DE10316208A1

DE10316208A1 - Navigationssystem und Navigationsverfahren

Info

Publication number: DE10316208A1
Application number: DE10316208A
Authority: DE
Inventors: Bang Won Lee; Jong Taek Kwak
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd; Atlab Inc
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd; Atlab Inc
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2003-11-20
Also published as: CN1272702C; US7633489B2; US20030193529A1; US20050060668A9; CN1461993A

Abstract

Es werden ein Navigationssystem und ein Navigationsverfahren beschrieben, wobei das Navigationssystem die Schritte aufweist: Sequentielles Bereitstellen von Rahmen, welche Navigationsinformation enthalten, und Erzeugen elektrischer Signale entsprechend einer Position eines optischen Sensors; Speichern eines ersten Rahmens als Referenzrahmen in einem Referenzrahmenspeicher; Speichern eines auf den ersten Rahmen folgenden Eingaberahmens als aktueller Eingaberahmens als aktueller Eingaberahmen in einen Eingaberahmenspeicher; Setzen eines Maskenfensters mit einer vorbestimmten Größe auf dem Referenzrahmen; Ermitteln von Korrelationswerten über sämtliche Pixel in dem Eingeberahmen mittels eines Vollsuche-Vergleichs-Verfahrens, indem das Maskenfenster auf dem Eingaberahmen Pixel um Pixel bewegt wird; Berechnen von X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen des Pixels, welches den größten Korrelationswert sämtlicher Pixel aufweist; und Aktualisieren des Referenzrahmens unter Verwendung des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten aktuellen Eingaberahmens. Das Navigationssystem und das Navigationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Eingaberahmen-Auswahlperiode auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit einer optischen Maus verändern, so dass es möglich ist, die Bewegung einer optischen Maus zu erfassen, ohne die Abtastgeschwindigkeit eines optischen Sensors zu verändern, selbst wenn sich die optische Maus schnell bewegt. Ferner kann bei dem Navigationssystem und dem ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Navigationssystem und ein Navigationsverfahren, und insbesondere ein Navigationssystem und ein Navigationsverfahren, welche in der Lage sind, die Eingaberahmen-Auswahlperiode auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit einer optischen Maus zu verändern, wobei ein Pixel-Mapping mittels eines Vergleichs sämtlicher Pixel in einem aktuellen Eingaberahmen mit sämtlichen Pixeln in einem Referenzrahmen durchgeführt wird.
Der Betrieb einer optischen Maus gemäß dem Stand der Technik wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Gemäß Fig. 1 treffen Lichtstrahlen 7, die von einer Belichtungsquelle 8 emittiert werden, auf einen Arbeitstisch und werden an der Oberfläche 2 des Arbeitstisches reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen treten durch eine Linse 5 und treffen auf einen optischen Sensor, der als Halbleiterchip ausgeführt ist. Der optische Sensor 3 erfasst kontinuierlich Bilder, die auf der Oberfläche des Arbeitstisches erzeugt werden, woraufhin die erfassten Bilder in einer Speichervorrichtung (nicht gezeigt) gespeichert werden. Ein aktuell erfasstes Bild (ein aktuelles Eingabebild) und ein zuvor erfasstes Bild (ein vorheriges Eingabebild), welches in der Speichervorrichtung gespeichert ist, werden miteinander verglichen und Korrelationswerte zwischen diesen werden ermittelt. Daraufhin wird die Verschiebung der optischen Maus anhand der Korrelationswerte berechnet und an ein Computersystem übertragen.
Ein herkömmliches Navigationsverfahren ist im U.S. Patent Nr. 5,664,139 offenbart, welches für Super Lock et al. unter dem Titel "METHOD AND A COMPUTER SYSTEM FOR ALLOCATING AND MAPPING FRAME BUFFERS INTO EXPENDED MEMORY" (= "Verfahren und Computersystem zur Zuweisung und zum Mapping von Bildspeichern in einem erweiterten Speicher") erteilt wurde. Gemäß Fig. 2 wird ein herkömmliches Pixel-Mapping-Verfahren zur Ermittlung von Korrelationswerten zwischen einem aktuellen Eingaberahmen und einem Referenzrahmen nachfolgend beschrieben.
