CN113959346A - 位移检测模块和移动设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种位移检测模块和移动设备，其中位移检测模块包括：光源，用于在各个检测时刻发射包括至少两个频段的检测光；光接收组件，用于获取所述检测光照射检测区域后的反射光，并产生在各个频段下对应的传感信号；处理单元，用于根据所述传感信号，形成各个频段对应的子图像，并根据各个频段下，各个检测时刻的子图像确定各个所述检测时刻发生的位移。本申请在各种环境中均能对所发生的位移进行准确检测，有效提高了相应移动设备位移检测功能的稳定性，从而可以提升相应移动设备的工作性能。

Description

位移检测模块和移动设备

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体涉及一种位移检测模块和移动设备。

背景技术

鼠标和/或扫地机器人等在设备在工作时需要移动，还需要实时检测移动产生的位移参数，以采用该位移参数提供相应功能。近年来，光谱位移传感器被应用至上述需要实时检测位移的各类移动设备，以对所在设备的位移参数进行检测。上述光谱位移传感器在一些情况下能够检测所在设备发生的位移参数，然而在有些时候输出的位移参数准确性低。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种位移检测模块和移动设备，以解决传统的光谱位移传感器有时输出的位移参数准确性低的问题。

本申请一方面提供一种位移检测模块，包括：

光源，用于在各个检测时刻发射包括至少两个频段的检测光；

光接收组件，用于获取所述检测光照射检测区域后的反射光，并产生在各个频段下对应的传感信号；

处理单元，用于根据所述传感信号，形成各个频段对应的子图像，并根据各个频段下，各个检测时刻的子图像确定各个所述检测时刻发生的位移。

可选地，所述光接收组件包括传感层以及位于所述传感层的受光面上方的滤光层，所述传感层内包括阵列分布的光学传感单元，所述滤光层内包括与各个所述光学传感单元位置对应的至少对应于两个频段的滤光膜。

可选地，各个频段的滤光膜间隔排列。

可选地，各个频段包括至少一个滤光膜；各个滤光膜与其他频段的滤光膜相邻。

可选地，所述滤光层内包括多行滤光膜，各行滤光膜分别对应一个频段，各行滤光膜分别与其他频段对应的一行滤光膜相邻；或者，所述滤光层内包括多列滤光膜，各列滤光膜分别对应一个频段，各列滤光膜分别与其他频段对应的一列滤光膜相邻。

可选地，所述滤光层包括各个频段对应的滤光区，各个所述滤光区内设有对应频段的滤光膜。

可选地，所述光源包括复色光源和/或至少两个不同频段的子光源。

可选地，所述处理单元还用于获取表征各个所述子图像成像质量的特征参数，获取对应特征参数达到预设的第一质量要求的选定子图像，根据所述选定子图像确定对应检测时刻发生的位移。

可选地，所述处理单元还用于获取各个频段对应的一组选定子图像，获取各组所述选定子图像的特征参数和表征的初始位移，根据所述各组特征参数设置对应组选定子图像的权重，根据所述权重对所述初始位移进行加权求和，以得到对应检测时刻的位移。

可选地，所述处理单元还用于获取各个频段分别对应的一组选定子图像，从各组所述选定子图像中选择特征参数最优的一组选定子图像，根据选择的该组选定子图像确定对应检测时刻的位移。

可选地，所述处理单元还用于以上一个检测时刻确定位移采用的频段作为参考频段，获取所述参考频段对应的选定子图像的特征参数，在所述参考频段对应的特征参数达到预设的第二质量要求时，根据所述参考频段对应的选定子图像确定当前检测时刻的位移。

可选地，所述特征参数包括对比度和/或锐度。

本申请还提供一种移动设备，包括上述任一种位移检测模块。

本申请上述位移检测模块和移动设备中，光源可以在各个检测时刻分别发射包括至少两个频段的检测光，光接收组件能够获取检测光照射检测区域后的反射光，并产生在各个频段下对应的传感信号，将各个频段对应的传感信号提供至处理单元，使处理单元可以根据传感信号，形成各个频段对应的子图像，并根据各个频段下，各个检测时刻的子图像确定各个检测时刻发生的位移，所检测的位移具有较高的准确性。上述位移检测模块在移动设备所处的各种环境均能对移动设备发生的位移进行准确检测，有效提高了移动设备位移检测功能的稳定性，从而可以提升相应移动设备的工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例的位移检测模块示意图；

