CN116449945A - 一种基于光学传感器的转动识别技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光学传感器的转动识别技术，包括以下步骤：智能数字中心驱动光学发射装置周期性向表冠发射光线，光学接收装置接收到反射光线信号后将其转化为电信号；模拟信号处理装置将电信号转化为矩阵数据，并将其传输给智能数字中心；智能数字中心对比前后周期图像矩阵数据，判断判断冠轴的位移变化；智能数字中心采用分时处理来实现对环境光的过滤，先关闭发光单元，接收环境光的数据，再开启驱动发光单元，接收冠轴位移的有效数据，通过两者的加权相减滤掉环境光的噪音干扰。本发明中处理器可以实现智能调控芯片的运行速度，降低芯片的功耗；节省了环境光滤光单元，降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于智能穿戴设备技术领域，尤其涉及一种基于光学传感器的转动识别技术。
背景技术
智能穿戴设备属于便携式设备，包括智能手表、耳机、AR/VR产品，通过软件支持和云端交互多种技术实现其功能，广泛应用于娱乐、运动和医疗健康领域。近年来随着居民收入水平提高，人们对于电子产品便携化、智能化和功能集成化需求越来越高，叠加以无线技术、云计算和AI的迅速发展，智能可穿戴设备进入高速发展时期，多种传感器在穿戴设备上得到了很好的应用，景气度持续提升。
智能手表发展在初期存在功能单一、生态不完善和操作系统不成熟的缺陷，大部分通讯功能(如拨打电话、接收信息)需要与手机连接才能实现，甚至需要通过手机下载软件或更新App以获取更多功能，因此被认为是智能手机的附属品；但随着eSIM卡的引入和智能手表生态的日益成熟，这一情况得到了有效解决，智能手表开始作为独立的产品发挥作用。电子设备经常使用按钮、按键等物理输入设备来促成用户交互，物理输入设备可使用各种类型的感测机构来将物理操作翻译成电子设备可用的信号。但目前市面上的智能手表，均存在表冠姿态识别、指令处理算法繁琐等问题，使得整体设备功耗高、成本高。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可降低芯片功耗、降低使用成本的基于光学传感器的转动识别技术。
技术方案：本发明提供了一种基于光学传感器的转动识别技术，包括以下步骤：
步骤1，智能数字中心驱动光学发射装置周期性向表冠发射光线，光学接收装置接收到反射光线信号后将其转化为电信号；
步骤2，模拟信号处理装置接收到电信号后将其转化为矩阵数据，并将其传输给智能数字中心；
步骤3，智能数字中心对比前后周期图像矩阵数据，判断判断冠轴的位移变化，如有变化，则输出位移变化结果；如无变化，则返回步骤1；
所述步骤2中的智能数字中心采用分时处理来实现对环境光的过滤，先关闭发光单元，接收环境光的数据，再开启驱动发光单元，接收冠轴位移的有效数据，通过两者的加权相减滤掉环境光的噪音干扰。
进一步的，智能数字中心经过前后周期信号智能比对输出方向和位移量，再传送给智能穿戴设备的处理器；处理器根据换算结果，将方向信息和位移信息转化为手表的翻页、页面滚动和页面伸缩等界面控制指令。
进一步的，智能数字中心是基于对接收图像的变化/位移等变化判断，控制传感器的工作频率和工作电流，并输出对应的变化结果。
优选的，智能数字中心对冠轴的信号采样速度通过寄存器控制。
为了对芯片运行速度实现智能调控，降低整体的运行功耗，智能数字中心首先对单位时间内的感光阵列接收到的信号判断，并跟上一副接收到的图像矩阵数据做信号处理，并比较结果；如果冠轴没有运动，前后几次接收到的图像数据经过算法比较无变化，则处理器控制调低芯片的运行速度，降低芯片的功耗。
优选的，如果冠轴开始转动，新接收到的图像数据根据阵列的首先发生大变化的阵列位置，来判断冠轴的运动方向，并与上次接收的矩阵数据做比较，变化大的在阵列的接收到的数据与上次的数据变化更大，依此来判断冠轴的运动方向和运动速度。