Zunächst werden Referenzrahmendaten ermittelt, woraufhin aktuelle Eingaberahmendaten ermittelt werden. Dann werden die Korrelationswerte zwischen den Referenzrahmendaten und den aktuellen Eingaberahmendaten berechnet. Jedes Pixel in dem Referenzrahmen wird mit dem entsprechenden Pixel und den das entsprechende Pixel umgebenden acht Pixeln auf dem aktuellen Eingaberahmen verglichen, und es wird ermittelt, ob der aktuelle Eingaberahmen von dem Referenzrahmen um ein Pixel fortbewegt wurde. Im Ergebnis wird für den Fall, dass der aktuelle Eingaberahmen von dem Referenzrahmen um ein Pixel fortbewegt wurde, eine zu dieser Bewegung gehörende Verschiebung ermittelt. Dann wird ein neuer Referenzrahmen gesetzt, indem der alte Referenzrahmen zu dem passenden Pixel bewegt wird. Da ein derartiges herkömmliches Pixel-Mapping darauf ausgelegt ist, eine Bewegung oder Verschiebung innerhalb eines Pixels in neun Richtungen zu erfassen, wenn eine optische Maus sich um mehr als ein Pixel in einer Abtastperiode bewegt, kann die optische Maus die Bewegung der optischen Maus nicht verfolgen und erzeugt daher einen Fehler. Um einen derartigen Bewegungsverfolgungs-Fehler zu vermeiden, wird die Bewegungserfassung mittels Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit der Eingangsrahmen erreicht. Allerdings sind der Erhöhung der elektrischen Geschwindigkeit eines optischen Sensors Grenzen gesetzt. Dieses herkömmliche Verfahren ist zudem hinsichtlich des zusätzlichen Stromverbrauchs und der Rauschzunahme nachteilig.
Ferner ist das herkömmliche Verfahren insofern nachteilig, als das herkömmliche Navigationssystem einen großen Stromverbrauch aufweist und ein starkes Rauschen verursacht, da die Eingaberahmen-Auswahlperiode selbst dann konstant gehalten wird, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit einer optischen Maus verändert wird.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Navigationssystem und ein Navigationsverfahren zu schaffen, mittels derer die Bewegung eines optischen Systems ohne Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit korrekt ermittelt werden kann, wenn sich eine optische Maus schnell bewegt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Navigationssystem und ein Navigationsverfahren zu schaffen, mittels derer eine Eingaberahmen-Auswahlperiode auf Basis einer Bewegungsgeschwindigkeit einer optischen Maus verändert werden kann.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Navigationssystem zu schaffen, welches einen geringeren Stromverbrauch und gute Rauschreduzierungs-Eigenschaften aufweist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Navigationsverfahren geschaffen, welches die Schritte aufweist: Sequentielles Bereitstellen von Rahmen, welche Navigationsinformation enthalten, und Erzeugen elektrischer Signale entsprechend einer Position eines optischen Sensors, Speichern eines ersten Rahmens als Referenzrahmen in einem Referenzrahmenspeicher, Speichern eines auf den ersten Rahmen folgenden Eingaberahmens als aktueller Eingaberahmen in einen Eingaberahmenspeicher, Setzen eines Maskenfensters mit einer vorbestimmten Größe auf den Referenzrahmen, Ermitteln von Korrelationswerten über sämtliche Pixel in dem Eingaberahmen mittels eines Vollsuche-Vergleichs-Verfahrens, indem das Maskenfenster auf dem Eingaberahmen Pixel um Pixel bewegt wird, Berechnen von X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen des Pixels, welches den größten Korrelationswert sämtlicher Pixel aufweist, und Aktualisieren des Referenzrahmens unter Verwendung des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten aktuellen Eingaberahmens.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Navigationsverfahren geschaffen, welches die Schritte aufweist: Sequentielles Bereitstellen von Rahmen, welche Navigationsinformation enthalten, und Erzeugen eines elektrischen Signals, welches eine Position eines optischen Sensors darstellt, Speichern eines ersten Rahmens als Referenzrahmen in einem Referenzrahmenspeicher, Speichern von auf den ersten Rahmen folgenden Eingaberahmen als aktueller Eingaberahmen in einen Eingaberahmenspeicher, Setzen eines Maskenfensters mit einer vorbestimmten Größe auf den Referenzrahmen, Ermitteln von Korrelationswerten mittels eines Vollsuche-Vergleichs-Prozesses bezüglich sämtlicher Eingaberahmen, wobei das Maskenfenster auf dem Eingaberahmen Pixel für Pixel bewegt wird, Berechnen von X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen bezüglich eines Pixels, welches den größten Korrelationswert aufweist, Auswählen einer Eingaberahmen-Auswahlperiode auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit des optischen Sensors, und Aktualisieren des Referenzrahmens unter Verwendung des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten aktuellen Eingaberahmens.