图2是本申请另一实施例的位移检测模块示意图；

图3a、图3b、图3c和图3d是本申请一实施例的滤光膜排列示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，鼠标和/或扫地机器人等在移动设备通常设有光谱位移传感器进行位移检测。上述光谱位移传感器可以包括光源和图像传感器，进行位移检测时，光源向移动设备所处的平台(如鼠标所在的鼠标垫或者扫地机器人所在的地板等等)等检测区域发射光线，该光线被上述检测区域反射回来后被图像传感器(如CIS传感器等)探测，图像传感器可以生成该反射光对应的单色光图像，依据两个时刻分别对应的单色光图像获得移动设备在这两个时刻产生的位移参数。上述光谱位移传感器有些时候能够对所在设备的位移参数进行准确检测，然而有些时候输出的位移参数准确性低。发明人针对这一结果进行分析，发现在光照不稳定和/或移动设备所处平面难以对图像传感器所需要的光进行有效反射等特定环境下，图像传感器所生成的单色光图像质量变差，包括的特征点较少，依据这样的单色光图像难以确定准确的位移参数，因而导致光谱位移传感器在上述特定环境下输出的位移参数准确性低。

针对上述问题，发明人发现，不同频段的图像包括的特征点等有效信息不同，在各种特定环境下，采用某个频段的光难以准确检测所在移动设备的位移，而采用其他频段的光却能够实现该移动设备位移地准确检测；例如对同一个拍摄物体(如鼠标垫，桌面等)，不同频谱下的图像会在细节上有所区别，有些时候近红外光和近紫光之间的区别比较大，这样当某个特定波长图像的特征点不够时，有可能在另外一个波段能够取得更多的特征点，依据包括更多的特征点的图像便能准确检测对应移动设备的位移参数。基于这一发现，本申请提供的位移检测模块和移动设备中，光源可以在各个检测时刻分别发射包括至少两个频段的检测光，光接收组件能够获取检测光照射检测区域后的反射光，并产生在各个频段下对应的传感信号，使处理单元可以传感信号，形成各个频段对应的子图像，并根据各个频段下，各个检测时刻的子图像确定各个检测时刻发生的位移，以实现对各种环境下移动设备所发生位移地准确检测。

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

本申请第一方面提供一种位移检测模块，参考图1所示，该位移检测模块包括光源110、光接收组件120和处理单元130。光源110用于在各个检测时刻分别发射包括至少两个频段的检测光；光接收组件120用于获取检测光照射检测区域后的反射光，并产生在各个频段下对应的传感信号，将传感信号输出至处理单元130；处理单元130用于传感信号，形成各个频段对应的子图像，并根据各个频段下，各个检测时刻的子图像确定各个检测时刻发生的位移。

上述光源110和光接收组件120分别在相应移动设备中的设置特征可以依据移动设备的结构特征确定。在一些情况下，位移检测模块还可以包括反射组件，以对移动设备所处的平台等检测区域针对检测光反射的反射光进行至少一次反射，最终将该反射光反射至光接收组件120，以使光接收组件120能够顺利接收所需的反射光；例如参考图2所示，位移检测模块还包括第一反射组件141和第二反射组件142，第一反射组件141对移动设备所处检测区域针对检测光反射的反射光进行再次反射，第二反射组件142对第一反射组件141对应的反射光反射至光接收组件120。

具体地，处理单元130可以获取当前检测时刻和上一个检测时刻分别对应的各个子图像，依据这两个检测时刻分别对应的子图像确定移动设备在这两个时刻之间发生的位移，以实时检测移动设备发生的位移。上述子图像包括至少两个频段的光信息，处理单元130可以获取各个频段分别对应的一组子图像，识别各组子图像的质量，依据各组子图像及其质量确定移动设备在对应检测时刻发生的位移，例如可以选取质量最优的一组子图像确定位移，或者依据各组子图像所表征初始位移的平均值确定位移等等，这样能在各种环境下准确检测移动设备的位移信息，提高了位移检测过程的稳定性。

