CN101551715B - 遥控鼠标系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种遥控鼠标系统。其包括：位置固定的非可见光点光源；通过感应包含非可见光点光源在内的光信息形成图像信息，经二值化、并行化及特定的图像处理后获得光标位置信息并予以发送的鼠标本体；以及接收鼠标本体发送的光标位置信息并传输给电脑主机以驱动光标移动的接收器。本发明的遥控鼠标系统实现了一种通过在空中挥动手中的鼠标即可进行鼠标光标定位的操作模式，操作者只需手握鼠标对准显示屏幕即可将鼠标光标定位在所指向的位置，既不依赖桌面等辅助平台，也无需反复的按动遥控器上的光标控制按键就可以实现移动鼠标的功能，满足了操作者在书桌以外的活动空间里灵活操纵鼠标的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种鼠标系统，特别涉及一种遥控鼠标系统。
背景技术
现有技术中，计算机用鼠标在光标控制传感方面通常采用以下几种方式：一是平面移动传感结构，它是由鼠标紧靠在一个支撑平面上移动，靠鼠标滚轮在支撑平面上摩擦滚动来提供平面坐标移动信号，或者靠鼠标上的光线传感器，依靠移动鼠标时光线在支撑平面上感应出的位移信号，形成鼠标位移信号；二是轨迹球传感结构，它是在鼠标上设置一种叫做轨迹球的传感装置，用手指拨动轨迹球，通过鼠标中与轨迹球相连的传感器，形成平面的位移信号，以上这两种结构的使用均离不开一个支撑平面。
然而，随着网络多媒体技术的迅速发展，越来越多的人选择使用电脑进行影音娱乐，对电脑进行操作也从以往的工作桌上移到了沙发以及床等生活空间，传统的以桌面为辅助平台的鼠标已经不能满足人们在书桌以外的活动空间控制电脑的需求。
目前出现的电脑遥控器多采用按钮传感结构，是一种类似于电视机遥控器的遥控装置，它通过设置在遥控器上的按钮，来形成光标控制信号，这种方式与前面几种方式不同，它只能靠反复按动采用固定模式的光标控制按钮，提供光标控制中的上页、下页、回车、上移、下移、左移、右移等功能，不能够实现光标的任意移动，既限制了鼠标的使用，操作又十分繁琐。
因此，如何提供一种灵活的鼠标系统，它不仅不依赖桌面等辅助平台，还不必如现有电脑遥控器靠反复点击光标控制按钮实现鼠标的控制，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种遥控鼠标系统，它无需桌面等辅助平台，仅通过在空中挥动手中的鼠标即可实现鼠标光标的定位，以解决现有电脑遥控器靠反复点击光标控制按钮控制鼠标带来的不便。
为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的遥控鼠标系统，包括：位置固定的非可见光点光源；鼠标本体、及与电脑主机相连接的接收器。
其中，所述鼠标本体包括：多次感应所述非可见光点光源以形成包含所述非可见光点光源像点的多幅图像信息的图像感应模块；对所形成的多幅图像信息进行二值化和并行化处理以得到多幅简化图像的数据简化模块；对所述多幅简化图像中的所述非可见光点光源像点的在各简化图像中的位置进行分析以获得所述非可见光点光源像点的位置信息、并进而计算出光标位置信息的数据处理模块；将计算出的光标位置信息予以无线发送的通信模块、以及用于向所述图像感应模块、数据简化模块、及数据处理模块供电的电源模块。
其中，所述接收器包括：接收所述通信模块发送至的光标位置信息的的接收模块；将所述光标位置转换成鼠标坐标传送至所述电脑主机的微处理器。
其中，所述鼠标本体中数据处理模块可包括对所述多幅图像进行滤波以去除干扰点的滤波单元，所述滤波单元可采用FIR滤波器或中值滤波器等。
较佳地，为避免可见光干扰，所述非可见光点光源发出的光为非可见光，如红外等。为了增加光源的强度所述非可见光点光源可由多个光学器件组成，既可以置于接收器内部，也可单独放置。
