[发明专利]一种光学定位方法和与键盘融合的手指鼠标

说明书

技术领域：本发明涉及计算机用鼠标以及一种对平面上物体进行定位的方法。

背景技术：

自从操作系统进入图形用户界面以来，由于需要对显示器上所显示的光标(cursor)进行控制，所以鼠标成为出了键盘以外，最重要的外围输入装置之一。

光电鼠标(optical mouse)与计算机间常是利用COM、PS/2或USB接口来相互连接，而显示器上所显示的光标会随着光电鼠标所移动的轨迹移动。

现有光电鼠标的结构包括壳体、发光二极管、光透镜、光接收处理装置、按键以及印刷电路板，发光二极管是设置在壳体内，并朝壳体底部的一开口发射光线，故当此光电鼠标放置在如桌面或鼠标垫上后，光线照射到鼠标垫上即会反射光线，并由此呈现出鼠标垫上的图像，光透镜用来聚集自发光二极管所发射并由此鼠标垫上反射的反射光线。

光接收处理装置接收有光透镜聚集后的反射光线，且光接收处理装置具有一光传感器以及以图像处理单元，光传感器单元是有电荷耦合组件(CCD)所构成，因此能够获取经由光透镜聚集后的图像，典型的光处理装置芯片是美国AGILENT公司的HDNS-2000、HDNS-2051等光电鼠标专用光接收处理装置芯片，该类光接收处理装置芯片如HDNS-2000型芯片每秒可以从感光窗拾取1500帧图像。接着，由图像处理单元对于光传感器在不同时间所提取的图像加以比较其差异处，由此判断鼠标移动到位移量、速度等，并将其转换为计算机想对应坐标(ΔX，ΔY)的电信号后送至计算机上以控制光标的移动。

按键则是部分凸露于壳体外，当被使用者按压是，按键即会联动以微型开关，以控制光标进行点选(click)动作，印刷电路板是用来承载上述构件并是上述构件彼此间相互电连接。

由于光电鼠标是采用光学技术来进行移动位置的判定，因此具有不易沾染灰尘、分辨率高、移动顺滑等优点，故已逐渐取代传统式的滚轮鼠标。

然而，光电鼠标的使用者需要一定的空间来握持鼠标沿一平面移动，才能有效控制光标移动，因此必定占去相当多空间，使用上并非十分方便，尤其对于常常随身携带的笔记本电脑，要求其尽量轻便、小巧，而鼠标则会占用一定的空间或重量，携带、使用时不够方便。

如果既需要打字，又需要使用鼠标时，使用者的手不得不在键盘和鼠标之间来回移动，这会降低用户的工作效率。

尤其重要者，长时间操作移动鼠标不但易使手腕部位的肌肉疲劳和手指关节酸痛，严重更可能因长期累积而造成运动伤害。

发明内容：

本发明的目的在于避免上述不足之处而提供一种与键盘融合的、用手指直接控制显示器屏幕上光标的新型的鼠标装置，所要解决的技术问题是使鼠标的使用和携带更加方便，从而更加实用。

本发明的另一个目的在于，提供一种对平面上运动物体进行定位的方法，从而更加实用。

有效区域：摄像头和装置内部的分析处理单元只对平面上某一个区域内的图像进行分析处理，区域外的图像不做处理，这个区域就是有效区域。

取景框：有效区域与非有效区域的边界线在摄像头的光传感器上成的像称为取景框。取景框内的图像是有效图像，是进行各种分析处理的对象，取景框外的图像是无效图像，舍弃不用，不做处理。有效区域内的一个位置点对应取景框内的一个成像点。有效区域上方或下方的一个空间点在取景框内也会形成一个成像点，该成像点又对应于有效区域内的一个位置点，这个位置点称为该空间点的同像点。

最佳定位点：物体在取景框内的像包括很多成像点，从中选出一个基准点，以这个点的运动状态和位置代表物体的运动状态和位置，这个基准点就是最佳定位点。

本发明中的定位方法是：

先判断运动物体是否位于平面内。当物体上的最佳定位点位于平面内时，该点和对应的同像点位置是相同的，因此，该点在两个摄像头取景框中的成像点相对于取景框的位置也是相同的；当最佳定位点不在有效区域平面内时，该点对于两个摄像头的同像点的位置是不同的，在两个摄像头取景框中的成像点位置相对于取景框也是不相同的。根据这个原理，可以判断出最佳定位点是否位于有效区域平面内：对比两个摄像头在同一时刻拍摄两帧物体的图像，如果最佳定位点的成像点相对于取景框的边框的位置相同，则该最佳定位点位于有效区域平面内；否则，该点不在有效区域平面内。

再计算物体在此平面上的位置。摄像头的位置、角度、高度、光轴的方向等参数都是固定的，物体位置与其像在取景框中的位置的对应关系也是固定不变的，把它们的对应关系预先计算出来，当最佳定位点位于有效区域平面内时，可以根据物体成像点的位置与物体实际位置的对应关系，计算出此物体在有效区域平面上的位置。