在一个实施例中，所述光接收组件包括传感层以及位于传感层的受光面上方的滤光层，所述传感层内包括阵列分布的光学传感单元，所述滤光层内包括与各个所述光学传感单元位置对应的至少对应于两个频段的滤光膜。其中各频段对应的滤光膜可以滤除其他频段的光线，通过对应频段的光线，以使对应频段的光线被光学传感单元接收，生成相应的传感信号。具体地，一个频段可以对应一组滤光膜，上述各组滤光膜所包括的滤光膜数量可以依据位移检测模块的检测效率和检测精度确定，在检测精度要求高时，各组滤光膜所包括的滤光膜数量可以相对多。

可选地，上述光接收组件可以包括多光谱像素阵列，该多光谱像素阵列可以在CIS(接触式图像传感器)晶圆的每个像素上方排列多个滤光膜，从而使得各个像素在多个频谱获得曝光，以获取各个频段的子图像。

具体地，各组滤光膜的排列特征可以依据光源所产生检测光的频段特征、移动设备的结构特征和/或上述检测光对应反射面的材料特征等因素确定。在一个示例中，各组滤光膜间隔排列，即各个滤光膜与其他频段的滤光膜相邻，或者各行/列滤光膜与其他频段的一行/列滤光膜相邻，以使各组滤光膜能从更大范围接收反射光，保证所接收光的全面性。

可选地，各个频段包括至少一个滤光膜；各个滤光膜与其他频段的滤光膜相邻，以使各个频段对应的滤光膜充分分散，扩大各频段对应的光接收范围。比如参考图3a所示，第一频段对应的滤光膜为S1，第二频段对应的滤光膜为S2，第三频段对应的滤光膜为S3，第四频段对应的滤光膜为S4，S1与其他频段对应的滤光膜(如S2、S3或者S4)相邻，S2与其他频段对应的滤光膜(如S1、S3或者S4)相邻，S3与其他频段对应的滤光膜(如S1、S2或者S4)相邻，S4与其他频段对应的滤光膜(如S1、S2或者S3)相邻。

可选地，上述滤光层内包括多行滤光膜，各行滤光膜分别对应一个频段，各行滤光膜分别与其他频段对应的一行滤光膜相邻，以在扩大各频段所对应光接收范围的基础上，降低相应生产过程中的工艺难度。比如参考图3b所示，第一频段对应的滤光膜为S1，第二频段对应的滤光膜为S2，第三频段对应的滤光膜为S3，第四频段对应的滤光膜为S4，第一行滤光膜均为S1，第二行滤光膜均为S3，第三行滤光膜均为S2，第四行滤光膜均为S2，……，相邻两行设置不同频段对应的滤光膜。

可选地，所述滤光层内包括多列滤光膜，各列滤光膜分别对应一个频段，各列滤光膜分别与其他频段对应的一列滤光膜相邻，以在扩大各频段所对应光接收范围的基础上，降低相应生产过程中的工艺难度。比如参考图3c所示，第一频段对应的滤光膜为S1，第二频段对应的滤光膜为S2，第三频段对应的滤光膜为S3，第四频段对应的滤光膜为S4，第一列滤光膜均为S1，第二列滤光膜均为S2，第三列滤光膜均为S3，第四列滤光膜均为S4，……，相邻两列分别设置不同频段对应的滤光膜。

在一个示例中，上述滤光层包括各个频段对应的滤光区，各个所述滤光区内设有对应频段的滤光膜，以使各个频段对应的滤光膜分区设置，进一步降低对应的工艺难度，提高生产过程中的生产效率；比如参考图3d所示，第五频段对应的滤光膜为S5，第六频段对应的滤光膜为S6，第七频段对应的滤光膜为S7，第八频段对应的滤光膜为S8，滤光层可以所有S5排列在左上区域这一滤光区，将所有S6排列右上区域这一滤光区，将所有S7排列在左下区域这一滤光区，将所有S7排列在右下区域这一滤光区等等。

在一个实施例中，上述光源包括复色光源和/或至少两个不同频段的子光源。

上述复色光源可以发射复色光，使发射的复色光包括至少两个频段的光信息，这样光接收组件便可以顺利获得各个频段对应的子图像。上述不同频段对应的子光源可以为单色光源等可以发射相应频段所对应检测光的光源，以保证所发射检测光的精准性。

