CN101566889B - 光学指示装置图像质量控制参数的调整方法 - Google Patents
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Abstract
一种光学指示装置图像质量控制参数的调整方法，包括以下步骤：依据图像像素值从小到大依次建立曝光不足区、低曝光区、正常曝光区、高曝光区与过曝光区五个像素值分布区；利用该指示装置的图像感测器取得表面的一帧图像；计算该帧图像的各个像素点的像素值；统计该图像在上述每一个曝光区间中的像素点个数；如果正常曝光区内像素点的个数超过第一限值，则保持现有的图像质量控制参数；若在正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和超过第二限值，则需依据高曝光区与低曝光区中像素点个数大小关系以第一种方式调整光源曝光时间；反之则以第二种方式调整图像质量控制参数。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种图像质量控制方法，特别是指用于计算机或视频系统的光学指示装置上以调整图像质量控制参数的方法。
【背景技术】
图1是光电鼠标的组成方框图，该鼠标1包括光源或发光单元(LED)10、影像传感器11、可编程增益放大器(PGA)12、转换器(A/D)13、数据处理单元14和控制单元15，在工作中，发光单元10通常以一定的频率点亮，发射出光线至该鼠标1放置的桌面2上，通常此桌面2具有一定的纹理特征，即微观的凹凸不平的表面，发光单元10发出的光线经桌面2反射后，并经由一透镜(未图示)聚焦后输入到影像传感器11上，该影像传感器11依据反射光的强度形成电压或电流信号，之后由可编程增益放大器12对该影像传感器10形成的电压或电流信号进行放大，并由转换器13将该电压或电流信号转换为数字信号，即将桌面2的图像数字化。而数据处理单元14根据影像传感器11采样的图像进行计算，从而确定该鼠标1的位移，其具体过程为其将先前的一副图像设定为参考图像(即参考帧)，而后取得的一副图像设定为目标图像(即目标帧)，通过目标图像中选择一参考块，而在参考图像中选择多个选择块，将该参考块与选择块一一进行匹配和比较，之后确定最相关的选择块，根据该选择块的位置而确定该鼠标1的位移量，之后由控制单元15将此位移量处理后传送至计算机主机以控制屏幕光标的对应移动。
为保证匹配计算的精确性与有效性，业界通常采用调整曝光时间、曝光强度或可编程增益放大器的放大系数以保证取得较佳的图像，进而保证匹配计算的精确性与有效性，即其依据一幅图像的光度来调整该图像感测器内部的曝光参数，用以决定下一幅图像的曝光时间以及曝光强度，因此该图像的亮度为曝光过度或曝光不足时，则通过调整该图像感测器的曝光参数，即可将该图像感测器的曝光量收敛至正常曝光量。
若将光源(如发光二极管)的照光强度与照光时间视为曝光强度与曝光时间，由“曝光量＝曝光强度*曝光时间”可知，调整曝光时间可以改变该像素单元的曝光量；即若要使曝光量保持一个定值，则当曝光强度越大时，则须减少曝光时间；当曝光强度越小时，则须增加曝光时间，以维持固定的像素单元的曝光量。
一般可使用曝光参数来调整该图像感测器的曝光时间，以改变图像感测器的曝光量；已知技术是以分次递减或分次递增一个预设值的线性方式来调整曝光参数，不过，但预设值设定太大时，容易造成数字图像的亮度呈现大幅度的变动以及曝光参数无法收敛的情况；当预设值设定太小时，若该图像的光度呈现大幅度的改变，例如在短时间由正常曝光量突增至过度曝光或是突减至曝光不足时，将会造成曝光的收敛速度缓慢，致使数字图像呈现长时间的过亮或过暗现象，而影响该数字图像的输出品质。
另外，现有技术(如中国专利申请200810043084.1)中是依据图像的平均曝光量并通过调整曝光参数值来调整光源的曝光时间，对纯色表面没有太多的问题，但对于色彩变化比较明显的表面则会出现一些问题，例如假如一帧图像的平均像素值在128左右，平均曝光量对于现有的方法而言是处于正常曝光区，而此时该图像可能是一半曝光不足，而另一半曝光过量，如果仅以平均像素值进行判断从而会认为此图像的曝光正常，不对曝光时间进行调整，如此会导致匹配运算错误，从而导致鼠标运动异常。
【发明内容】
本发明提出一种光学指示装置图像质量控制参数的调整方法，用以克服现有技术中仅通过平均像素值调节图像曝光量会出现运算错误，从而导致鼠标运动异常的缺陷。
