[发明专利]光标定位系统及其定位方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种定位系统及其定位方法，尤其涉及一种光标定位系统及其定位方法。

背景技术

现有的计算机鼠标，按照结构来分通常分为机械鼠标、光电鼠标。

机械鼠标在出现之初，是通过滑动电位器来判断它的移动方向，所以它的灵敏度低、磨损大。但是随着技术的进步，机械鼠标吸收了光电鼠标的一些设计，由纯机械式结构发展成为了光学机械式鼠标，光学机械式鼠标采用了与纯机械式鼠标不同的编码器，并使用了一个滚球靠在两个转轴上的结构。经过多年的发展，光学机械式鼠标成为了目前技术最为成熟的一种鼠标，结构简单、成本低廉，到现在仍然是市场上享有一定份额。

光电鼠标是1981年由Dick Lyon和Steve Kirsch发明的，这种没有滚球的鼠标采用光学定位，最初的光电必须和特殊额垫板配合才能使用，造成诸多不便。随着技术的进步，光电鼠标最终抛弃了垫板，工作的时候通过发送一束红色的光线照射到桌面上，然后通过桌面不同颜色或凹凸点的运动和反射来判断鼠标的运动。光电鼠标的精度相对来说要高一些，再加上重量轻，不用定期清洁鼠标，因此以前常用于需要精确定位的设计领域。目前随着成本的降低，也逐渐推广开来。

上述两种鼠标的缺陷在于，均需要放在一个平整的接触面上，通过该接触面来完成移动光标的操作，因此用户不得不在一个狭小的空间内操作；常此以往，容易生成职业病，对用户的健康有不利影响。

此外，有一种空中鼠标，是基于陀螺和加速度计来实现，这种鼠标价格过于昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种光标定位系统，可以随心所欲的在空间范围内使用。

另外，本发明还提供上述光标定位系统的光标定位方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种光标定位方法，该方法通过一图像摄取单元与拍摄物体间的相对三维运动来驱动光标的运动；所述图像摄取单元的三维运动引起其视野中随机拍摄的物体的像点的二维运动；根据所述随机拍摄的物体的像点的二维运动驱动光标的运动。

作为本发明的一种优选方案，所述随机拍摄的物体作为所述图像摄取单元三维运动的瞬时测量基准；获取随机拍摄的物体的像点的二维运动的方法为：记录第i帧图像中瞬时测量基准的像点的位置；通过模板匹配的方法寻找所述瞬时测量基准在第i+1帧图像中的像点；根据上述两像点的位置计算随机拍摄的物体的像点的二维运动。

作为本发明的一种优选方案，所述图像摄取单元为摄像机；选取位于摄像机光轴Z轴上的空间点P(0，0，z)作为摄像机三维运动的瞬时测量基准；所述瞬时测量基准的像点位于像平面的中心。

作为本发明的一种优选方案，所述随机拍摄的物体作为所述图像摄取单元三维运动的瞬时测量基准；该方法包括如下步骤；

(1)用户控制一图像摄取单元运动，所述图像摄取单元拍摄图像，并把拍摄的第i帧图像发送至一图像处理及解算单元；每经过一次拍摄，i的值加1；

(2)所述图像处理及解算单元取得瞬时测量基准的像点，并把其位置赋予位置C；

(3)所述图像处理及解算单元从所述图像摄取单元获取第i+1帧图像；

(4)所述图像处理及解算单元在第i+1帧图像中匹配寻找所述瞬时测量基准的像点；

(5)若匹配寻找瞬时测量基准的像点成功，转步骤(6)，否则转步骤(1)；

(6)把匹配寻找成功的最佳匹配位置赋予位置D；

(7)计算位置偏移向量V’＝D-C；

(8)计算光标位置Q＝Q’+V；其中，Q为本次移动后的光标位置，Q’为本次移动前的光标位置；V为光标位置补偿量，V＝k*V’，k为比例系数。

作为本发明的一种优选方案，所述图像摄取单元摄取i帧图像时，取图像摄取单元的坐标系为相对坐标系o₀；取该坐标系中取位于z轴上的点P([0 0 z]^T)作为瞬时测量基准，瞬时测量基准P的像位于像平面的中心p₀(0 0)；

图像摄取单元发生运动(R t)后，形成新的坐标系o₁，此时摄取第i+1帧图像，瞬时测量基准P的像的位置移动到p₁(u v)；线性摄像机成像模型