在一个实施例中，上述处理单元还用于获取表征各个所述子图像成像质量的特征参数，获取对应特征参数达到预设的第一质量要求的选定子图像，根据所述选定子图像确定对应检测时刻发生的位移。可选地，上述特征参数包括对比度和/或锐度等能够有效表征子图像成像质量的参数。

具体地，上述第一质量要求可以依据相应移动设备所处的环境特征、对应光谱的频段特征和/或特征参数的类型等因素设定；比如若特征参数包括对比度，那么第一质量要求可以包括大于或等于第一对比度阈值等要求，此时在子图像的对比度大于或等于第一对比度阈值时，可以判定特征参数达到第一质量要求，对应的子图像为选定子图像。

本实施例通过获取表征各个子图像成像质量的特征参数，将特征参数达到第一质量要求的子图像确定为选定子图像，可以实现对所获初始子图像的去噪处理，所确定的选定子图像均达到第一质量要求，包括足够多的特征点等有效信息，能够准确表征移动设备在对应检测时刻发生的位移。

在一个示例中，上述处理单元还用于获取各个频段对应的一组选定子图像，获取各组选定子图像的特征参数和表征的初始位移，根据所述各组特征参数设置对应组选定子图像的权重，根据所述权重对所述初始位移进行加权求和，以得到对应检测时刻的位移。其中各组选定子图像的特征参数可以为该组选定子图像中各个选定子图像分别对应的特征参数的平均值或者中位数等能够表征其中各个选定子图像质量的参数。具体地，该示例可以根据特征参数的优劣程度设置对应组选定子图像的权重，将特征参数较优的选定子图像的权重设为相对大的权重，以提高后续确定的最终位移的准确性。

可选地，若处理单元获取到3个频段分别对应的一组选定子图像，第一组选定子图像的特征参数为a1，表征的初始位移为L1，第二组选定子图像的特征参数为a2，表征的初始位移为L2，第三组选定子图像的特征参数为a3，表征的初始位移为L3，a1优于a2，a2优于a3，依据各个特征参数之间的关系可以设置a1对应的权重w1，a2对应的权重w2，a3对应的权重w3，w1＞w2＞w3，且w1+w2+w3＝1，则对应检测时刻的最终位移L为：L＝w1*L1+w2*L2+w2*L2，符号*表示相乘。

在一个示例中，上述处理单元还用于获取各个频段分别对应的一组选定子图像，从各组选定子图像中选择特征参数最优的一组选定子图像，根据选择的该组选定子图像确定对应检测时刻的位移。本实施例依据特征参数最优的一组选定子图像确定对应检测时刻的位移，在保证所确定位移准确性的基础上，无需计算其他组选定子图像表征的位移参数，可以简化位移参数的计算过程，提高检测效率。

在一个示例中，上述处理单元还用于以上一个检测时刻确定位移采用的频段作为参考频段，获取所述参考频段对应的选定子图像的特征参数，在所述参考频段对应的特征参数达到预设的第二质量要求时，根据所述参考频段对应的选定子图像确定当前检测时刻的位移。

上述第二质量要求可以依据相应移动设备所处的环境特征、对应光谱的频段特征和/或特征参数的类型等因素设定；比如若特征参数包括对比度，那么第二质量要求可以包括大于或等于第二对比度阈值等要求，此时在参考频段对应的选定子图像的对比度大于或等于第二对比度阈值时，可以判定参考频段对应的特征参数达到第二质量要求，参考频段对应的选定子图像能够准确表征当前检测时刻的位移。

本示例以上一个检测时刻确定位移采用的频段作为参考频段，在参考频段对应的特征参数达到第二质量要求时，直接根据参考频段对应的选定子图像确定当前检测时刻的位移，能够进一步简化检测过程，提升检测效率。

可选地，上述位移检测模块还可以对移动设备所处平台等检测区域的材料(即对检测光进行反射的材料)进行识别，确定能够被当前材料进行有效反射的至少一个选定频段，直接从光接收组件中获取各个选定频段分别对应的子图像，依据这些选定频段分别对应的子图像检测位移，能够进一步提升所检测位移的准确性和对应的检测效率。