依据上述发明目的，本发明光学指示装置图像质量控制参数的调整方法，用于计算机或视频系统的光学指示装置上，该指示装置上设有图像感测器，用以采样工作表面的图像，该图像质量控制参数包括光源曝光时间和可编程增益放大器倍数，该方法包括以下步骤：
依据图像像素值从小到大依次建立曝光不足区、低曝光区、正常曝光区、高曝光区与过曝光区五个像素值分布区，其中像素值范围0～60为曝光不足区、像素值范围60～100为低曝光区、像素值范围100～140为正常曝光区、像素值范围140～200为高曝光区、像素值范围200～255为过曝光区；
利用该指示装置的图像感测器取得表面的一帧图像；
计算该帧图像的各个像素点的像素值；
统计该图像在上述每一个曝光区间中的像素点个数；
如果正常曝光区内像素点的个数超过第一限值，则保持现有的图像质量控制参数；
若在正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和超过第二限值，则需依据高曝光区与低曝光区中像素点个数大小关系以第一种方式调整光源曝光时间，其中第一种方式调整光源曝光时间是在现有的曝光时间上加减一预设值；
若在正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和未超过第二限值，则以第二种方式调整图像质量控制参数，其中该第二种方式调整图像质量控制参数是指对光源曝光时间或可编程增益放大倍数成倍增大或缩小。
依据上述主要特征，若正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和超过第二限值时，若高曝光区中像素点个数大于低曝光区中像素点个数，则需向下以第一种方式调整光源曝光时间，反之则向上以第一种方式调整光源曝光时间。
依据上述主要特征，若正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和未超过第二限值时，若过曝光区中像素点个数大于曝光不足区中像素点个数，则光源曝光时间缩短至现有的曝光时间的一半或可编程增益放大倍数降低为现有的可编程增益放大倍数的一半，若曝光不足区中像素点个数大于过曝光区中像素点个数，则选择光源曝光时间延长一倍或可编程增益放大倍数增大一倍。
依据上述主要特征，该第一限值为总像素个数的50％，而该第二限值为总像素个数的60％。
与现有技术相比较，本发明根据图像的像素点的像素值的分布状况调节图像质量控制参数，解决了现有技术通过单一的平均像素值调节图像曝光量的方法而出现的运算错误，进一步导致鼠标运动异常的问题，从而保证此光学指示装置在色彩变化比较剧烈的工作面上正常工作。
【附图说明】
图1为光电鼠标的组成方框图。
图2为本发明曝光参数调节的流程图。
图3为图像的像素值分布区间示意图。
图4为实施本发明的方法中可编程增益放大器倍数与控制参数值的对应关系示意图。
【实施方式】
请参阅图2所示，为实施本发明光学指示装置图像质量控制参数的调整方法的流程图，在本发明中该图像质量控制参数包括光源曝光时间和可编程增益放大器倍数，并且本方法应用于计算机或视频系统的光学指示装置上，该指示装置上设有图像感测器，该图像感测器具有多个感测单元，此多个感测单元依据曝光参数值，用以采样(或拍摄)一表面的图像，此方法主要包括如下步骤：
依据图像像素值从小到大依次建立曝光不足区、低曝光区、正常曝光区、高曝光区与过曝光区五个像素值分布区，至于各像素值分布区的值请参阅图3所示，即先将图像的像素值范围0～255划分为5个区间，其分别对应的曝光量区间为：像素值范围0～60为曝光不足区、像素值范围60～100为低曝光区、像素值范围100～140为正常曝光区、像素值范围140～200为高曝光区、像素值范围200～255为过曝光区；
利用该指示装置的图像感测器取得表面的一帧图像；
计算该帧图像的各个像素点的像素值；
统计该图像在上述每一个曝光区间中的像素点个数；
如果正常曝光区内像素点的个数超过第一限值，则保持现有的图像质量控制参数，在具体实施时，该第一限值可设定为总像素个数的50％；
