光电鼠标技能在汽车上的使用规划

　　光电鼠标的原理

　　光电鼠标集现代高分辩率成像技能和数字图画处理技能于一体，是鼠标技能的严重创造，以其共同的技能和价格优势敏捷成为计算机的规范装备。

　　光电鼠标是由成像体系IAS、信号处理体系DSP、接口体系SPI三大体系组成。其间IAS体系由光源、光学透镜和光感应器件CMOS三部分组成。鼠标作业时经过内部的光源（一个发光二极管），照亮鼠标底部，底部外表反射一部分光线经光学透镜传到CMOS感光芯片上，CMOS感光芯片是由数百个光电器材组成的矩阵，映像就在CMOS上转换为矩阵电信号，传输到信号处理体系DSP，DSP将此印象信号与存储的上一采样周期的印象进行比较，假如某一采样点在先后两个印象中的方位有移动，就宣布纵、横两方向位移信号到接口体系SPI，不然持续进行下一周期采样。接口体系SPI对DSP发来的信号进行处理输出。

　　光电鼠标有两个首要技能参数，一个是分辩率，单位是dpi（像素/英寸），比方一个1600dpi的鼠标能分辩的最小间隔为25.4mm/1600=0.015875mm；另一个是采样频率，即每秒钟CMOS对采样面摄影图画的帧数和DSP芯片每秒钟能处理图画的帧数。比方微软IE4光电鼠标采样频率为9000帧/秒，可提供1409.7mm/秒的追寻速度。

　　光电鼠标技能在轿车范畴使用的可行性

　　光电鼠标丈量的位移改动，与实在的物理位移之间存在光学透镜形成得什物与成像之间的份额改换。计算机装备的光电鼠标的光学部分是一个高曲光率透镜，是近距成像，使用者在桌面较小的移动，光标在计算机屏幕上有较大的反响。经过改动光学透镜曲光率k，增大透镜与什物间隔，可所以其追寻速度成k倍添加。当然，因为改动鼠标近距成像为远距成像，鼠标自身的分辩率也随之改动，但这种改动并不影响在轿车上的使用。

　　以微软IE4光电鼠标CMOS感光芯片为例，假定最大车速为200km/h，则光学透镜系数k=200×1000/3600/1.4097=39.4，此刻分辩率为0.015875×39.4=0.625mm。由此能够看出，当光学透镜系数k=39.4时，其最大追寻速度可达200km/h，分辩率小于1 mm，其丈量精度依然很高，能满意车速丈量要求。

　　比方在光电鼠标底部直接加上相机变焦镜头在路面上实验，设定一个相同的鼠标输出值，结果标明鼠标间隔路面越远，采样规模则越大，鼠标自身需求移动的间隔也越大；不加镜头鼠标紧贴路面的移动间隔最小。采纳远距成像时，在光线缺乏时需求辅佐照明。在本实验顶用一般的手电筒就能满意要求。

　　光电鼠标是近距成像，采样面很小，在很小的采样面内有时短少特征点，形成关于较均质的外表如镜面等的习惯性差。轿车行进的路面相对粗燥得多，每一点的特征都与其它点有显着的差异，并且因为是远距成像，采样面大，特征点更多，不存在习惯性问题，很多的实验也证明了这一点。

　　光电鼠标的图画处理技能中没有机械运动，满是半导体电路，科技含量高，分量只要两三百克，体积小，把其使用到轿车范畴非常便利。因为从图画收集、处理到数据输出，完全由现成的光电鼠标技能完成，只需对其相关输出数据加以使用即可，开发使用特别简略。

　　在ABS、ESP上的使用

　　轿车防抱死制动体系ABS是在车轮即将抱死时下降制动力，而当车轮不会抱死时添加制动力，重复动作，以到达安全制动。轿车制动进程中，车轮与地上之间有滑移现象，即滑移率δ=（Vt-Va）/Vt×100%（式中：δ—滑移率；Vt—轿车车轮线速度；Va—轿车行进速度。）

　　实验标明，为了获得最佳制动作用，滑移率应操控在15%~20%规模内。清楚明了，操控滑移率有必要知道车速。因为能精确丈量车速的传感器（如多普勒测速仪）非常贵重，大多车辆都只测轮速，依据轮速估量车速，把ABS的双参数（车速、轮速）丈量简化成单参数（轮速）丈量，短少必要的参数，很大程度上影响了ABS的作用。

　　把光电鼠标图画传感器技能使用到ABS体系丈量车速，在轿车某一处设备图画传感器，并向下对路面采样，一起依据设备高度调整光学透镜系数k，使其成为远距成像，再把输出的位移数据转化为速度。

　　使用到ESP体系上，需求在车身纵向或横向直线上两个方位（如两个后视镜支座）别离设置图画传感器，一起丈量该两点纵、横两个方向的加速度改动，也就是说当车身上述两点在纵方向上的加速度根本共同且横向无位移时，车身作前行直线运动；当该两点丈量出横向加速度时，车身有侧向滑移；当两点的纵向加速度值有不一起，车身随同有横向旋转，数值大的一边在旋转外侧，依据两点的位移差与车身横向宽度等可计算旋转视点。

　　在倒车后视上的使用

　　在倒车后视上的使用是使用图画传感器对车身方位及方向的丈量定位办法。

　　现有的倒车后视设备都是经过车后的摄像头，把车后环境显现在显现屏上；有的在显现屏上一起显现车身方向及行车轨道，以协助驾驶员判别车身与外界环境的方位联系。上述设备的特点是实践车身方位与显现屏上看到的环境是阻隔的，驾驶员在显现屏上并不能看到整个车身与环境的联系。

　　与上述设备不同，使用光电鼠标技能的办法是使用图画传感器首要对车身方位及方向进行盯梢定位，动画模仿实践车辆的倒车进程，并与外界环境相片叠加。其做法是如前所述在车身上两个后视镜支座别离设置图画传感器，依据开端到车时的车身纵横方向假定一个大地坐标系，并设定其间一个图画传感器为坐标原点（坐标系可依据计算办法需求恣意假定）。

　　开端到车时首要对车后摄影，并计算出此刻的照相机坐标；一起依据倒车进程中两个图画传感器点的位移改动量，计算出车身的坐标，两个坐标点能够一起确认轿车方位及车身方向。一个轿车的模型依据轿车方位坐标及车身方向模仿倒车进程，并与环境相片叠加。这样，实践轿车在地上运动，车身模型在相片上随之运动，在显现屏上看到的是一张环境相片中有一个运动的车身模型，驾驶员似乎置身车外，仰望整个车身四周环境，倒车进程一望而知。倒车中照相机不断摄影，当车辆运动到当时相片边际时，依据车辆方位坐标调用对应相片。需求阐明的是，在车身模型与相片的叠加中，模仿轿车运动的车身模型应当是三维，并且追寻模型的虚拟摄像机与车后摄影的实践照相机的视点、高度、镜头参数等等要共同，以使车模与环境相融，模仿出的整个进程才或许精确、传神。一起，尽或许压低车模高度，避免遮挡车后环境。

　　总结

　　作为光电鼠标的核心技能–图画处理的开展还在持续。据报道，深圳一家公司已研制成功第三代光电鼠标，最大移动速度提高了一个数量级，分辩率可达十万dpi。图画传感器体积小，价格低，丈量精度高，在轿车上使用的空间很大。本文仅简略介绍了图画传感器在测速、定位方面的使用实例，更多的使用技能能够登录国家知识产权局网站，查阅相关图画丈量法专利文献。