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Navigationssystem geschaffen mit einem optischen Sensor zum Empfangen von Lichtstrahlen, die an einer Oberfläche eines Arbeitstisches reflektiert wurden, einem A/D-Wandler zum Empfangen analoger Signale von dem optischen Sensor und Umwandeln der analogen Signale in digitale Signale, einem Eingaberahmenspeicher zum Speichern von Bilddaten, welche von dem A/D-Wandler ausgegeben werden, einem Referenzrahmenspeicher zum Speichern eines in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten vorhergehenden Eingaberahmens als Referenzrahmen nach Empfang des vorhergehenden Eingaberahmens von dem Eingaberahmenspeicher, einem Prozessor zum Setzen eines Maskenfensters bezüglich des Referenzrahmens, Steuern eines Vollsuche-Fensters bezüglich des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten Eingaberahmens, Empfangen aktueller Eingaberahmendaten und Referenzrahmendaten von dem Eingaberahmenspeicher bzw. von dem Referenzrahmenspeicher, und Ermitteln von Korrelationswerten zwischen den Referenzrahmendaten und den aktuellen Eingaberahmendaten mittels Vergleichs der Referenzrahmendaten mit den aktuellen Eingaberahmendaten, und einem Verschiebungsermittlungs-Schaltkreis zum Ermitteln von Verschiebungswerten anhand der von dem Prozessor empfangenen Ausgangssignale.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Navigationssystem geschaffen mit einem optischen Sensor zum Empfangen von Lichtstrahlen, die an einer Oberfläche eines Arbeitstisches reflektiert wurden, einem A/D-Wandler zum Empfangen analoger Signale von dem optischen Sensor und Umwandeln der analogen Signale in digitale Signale, einem Eingaberahmenspeicher zum Speichern von Bilddaten, welche von dem A/D-Wandler ausgegeben werden, einem Referenzrahmenspeicher zum Speichern eines in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten vorhergehenden Eingaberahmens als Referenzrahmen nach Empfang des vorhergehenden Eingaberahmens von dem Eingaberahmenspeicher, einem Prozessor zum Setzen eines Maskenfensters bezüglich des Referenzrahmens, Steuern eines Vollsuche-Fensters bezüglich des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten Eingaberahmens, Empfangen aktueller Eingaberahmendaten und Referenzrahmendaten von dem Eingaberahmenspeicher bzw. von dem Referenzrahmenspeicher, und Ermitteln von Korrelationswerten zwischen den Referenzrahmendaten und den aktuellen Eingaberahmendaten mittels Vergleichs der Referenzrahmendaten mit den aktuellen Eingaberahmendaten, einem Verschiebungsermittlungs-Schaltkreis zum Ermitteln von Verschiebungswerten anhand der von dem Prozessor empfangenen Ausgangssignale, und einem Abtaststeuerungsschaltkreis zum Bestimmen und Übertragen einer Eingaberahmen-Auswahlperiode an den Eingaberahmenspeicher.
Die obigen sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann anhand der detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer optischen Maus gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Ansicht, welche ein Pixel-Mapping- Verfahren zur Ermittlung von Korrelationswerten zwischen einem Referenzrahmen und einem aktuellen Eingaberahmen (Abtastrahmen) gemäß dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 3 eine schematische Ansicht, welche ein Pixel-Mapping- Verfahren zum Ermitteln von Korrelationswerten zwischen einem Referenzrahmen und einem aktuellen Eingaberahmen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine schematische Ansicht, welche ein Pixel-Mapping- Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Ermitteln von Korrelationswerten zwischen einem Referenzrahmen und einem aktuellen Eingaberahmen zeigt, wenn ein Suchbereich gesetzt wird.
Fig. 5 eine schematische Ansicht, welche ein Verfahren zum Modifizieren eines Maskenfensters zeigt, wenn ein Anfangs-Maskenfenster auf einem Referenzrahmen einen Defekt aufweist;
Fig. 6 ein Zustandsdiagramm, welches ein Verfahren zum Ändern der Eingaberahmen-Auswahlperiode zeigt;
Fig. 7 ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bestimmung der Abtastperiode von Eingangsrahmen;
Fig. 8 ein Flussdiagramm, in welchem ein Navigationsverfahren dargestellt ist;
Fig. 9 ein Blockdiagramm, in welchem ein Navigationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist; und
Fig. 10 ein Blockdiagramm, in welchem ein Navigationssystem gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
Die koreanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-20132 und 2002-20133, angemeldet am 12. April 2002 unter dem Titel "Navigationsverfahren und Navigationssystem", werden durch Bezugnahme vollumfänglich in die Beschreibung aufgenommen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung detailliert anhand bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben. In sämtlichen Abbildungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
Fig. 3 zeigt ein Pixel-Mapping-Verfahren zum Ermitteln von Korrelationswerten zwischen einem Referenzrahmen und einem aktuellen Eingaberahmen.