若在正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和超过第二限值，在具体实施时，该第二限值例如可设定为总像素个数的60％(当然此第一与第二限值也可依具体的使用环境而设定为不同的值)，该则需依据高曝光区与低曝光区中像素点个数大小关系以第一种方式调整光源曝光时间，此时第第一种方式是指预先设置一预设值delta，通过在现有的曝光时间上加减此预设值而调整光源曝光时间以改善下一幅图像的品质，如果现有的曝光时间加(减)预设值delta时，可稍微增加(减小)采样下一幅图像时的光源曝光时间，如此则可稍增强(降低)下一幅图像的亮度，并且该预设值delta值与现有的(即采样现有图像时)可编程增益放大器倍数Gain值对应，不同的可编程增益放大器倍数Gain值对应不同的预设值delta值，具体对应关系如图4所示。当可编程增益放大器倍数Gain成倍数增大时，预设值delta值以相应成倍数减小，并且只通过第一种方式调整图像质量控制参数时，实际上只是单纯调整光源曝光时间，而可编程增益放大器倍数Gain值保持不变。在具体实施时，该预设值delta的单位为微秒，若高曝光区中像素点个数大于低曝光区中像素点个数，则需向下第一种方式调整光源曝光时间，反之则向上以第一种方式调整光源曝光时间；
若在正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和未超过第二限值，则以第二种方式调整图像质量控制参数，所述的第二种方式调整图像质量控制参数是指对光源曝光时间或可编程增益放大倍数成倍增大或缩小，若过曝光区与曝光不足区中像素点个数总和占大多数，若过曝光区中像素点个数大于曝光不足区中像素点个数，则光源曝光时间缩短至现有的曝光时间的一半或可编程增益放大倍数降低为现有的可编程增益放大倍数的一半，若曝光不足区中像素点个数大于过曝光区中像素点个数，则选择光源曝光时间延长一倍或可编程增益放大倍数增大一倍。
Claims (4)
1.一种光学指示装置图像质量控制参数的调整方法，用于计算机或视频系统的光学指示装置上，该指示装置上设有图像感测器，用以采样工作表面的图像，该图像质量控制参数包括光源曝光时间和可编程增益放大器倍数，该方法包括以下步骤：
依据图像像素值从小到大依次建立曝光不足区、低曝光区、正常曝光区、高曝光区与过曝光区五个像素值分布区，其中像素值范围0～60为曝光不足区、像素值范围60～100为低曝光区、像素值范围100～140为正常曝光区、像素值范围140～200为高曝光区、像素值范围200～255为过曝光区；
利用该指示装置的图像感测器取得表面的一帧图像；
计算该帧图像的各个像素点的像素值；
统计该图像在上述每一个曝光区间中的像素点个数；
如果正常曝光区内像素点的个数超过第一限值，则保持现有的图像质量控制参数；
若在正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和超过第二限值，则以第一种方式调整光源曝光时间，其中第一种方式调整光源曝光时间是在现有的曝光时间上加减一预设值；
若在正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和未超过第二限值，则以第二种方式调整图像质量控制参数，其中该第二种方式调整图像质量控制参数是指对光源曝光时间或可编程增益放大倍数成倍增大或缩小。
2.如权利要求1所述的光学指示装置图像质量控制参数的调整方法，其特征在于：若正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和超过第二限值时，若高曝光区中像素点个数大于低曝光区中像素点个数，则需向下以第一种方式调整光源曝光时间，反之则向上以第一种方式调整光源曝光时间。
3.如权利要求1所述的光学指示装置图像质量控制参数的调整方法，其特征在于：若正常曝光区中的像素点数量未超过第一限值，而正常曝光区、高曝光区和低曝光区三个区间中像素点个数总和未超过第二限值时，若过曝光区中像素点个数大于曝光不足区中像素点个数，则光源曝光时间缩短至现有的曝光时间的一半或可编程增益放大倍数降低为现有的可编程增益放大倍数的一半，若曝光不足区中像素点个数大于过曝光区中像素点个数，则选择光源曝光时间延长一倍或可编程增益放大倍数增大一倍。
4.如权利要求1所述的光学指示装置图像质量控制参数的调整方法，其特征在于：该第一限值为总像素个数的50％，而该第二限值为总像素个数的60％。
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