所述图像感应模块可由感应元件构成，为降低功耗和成本，感应元件可采用CMOS图像传感器。
为去除可见光的干扰，达到更好地感应所述非可见光点光源的光的目的，可在图像感应元件的前端加入滤镜，滤镜可由感应所述非可见光点光源的光的增透滤膜或滤除不是所述非可见光点光源的光的截至滤膜构成。
较佳地，数据简化模块由一或门电路及并行移位电路构成。
较佳地，数据处理模块采用嵌入式处理器。
较佳地，所述接收器通过USB接口与所述电脑主机相连接。
较佳地，所述通信模块可为2.4g无线发射模块。
综上所述，本发明的遥控鼠标系统通过鼠标本体获取非可见光点光源的移动位置信息后，计算出光标位置信息并发送至接收器，再由接收器将该信息送给计算机驱动光标移动，可实现灵活可控，且不依赖桌面的鼠标操纵模式。
附图说明
图1为本发明的遥控鼠标系统示意图。
图2为本发明的遥控鼠标系统中的鼠标本体的结构示意图。
图3为本发明的遥控鼠标系统中的接收器的结构示意图。
具体实施方式
以下将通过具体实施例来对本发明的遥控鼠标系统进行详细说明。
请参阅图1，本发明的遥控鼠标系统可为一即插即用型无线遥控鼠标系统，其至少包括：非可见光点光源、鼠标本体和接收器三部分。
所述非可见光点光源是一个在使用过程中位置固定于某一点，且能发出特定波长的光的单点光源。为避免可见光干扰，其发出的光为非可见光，如红外等。为了增加光源的强度所述非可见光点光源可由多个光学器件组成，既可以置于接收器内部，也可单独放置。
所述鼠标本体的结构如图2所示，包括图像感应模块、数据简化模块、数据处理模块、通信模块和电源模块(为简化图示，电源模块未示出)。
其中，所述图像感应模块用于多次感应所述非可见光点光源以形成包含所述非可见光点光源像点的多幅图像信息，其可包括：感应元件和设置在所述感应元件前的滤镜。滤镜的作用是只让非可见光点光源发出的光通过，为了增强对非可见光点光源以外的光的截止效果，滤镜可由能使非可见光点光源发出的光通过的增透滤波膜或是滤除不是非可见光点光源发出的光的截止滤波膜或者两者兼用构成。感应元件可以感应非可见光点光源的光信息，从而形成图像信息，并供后端的数据处理模块计算非可见光点光源所处位置，即非可见光点光源像点的位置信息。所述感应元件可采用各种CMOS图像传感器，本实施例采用的是VGA输出的CMOS图像传感器。
所述数据简化模块可由一或门电路及并行移位电路构成，用于将图像传感器的获得的多幅图像进行二值化和并行化，其作用是降低图像传感器输出信息的吞吐量。以本例中CMOS图像传感器输出的VGA图像为例，在30fps的速率输出8比特图像数据时，数据吞吐量达到640×480×30×8＝73.728M比特每秒。这样的数据使得后续的数据处理模块无法用低成本的单片机进行处理。若采用了数据简化模块进行二值化和并行化处理后，感光区域与背景区域分别用1和0加以标识，可将吞吐量降低至9M比特每秒，使得后续的数据处理模块采用一般的高速单片机即可满足需求。
所述数据处理模块可由具备一定计算能力的嵌入式微处理器构成，它读入数据简化模块输出的图像数据并进行图像处理。其图像处理过程如图2所示，可包含图像滤波、非可见光点光源像点检测、非可见光点光源像点中心位置计算、光标位置计算和数据发送几个主要步骤。
其中，图像滤波由滤波单元完成，主要作用是滤除源于外界干扰和感光元件工作时产生的噪声，例如，从数据简化模块读入的图像除了所述非可见光点光源像点外可能还存在其它一些亮点，通过图像滤波即可把这些噪声点去除。滤波算法可以选用各种常用滤波器，如FIR滤波器，中值滤波器等。
所述非可见光点光源像点检测是由微处理器在滤波后的图像信息中检测所述非可见光点光源像点是否存在，也即检测图像中的感光区域是否存在，如果存在还需要得到其坐标位置。为了检测感光区域需要对所述图像信息作一些特征参数的判别，如成像的面积是否在设定范围内，成像的亮度是否在设定范围内。