Die Bewegung einer optischen Maus wird dadurch erfasst, dass Pixel in einem aktuellen Eingaberahmen und Pixel in einem nachfolgenden Eingaberahmen miteinander verglichen werden, wobei die Eingaberahmen zu vorbestimmten Intervallen eingegeben werden. Ein vorheriger Eingaberahmen dient als Referenzrahmen, und ein Maskenfenster wird auf einen Abschnitt des Referenzrahmens gesetzt. Dann werden das Maskenfenster und ein nachfolgender Eingaberahmen miteinander verglichen. Zu dieser Zeit wird ein Vollsuche-Vergleich durchgeführt. Dies bedeutet, dass jedes Pixel auf dem Maskenfenster nicht Pixel für Pixel mit den am nächsten benachbarten Pixeln verglichen werden, sondern dass sämtliche Pixel in dem Referenzrahmen Maskenfenster für Maskenfenster mit sämtlichen Pixeln in dem nachfolgenden Eingaberahmen verglichen werden. Beispielsweise weist gemäß Fig. 3 ein vorhergehender Eingaberahmen (ein Referenzrahmen) 12 × 12 Pixel auf, und ein 4 × 4 Pixel aufweisendes Maskenfenster wird auf einen Abschnitt des Referenzrahmens, welcher 12 × 12 Pixel aufweist, gesetzt. Das Maskenfenster bewegt sich Pixel für Pixel in einem aktuellen Eingaberahmen, welcher 12 × 12 Pixel aufweist, und wird mit dem aktuellen Eingaberahmen nach Art eines Vollsuche-Vergleichs verglichen, um Korrelationswerte zu ermitteln. Dies bedeutet, dass zunächst ein Maskenfenster auf dem Referenzrahmen mit einem ersten Bereich auf dem aktuellen Eingaberahmen des Abtastrahmens verglichen und ein erster Korrelationswert ermittelt wird. Dann wird das Maskenfenster auf dem Referenzrahmen mit einem zweiten Bereich auf dem aktuellen Eingaberahmen verglichen, und ein zweiter Korrelationswert wird ermittelt. Dieser Vergleich wird solange wiederholt, bis das Maskenfenster auf dem Referenzrahmen mit einem letzten Bereich N auf dem aktuellen Eingaberahmen verglichen worden ist. Dann werden X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen bezüglich einer Position erzeugt, an der der Korrelationswert am größten ist. Der Bereich der Verschiebungen erstreckt sich von (0, 0), welche Verschiebung erhalten wird, wenn eine optische Maus sich nie bewegt, bis zu (n, n), die erhalten wird, wenn sich eine optische Maus über eine große Strecke bewegt. Die maximale Verschiebung "n" wird mittels einer Größe eines Maskenfensters auf einem Referenzrahmen und eines Vollsuche- Fensters eines Eingaberahmens ermittelt und in Form einer Gleichung n = (Größe des Vollsuche-Fensters - Größe des Maskenfensters) / 2 ausgedrückt. Die ermittelten Verschiebungen, welche die Bewegungsdistanz eines optischen Sensors bedeuten, werden an einen Controller in einem Computersystem übertragen und als Bewegungswert eines Cursors auf einem Computerbildschirm verwendet.