进一步的，处理器判断冠轴的运动速度和方向、保存对应的结果以及接收来自外部HOST的指令信号，指令信号是基于传感器规定的特定通信模式，外部HOST通过指令信号可以设置传感器的输出结果精度，也可以通过指令读取传感器的算法结果，设置传感器工作/休眠的等待时间等。
优选的，表冠的内置转动杆表面非光滑。
感光阵列在接收有效数据的时候会收到周围环境光信号的噪音，现有技术中一般采用增加环境光滤光单元，为了有效降低方案的整体成本，智能数字中心采用的分时处理对环境光进行过滤，先关闭发光单元，接收环境光的数据，再开启驱动发光单元，接收冠轴位移的有效数据，通过两者的加权相减滤掉环境光的噪音干扰，省去了环境光滤光单元的使用。
为了提高光学接收装置的灵敏度，考虑到阵列越大则灵敏度越高，光学接收装置采用感光二极管组成感光阵列，感光阵列大于等于10*10。
优选的，为了适用不同的光亮度以及不同冠部的机械结构，光学发射装置采用820～960nm激光及驱动电路，驱动电流的大小可以通过寄存器在0～30ma范围内配置。
优选的，智能数字中心具有图像处理功能，可以在极短的时间内分辨不同图片中同一个图案的移动方向及速度。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、处理器可以实现智能调控芯片的运行速度，在对比周期信号后发现冠轴没有运动，处理器控制调低芯片的运行速度，降低芯片的功耗；2、智能数字中心通过分时处理对环境光进行过滤，先在光学发射装置关闭状态下接收环境光的信号，再开启光学发射装置，接收冠轴位移的有效数据，通过两者的加权相减滤掉环境光的噪音干扰，节省了环境光的滤光单元，降低了成本。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1-2所示，一种基于光学传感器的转动识别技术采用的光学传感器包括光学接收装置、光学发射装置、模拟信号处理装置和智能数字中心。光学接收装置采用感光二极管组成感光阵列，感光阵列为10*10；为了适用不同的光亮度以及不同冠部的机械结构，光学发射装置采用940nm激光及驱动电路，驱动电流的大小可以通过寄存器在0～30ma范围内配置；表冠采用表面非光滑的内置转动杆；智能数字中心具有图像处理功能，可以在极短的时间内分辨不同图片中同一个图案的移动方向及速度。
一种基于光学传感器的转动识别技术，包括以下步骤：
步骤1，智能数字中心驱动光学发射装置周期性向表冠发射光线，光学接收装置接收到反射光线信号后将其转化为电信号；
步骤2，模拟信号处理装置接收到电信号后将其转化为矩阵数据，并将其传输给智能数字中心；
步骤3，智能数字中心对比前后周期图像矩阵数据，判断判断冠轴的位移变化，如有变化，则输出位移变化结果；如无变化，则返回步骤1；
所述步骤2中的智能数字中心采用分时处理来实现对环境光的过滤，先关闭发光单元，接收环境光的数据，再开启驱动发光单元，接收冠轴位移的有效数据，通过两者的加权相减滤掉环境光的噪音干扰。
智能数字中心经过前后周期信号智能比对输出方向和位移量，再传送给智能穿戴设备的处理器；处理器根据换算结果，将方向信息和位移信息转化为手表的翻页、页面滚动和页面伸缩等界面控制指令。
智能数字中心是基于对接收图像的变化/位移等变化判断，控制传感器的工作频率和工作电流，并输出对应的变化结果；智能数字中心通过寄存器控制冠轴的信号采样速度。为了对芯片运行速度实现智能调控，降低整体的运行功耗，智能数字中心首先对单位时间内的感光阵列接收到的信号判断，并跟上一副接收到的图像矩阵数据做信号处理，并比较结果；如果冠轴没有运动，前后几次接收到的图像数据经过算法比较无变化，则处理器控制调低芯片的运行速度，降低芯片的功耗。如果冠轴开始转动，新接收到的图像数据根据阵列的首先发生大变化的阵列位置，来判断冠轴的运动方向，并与上次接收的矩阵数据做比较，变化大的在阵列的接收到的数据与上次的数据变化更大，依此来判断冠轴的运动方向和运动速度。处理器判断冠轴的运动速度和方向、保存对应的结果以及接收来自外部HOST的指令信号，指令信号是基于传感器规定的特定通信模式，外部HOST通过指令信号可以设置传感器的输出结果精度，也可以通过指令读取传感器的算法结果，设置传感器工作/休眠的等待时间等。