所述非可见光点光源像点中心位置计算是在检测到感光区域存在后，以该感光区域的几何中心，或整幅图像的重心位置坐标作为所述非可见光点光源像点位置坐标。
考虑到人体手握鼠标时会存在一些非意识的抖动情况，因此，还需要通过光标位置计算步骤，对光源像点位置信息进行滤波处理及映射得到光标位置，以解决光标出现抖动的问题，以提供舒适度更高的操作模式。
数据发送的作用则是将计算得到的光标位置信息送到通信模块，发送给接收器。
所述通信模块负责与接收器之间的数据传输任务。为更方便操作者使用，本实施例采用无线通信的传输方式，通信频率可自行选择，本实施例采用2.4GHz的通信频率。
所述电源模块用于向所述图像感应模块、数据简化模块、及数据处理模块供电。可采用电池供电，也可采用交流市电供电，此技术为本领域技术人员所熟悉，故在此不再详述。
所述接收器的结构如图4所示，可包括接收模块，微处理器及USB接口，为与鼠标本体中的无线通信模块相对应，接收模块也采用无线接收模块。无线接收模块接收发送至的光标位置信息，再由微处理器对该信息进行一定的处理，包括接收过程可能出现的一些异常情况的处理，最后通过USB接口连接主机电脑，通过人体设备HID协议与电脑进行通信，输出鼠标位置信息，以驱动光标移动。一般为了指向的方便，所述接收器常放置于显示器的附近。
综上所述，本发明的遥控鼠标系统通过将图像检测技术、数字信号处理算法与无线发射技术相结合，实现了一种通过在空中挥动手中的鼠标即可进行鼠标光标定位的操作模式。该模式下，操作者只需手握鼠标对准显示屏幕即可将鼠标光标定位在所指向的位置，既不依赖桌面等辅助平台，也无需反复的按动遥控器上的光标控制按键就可以实现移动鼠标的功能，满足了操作者在书桌以外的活动空间里灵活操纵鼠标的需要。
上述实施例仅列示性说明本发明的技术方案，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (8)
1.一种遥控鼠标系统，其特征在于包括：
位置固定的非可见光点光源；所述非可见光点光源是一个在使用过程中位置固定于某一点，且能发出特定波长的光的单点光源；
鼠标本体，其包括：用于多次感应所述非可见光点光源以形成包含所述非可见光点光源像点的多幅图像信息的图像感应模块、对所形成的多幅图像信息进行二值化和并行化处理以得到多幅简化图像的数据简化模块、对所述多幅简化图像中的所述非可见光点光源像点的在各简化图像中的位置进行分析以获得所述非可见光点光源像点的位置信息、并进而计算出光标位置信息的数据处理模块、将计算出的光标位置信息予以无线发送的通信模块、以及用于向所述图像感应模块、由一或门电路及并行移位电路构成的数据简化模块、及数据处理模块供电的电源模块；
与电脑主机相连接的接收器，其包括：接收所述通信模块发送的光标位置信息的接收模块、并将所述光标位置转换成鼠标坐标传送至所述电脑主机的微处理器。
2.如权利要求1所述的遥控鼠标系统，其特征在于：所述鼠标本体中的数据处理模块还包括对所述多幅图像进行滤波以去除干扰点的滤波单元。
3.如权利要求1所述的遥控鼠标系统，其特征在于：所述图像感应模块包括感应元件。
4.如权利要求3所述的遥控鼠标系统，其特征在于：所述图像感应模块还包括：在所述感应元件前端设置有感应所述非可见光点光源的光的增透滤膜或者滤除不是所述非可见光点光源的光的截止滤膜。
5.如权利要求3所述的遥控鼠标系统，其特征在于：所述感应元件为CMOS图像传感器。
6.如权利要求1所述的遥控鼠标系统，其特征在于：所述鼠标本体中数据处理模块采用嵌入式处理器。
7.如权利要求1所述的遥控鼠标系统，其特征在于：所述接收器通过USB接口与所述电脑主机相连接。
8.如权利要求1所述的遥控鼠标系统，其特征在于：所述通信模块为2.4g无线发射模块。
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