Fig. 4 zeigt ein Pixel-Mapping-Verfahren zum Ermitteln von Korrelationswerten zwischen einem aktuellen Eingaberahmen und einem Referenzrahmen, wenn ein Suchbereich gesetzt wird. In Fig. 4 wird zum Ermitteln von Korrelationswerten zwischen einem Abtastrahmen (einem aktuellen Eingaberahmen) und einem Maskenfenster auf einem Referenzrahmen kein Vollsuche- Vergleich über den gesamten Abtastrahmen, sondern über einen Abschnitt des Abtastrahmens durchgeführt. Aus neu gesetzten Vollsuche-Fenstern des Abtastrahmens wird ein erster Bereich mit dem Referenzrahmen verglichen, und ein erster Korrelationswert wird ermittelt. Als Nächstes wird ein zweiter Bereich des Abtastrahmens mit dem Referenzrahmen verglichen, und ein zweiter Korrelationswert wird ermittelt. Ein solcher Vergleich wird wiederholt, bis der letzte Bereich M mit dem Referenzrahmen verglichen und ein letzter Korrelationswert ermittelt wurde. Allerdings können für den Fall, dass die Lichteinstrahlung schräg erfolgt und Licht nicht auf eine Seite trifft, oder für den Fall, dass ein Abtastrahmen in einem Randbereich des Abtastrahmens defekt ist, Korrelationswerte bezüglich des Randbereichs des Abtastrahmens fehlerhaft sein. Dementsprechend wird in solchen Fällen die Bewegung einer optischen Maus dadurch nachgewiesen, dass ein vorbestimmter Abschnitt des Abtastrahmens mittels des in Fig. 4 gezeigten Navigationsverfahrens eliminiert wird.
Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Ändern eines Maskenfensters für den Fall, dass ein anfängliches Maskenfenster eines Referenzrahmens einen Defekt aufweist. Wenn ein anfängliches Maskenfenster ein defektes Pixel enthält, wird das Maskenfenster abweichend von dem ursprünglichen Maskenfenster gesetzt, indem das anfängliche Maskenfenster in einer Richtung auf dem Referenzrahmen verschoben wird, oder indem die Größe des Maskenfensters reduziert wird, um das defekte Pixel von dem anfänglichen Maskenfenster auszuschließen.
Fig. 6 zeigt ein Zustandsdiagramm zur Änderung von Eingaberahmen-Auswahlfrequenzen. Die Bewegungserfassung einer optischen Maus wird über Korrelationswerte zwischen einem Referenzrahmen und einem Eingaberahmen bestimmt. Der Referenzrahmen ist nicht auf den einmal gesetzten Wert festgelegt. Bei Bewegung der optischen Maus werden Eingaberahmen kontinuierlich eingegeben, so dass der Referenzrahmen kontinuierlich mittels eines vorhergehenden Eingaberahmens aktualisiert wird. Die Aktualisierung des Referenzrahmens wird erreicht, indem ein aktueller Eingaberahmen bei Bewegung der optischen Maus erfasst und der alte Referenzrahmen durch den aktuellen Eingaberahmen ersetzt wird. Die Aktualisierung des Referenzrahmens wird nicht durchgeführt, wenn die Bewegung der optischen Maus zwar nachgewiesen, jedoch in regelmäßigen Intervallen, d. h. basierend auf einer Abtastperiode durchgeführt wird. Die Abtastperiode wird auf Basis einer Bewegungsgeschwindigkeit einer optischen Maus, d. h. den Verschiebungswerten auf der X-Achse und der Y-Achse, verändert.
Im Zustand S/1, wenn bestimmt wird, dass die Bewegung der optischen Maus langsamer als in einem vorhergehenden Zustand ist, wird die Eingaberahmen-Auswahlperiode verkleinert und der Zustand S/1 ändert sich zu einem Zustand S/4. Im Zustand S/4, wenn die Bewegung der optischen Maus immer noch langsam ist, ändert sich der Zustand S/4 zum Zustand S/16. Im Zustand S/4, wenn die Bewegung einer optischen Maus schneller als in einem vorhergehenden Zustand S/1 ist, ändert sich der Zustand S/4 zum Zustand S/1, in dem die Abtastperiode kurz ist.
Ferner ändert sich im Zustand S/16, wenn die Bewegung der optischen Maus schneller wird, der Zustand S/16 zum Zustand S/4. Ferner ändert sich im Zustand S/16, wenn die Bewegung der optischen Maus noch schneller wird, der Zustand S/16 zum Zustand S/4 und erreicht schließlich den Zustand S/1. Allerdings wird im Zustand S/16 für den Fall, dass die Bewegung der optischen Maus weder schnell noch langsam erfolgt, der Zustand S/16 aufrechterhalten.
Fig. 7 zeigt ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Bestimmen der Abtastauswahl des Eingaberahmens, d. h. der Referenzrahmen- Aktualisierungsperiode. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Abtastauswahlperiode im Zustand S/4 viermal größer als im Zustand S/1, und die Abtastauswahlperiode im Zustand S/16 ist viermal größer als im Zustand S/4.
