事件，所述注目像素为特征值大于特征阈值的像素。6.根据权利要求5所述的光学导航装置，其中所述抬升检测单元还计数所述抬升事件的事件计数并当所述事件计数大于计数阈值时，进入抬升模式。7.根据权利要求5所述的光学导航装置，其中所述导航单元还控制所述图像处理单元的处理参数。8.根据权利要求7所述的光学导航装置，其中所述导航单元还根据所述处理参数调整所述差值阈值和/或所述操作阈值。9.根据权利要求5所述的光学导航装置，该光...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈之悠，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：台湾;71