感光阵列在接收有效数据的时候会收到周围环境光信号的噪音，现有技术中一般采用增加环境光滤光单元，为了有效降低方案的整体成本，智能数字中心采用的分时处理对环境光进行过滤，先关闭发光单元，接收环境光的数据，再开启驱动发光单元，接收冠轴位移的有效数据，通过两者的加权相减滤掉环境光的噪音干扰，省去了环境光滤光单元的使用。
本发明的工作原理为：智能数字中心驱动光学发射装置周期性的发射一束光线照射在表冠的内置转动杆表面，光线经过反射被光学接收端接收并转化为电信号，模拟信号处理装置将该电信号转化为矩阵数据，智能数字中心对矩阵数据中前后周期信号进行智能比对，得出位移方向和位移量，再传送给智能穿戴设备的处理器；处理器根据换算结果，将位移信息转化为手表的翻页、页面上下滚动、页面伸缩等界面控制指令。
Claims (10)
1.一种基于光学传感器的转动识别技术，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，智能数字中心驱动光学发射装置周期性向表冠发射光线，光学接收装置接收到反射光线信号后将其转化为电信号；
步骤2，模拟信号处理装置接收到电信号后将其转化为矩阵数据，并将其传输给智能数字中心；
步骤3，智能数字中心对比前后周期图像矩阵数据，判断判断冠轴的位移变化，如有变化，则输出位移变化结果；如无变化，则返回步骤1；
所述步骤2中的智能数字中心采用分时处理来实现对环境光的过滤，先关闭所述光学发射装置，接收环境光的数据，再开启所述光学发射装置，接收冠轴位移的有效数据，通过两者的加权相减滤掉环境光的噪音干扰。
2.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述步骤3中智能数字中心经过前后周期信号智能比对输出方向和位移量，再传送给智能穿戴设备的处理器；所述处理器根据换算结果，将方向信息和位移信息转化为手表的翻页、页面滚动和页面伸缩等界面控制指令。
3.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述步骤3中智能数字中心是基于对图像矩阵数据的变化判断，控制所述传感器的工作频率和工作电流，并输出对应的变化结果；所述智能数字中心对冠轴的信号采样速度通过寄存器控制。
4.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述步骤3中智能数字中心首先对单位时间内的感光阵列接收到的信号判断，并跟上一副接收到的图像矩阵数据做信号处理，并比较结果；如果冠轴没有运动，周期时间内接收到的图像数据经过比较无变化，所述处理器调低芯片的运行速度，降低芯片的功耗。
5.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述智能数字中心具有分辨周期时间内不同图片中同一个图案的移动方向及速度的图像处理功能。
6.根据权利要求2所述的转动识别技术，其特征在于，所述处理器用于判断冠轴的运动速度和方向、保存对应的结果以及接收来自外部HOST的指令信号；所述指令信号基于传感器规定的特定通信模式，用于外部HOST设置传感器的输出结果精度、读取所述传感器的输出结果和设置传感器工作或休眠的等待时间。
7.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述表冠的内置转动杆表面非光滑镜面。
8.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述光学接收装置采用感光二极管组成感光阵列，所述感光阵列大于等于10*10。
9.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述光学发射装置采用波长为820～960nm的激光。
10.根据权利要求1所述的转动识别技术，其特征在于，所述光学发射装置中驱动电路的电流大小在0～30ma范围内，通过寄存器进行配置。
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