Ein optischer Sensor empfängt Eingaberahmendaten zu vorbestimmten Intervallen während der Abtastperiode. Dementsprechend wird dann, wenn sich der optische Sensor schnell bewegt, ein Referenzrahmen gemäß der Abtastperiode im Zustand S/1 aktualisiert. Ferner wird dann, wenn die Bewegung des optischen Sensors langsam wird, ein Referenzrahmen gemäß der Abtastperiode im Zustand S/4 aktualisiert. Ferner wird dann, wenn sich der optische Sensor noch langsamer bewegt, ein Referenzrahmen gemäß der Abtastperiode im Zustand S/16 aktualisiert. Anderseits wird dann, wenn ein optischer Sensor mit der vorbestimmten periodischen Abtastperiode betrieben wird, ein Bewegungsfehler erzeugt. Dementsprechend müssen zur Reduzierung eines solchen Bewegungsfehlers eines optischen Sensors die Eingaberahmendaten zusätzlich ermittelt werden. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist ein zusätzlicher periodischer Impuls erforderlich, um solche zusätzlichen Eingaberahmendaten zu erhalten.
Wie oben beschrieben wurde, variieren dann, wenn die Eingaberahmen-Auswahlperiode variiert, auch die Rahmenraten gemäß der Bewegung des optischen Sensors. Dementsprechend werden selbst dann, wenn sich ein optischer Sensor wiederholt langsam oder schnell bewegt, solche Bewegungen des optischen Sensors präzise erfasst.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Navigationsverfahrens.
Gemäß Fig. 8 wird ein erster Bildrahmen, der in einem Anfangszustand erzeugt wurde, in einem Referenzrahmenspeicher als Referenzrahmen im Schritt S1 gespeichert. Nachfolgende Eingaberahmen werden kontinuierlich in einem Eingaberahmenspeicher im Schritt S2 gespeichert. Ein Maskenfenster mit einer vorbestimmten Größe wird auf den Referenzrahmen im Schritt S3 gesetzt. Das Maskenfenster bewegt sich Pixel für Pixel in dem Eingaberahmen für einen Vollsuche-Vergleich, und Korrelationswerte bezüglich jedes Pixels werden im Schritt S4 ermittelt. In einer Position, wo der Korrelationswert am größten ist, werden die X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungswerte im Schritt S5 ermittelt, und die Verschiebungswerte werden im Schritt S6 ausgegeben. Als Nächstes wird bestimmt, ob die Bewegung eines optischen Sensors schnell oder langsam erfolgt, und die Abtastperiode wird mittels Überwachung einer Abtastperiode des vorherigen Eingaberahmens im Schritt S7 gesteuert. Der Referenzrahmen wird mittels des Eingaberahmens im Schritt S8 aktualisiert.
Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm eines Navigationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 9 weist ein Navigationssystem einen optischen Sensor 91 auf, welcher Lichtstrahlen empfängt, die an der Oberfläche eines (nicht gezeigten) Arbeitstisches reflektiert wurden, einen A/D-Wandler 92 zum Umwandeln analoger Signale in digitale Signale, einen Eingaberahmenspeicher 94 zum Speichern von Bilddaten, welche von dem A/D-Wandler 92 ausgegeben werden, einen Referenzrahmenspeicher 93 zum Empfangen und Speichern vorheriger Eingaberahmendaten, die in dem Eingaberahmenspeicher 94 gespeichert sind, einen Prozessor 95 zum Setzen eines Maskenfensters bezüglich des in dem Referenzrahmenspeicher 93 gespeicherten Referenzrahmens, Steuern eines Vollsuche-Fensters bezüglich des in dem Eingaberahmenspeicher 94 gespeicherten Eingaberahmens, Empfangen der Referenzrahmendaten und der Eingaberahmendaten von dem Referenzrahmenspeicher 93 bzw. von dem Eingaberahmenspeicher 94 und Berechnen von deren Korrelationswerten mittels Vergleichs der Referenzrahmendaten und der Eingaberahmendaten, und einen Verschiebungsermittlungs-Schaltkreis 96 zum Ermitteln des Verschiebungswertes DOUT mittels Empfangens des Ausgangssignals von dem Prozessor 95.
Der Betrieb des in Fig. 9 gezeigten Navigationssystems wird nachfolgend beschrieben.
Lichtstrahlen, die von einer (nicht gezeigten) Photodiode emittiert werden, werden auf einen (nicht gezeigten) Arbeitstisch eingestrahlt und an der Oberfläche des Arbeitstisches reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen werden in einen optischen Sensor 91 eingegeben, indem sie durch eine (nicht gezeigte) Linse geleitet werden. Der optische Sensor 91 überträgt Bilddaten an einen A/D-Wandler 94, und die Bilddaten werden in digitale Signale umgewandelt.