以上位移检测模块中，光源可以在各个检测时刻分别发射包括至少两个频段的检测光，光接收组件能够获取检测光照射检测区域后的反射光，并产生在各个频段下对应的传感信号，将各频段对应的传感信号提供至处理单元，使处理单元可以根据传感信号形成各个频段对应的子图像，并根据各个频段下，各个检测时刻的子图像确定各个检测时刻发生的位移，所检测的位移具有较高的准确性。上述位移检测模块在移动设备所处的各种环境均能对移动设备发生的位移进行准确检测，有效提高了移动设备位移检测功能的稳定性，从而可以提升相应移动设备的工作性能。

本申请第二方面提供一种移动设备，包括上述任一实施例提供的位移检测模块。

可选地，上述移动设备可以包括鼠标、扫地机器人和/或无人机等在移动时需要检测本设备位移的设备。

上述移动设备采用上述任一实施例提供的位移检测模块对其发生的位移进行实时检测，能够在各种应用环境中均检测到准确的位移参数，能够依据所检测的位移参数有效提供对应功能，使相应的工作性能得到提升。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (13)

1.一种位移检测模块，其特征在于，包括：

光源，用于在各个检测时刻发射包括至少两个频段的检测光；

光接收组件，用于获取所述检测光照射检测区域后的反射光，并产生在各个频段下对应的传感信号；

处理单元，用于根据所述传感信号，形成各个频段对应的子图像，并根据各个频段下，各个检测时刻的子图像确定各个所述检测时刻发生的位移。

2.根据权利要求1所述的位移检测模块，其特征在于，所述光接收组件包括传感层以及位于所述传感层的受光面上方的滤光层，所述传感层内包括阵列分布的光学传感单元，所述滤光层内包括与各个所述光学传感单元位置对应的至少对应于两个频段的滤光膜。

3.根据权利要求2所述的位移检测模块，其特征在于，各个频段的滤光膜间隔排列。

4.根据权利要求3所述的位移检测模块，其特征在于，各个频段包括至少一个滤光膜；各个滤光膜与其他频段的滤光膜相邻。

5.根据权利要求3所述的位移检测模块，其特征在于，所述滤光层内包括多行滤光膜，各行滤光膜分别对应一个频段，各行滤光膜分别与其他频段对应的一行滤光膜相邻；或者，所述滤光层内包括多列滤光膜，各列滤光膜分别对应一个频段，各列滤光膜分别与其他频段对应的一列滤光膜相邻。

6.根据权利要求2所述的位移检测模块，其特征在于，所述滤光层包括各个频段对应的滤光区，各个所述滤光区内设有对应频段的滤光膜。

7.根据权利要求1所述的位移检测模块，其特征在于，所述光源包括复色光源和/或至少两个不同频段的子光源。

8.根据权利要求1所述的位移检测模块，其特征在于，所述处理单元还用于获取表征各个所述子图像成像质量的特征参数，获取对应特征参数达到预设的第一质量要求的选定子图像，根据所述选定子图像确定对应检测时刻发生的位移。

9.根据权利要求8所述的位移检测模块，其特征在于，所述处理单元还用于获取各个频段对应的一组选定子图像，获取各组所述选定子图像的特征参数和表征的初始位移，根据所述各组特征参数设置对应组选定子图像的权重，根据所述权重对所述初始位移进行加权求和，以得到对应检测时刻的位移。

10.根据权利要求8所述的位移检测模块，其特征在于，所述处理单元还用于获取各个频段分别对应的一组选定子图像，从各组所述选定子图像中选择特征参数最优的一组选定子图像，根据选择的该组选定子图像确定对应检测时刻的位移。

11.根据权利要求10所述的位移检测模块，其特征在于，所述处理单元还用于以上一个检测时刻确定位移采用的频段作为参考频段，获取所述参考频段对应的选定子图像的特征参数，在所述参考频段对应的特征参数达到预设的第二质量要求时，根据所述参考频段对应的选定子图像确定当前检测时刻的位移。

12.根据权利要求8所述的位移检测模块，其特征在于，所述特征参数包括对比度和/或锐度。

13.一种移动设备，其特征在于，包括权利要求1至12任一项所述的位移检测模块。

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