Die digitalen Signale werden dann in einem Eingaberahmenspeicher 94 als aktuelle Eingaberahmendaten gespeichert, und die in dem Eingeberahmenspeicher 94 gespeicherten aktuellen Eingaberahmendaten werden dann an einen Referenzrahmenspeicher 93 übertragen und in dem Referenzrahmenspeicher 93 als Referenzrahmendaten gespeichert. Die in dem Referenzrahmenspeicher 93 gespeicherten Referenzrahmendaten werden dann kontinuierlich mittels des aktuellen Eingaberahmens aktualisiert, der in dem Eingaberahmenspeicher 94 gespeichert ist. Der Prozessor 95 empfängt die Referenzrahmendaten von dem Referenzrahmenspeicher 93, empfängt den aktuellen Eingaberahmen von dem Eingaberahmenspeicher 94, vergleicht die Referenzrahmendaten und die aktuellen Eingaberahmendaten und ermittelt deren Korrelationswerte. Der Prozessor 95 setzt ein Maskenfenster auf den in dem Referenzrahmenspeicher 93 gespeicherten Referenzrahmen und steuert ein Vollsuche- Fenster auf dem in dem Eingaberahmenspeicher 94 gespeicherten Eingaberahmen. Der Verschiebungsermittlungs-Schaltkreis 96 empfängt die Korrelationswerte von dem Prozessor 95, erfasst X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen und überträgt diese an einen Controller in einem Computersystem, so dass ein Cursor um die Verschiebungen auf einem Computerbildschirm bewegt wird.
Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm eines Navigationssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 10 weist ein Navigationssystem einen optischen Sensor 101, einen A/D-Wandler 102 zum Umwandeln analoger Signale in digitale Signale, einen Eingaberahmenspeicher 104 zum Speichern der von dem A/D- Wandler 102 ausgegebenen Bilddaten, einen Referenzrahmenspeicher 103 zum Speichern vorheriger Eingaberahmendaten, die in dem Eingaberahmenspeicher 104 gespeichert sind, einen Prozessor 105 zum Setzen eines Maskenfensters bezüglich des in dem Referenzrahmenspeicher 103 gespeicherten Referenzrahmens, Steuern eines Vollsuche- Fensters bezüglich des in dem Eingaberahmenspeicher 104 gespeicherten Eingaberahmens, Empfangen der Referenzrahmendaten und der Eingaberahmendaten von dem Referenzrahmenspeicher 103 bzw. von dem Eingaberahmenspeicher 104 und Ermitteln von Korrelationswerten mittels Vergleichs der Referenzrahmendaten und der Eingaberahmendaten, einen Verschiebungsermittlungs-Schaltkreis 106 zum Ermitteln von Verschiebungen mittels Empfangens der Ausgangssignale von dem Prozessor 105 und einen Controller 107 zum Bestimmen der Eingaberahmen-Auswahlperiode auf.
Der Betrieb des in Fig. 10 gezeigten Navigationssystems wird nachfolgend beschrieben.
Lichtstrahlen, die von einer (nicht gezeigten) Photodiode emittiert wurden, werden auf einen (nicht gezeigten) Arbeitstisch eingestrahlt und an der Oberfläche des Arbeitstisches reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen werden in einen optischen Sensor 101 eingestrahlt und treten durch eine (nicht gezeigte) Linse. Der optische Sensor 101 überträgt analoge Bilddaten an einen A/D-Wandler 104, und die analogen Bilddaten werden in digitale Signal-Bilddaten umgewandelt. Die digitalen Signal-Bilddaten werden dann in einem Eingaberahmenspeicher 104 als Eingaberahmendaten gespeichert, und die in dem Eingaberahmenspeicher 104 gespeicherten Eingaberahmendaten werden daraufhin an einen Referenzrahmenspeicher 103 übertragen und in dem Referenzrahmenspeicher 103 als Referenzrahmendaten gespeichert. Die Referenzrahmendaten in dem Referenzrahmenspeicher 103 werden mittels der aktuellen Eingaberahmendaten in dem Eingaberahmenspeicher 104 kontinuierlich aktualisiert. Der Prozessor 105 empfängt die Referenzrahmendaten von dem Referenzrahmenspeicher 103, empfängt den aktuellen Eingaberahmen von dem Eingaberahmenspeicher 104, vergleicht die Referenzrahmendaten und die aktuellen Eingaberahmendaten und berechnet Korrelationswerte. Der Prozessor 105 setzt ein Maskenfenster bezüglich des in dem Referenzrahmenspeicher 102 gespeicherten Referenzrahmens und steuert ein Vollsuche-Fenster bezüglich des in dem Eingaberahmenspeicher 104 gespeicherten Eingaberahmens. Der Verschiebungsermittlungs-Schaltkreis 106 empfängt die Korrelationswerte von dem Prozessor 105, erfasst X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen und überträgt diese an einen Controller in einem Computersystem, so dass ein Cursor um die Verschiebungen auf einem Computerbildschirm bewegt wird. Der Abtaststeuerungsschaltkreis 107 erfasst, ob sich eine optische Maus schnell oder langsam bewegt, und bestimmt die Eingaberahmen-Auswahlperiode auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit der optischen Maus, während die Auswahlperiode des vorherigen Eingaberahmens überwacht wird.

Claims

1. Navigationsverfahren, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Sequentielles Bereitstellen von Rahmen, welche Navigationsinformation enthalten, und Erzeugen elektrischer Signale entsprechend einer Position eines optischen Sensors;
Speichern eines ersten Rahmens als Referenzrahmen in einem Referenzrahmenspeicher;
Speichern eines auf den ersten Rahmen folgenden Eingaberahmens als aktueller Eingaberahmen in einen Eingaberahmenspeicher;
Setzen eines Maskenfensters mit einer vorbestimmten Größe auf den Referenzrahmen;
Ermitteln von Korrelationswerten über sämtliche Pixel in dem Eingaberahmen mittels eines Vollsuche-Vergleichs- Verfahrens, indem das Maskenfenster auf dem Eingaberahmen Pixel um Pixel bewegt wird;
Berechnen von X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen des Pixels, welches den größten Korrelationswert sämtlicher Pixel aufweist; und
Aktualisieren des Referenzrahmens unter Verwendung des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten aktuellen Eingaberahmens.

2. Navigationsverfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt des Ermittelns der Korrelationswerte der Vollsuche-Vergleich auf einem vorbestimmten Bereich in dem Eingaberahmen durchgeführt wird.

3. Navigationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Maskenfenster verändert wird, wenn ein anfängliches Maskenfenster einen Defekt aufweist.

4. Navigationsverfahren, welches folgende Schritte aufweist:
Sequentielles Bereitstellen von Rahmen, welche Navigationsinformation enthalten, und Erzeugen eines elektrischen Signals, welches eine Position eines optischen Sensors darstellt;
Speichern eines ersten Rahmens als Referenzrahmen in einem Referenzrahmenspeicher;
Speichern von auf den ersten Rahmen folgenden Eingaberahmen als aktueller Eingaberahmen in einen Eingaberahmenspeicher;
Setzen eines Maskenfensters mit einer vorbestimmten Größe auf den Referenzrahmen;
Ermitteln von Korrelationswerten mittels eines Vollsuche- Vergleichs-Verfahrens bezüglich sämtlicher Eingaberahmen, wobei das Maskenfenster auf dem Eingaberahmen Pixel für Pixel bewegt wird;
Berechnen von X-Achsen- und Y-Achsen-Verschiebungen bezüglich eines Pixels, welches den Korrelationswert aufweist;
Auswählen einer Eingaberahmen-Auswahlperiode auf Basis der Bewegungsgeschwindigkeit des optischen Sensors; und
Aktualisieren des Referenzrahmens unter Verwendung des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten aktuellen Eingaberahmens.

5. Navigationsverfahren nach Anspruch 4, wobei im Schritt des Auswählens der Eingaberahmen-Auswahlperiode die Eingaberahmen-Auswahlperiode vergrößert wird, wenn ermittelt wurde, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des optischen Sensors im aktuellen Zustand langsamer als in einem vorherigen Zustand ist, und wobei die Eingaberahmen- Auswahlperiode verringert wird, wenn bestimmt wurde, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des optischen Sensors in einem aktuellen Zustand schneller als in einem vorhergehenden Zustand ist.

6. Navigationsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei im Schritt des Auswählens der Eingaberahmen-Auswahlperiode die Eingaberahmen-Auswahlperiode ausgewählt wird, indem die Bewegungsstrecke über eine Mehrzahl von vorhergehenden Eingaberahmen berücksichtigt wird.

7. Navigationsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei im Schritt des Auswählens der Eingaberahmen- Auswahlperiode zusätzliche periodische Pulse zur Reduzierung des Bewegungsfehlers des optischen Sensors erzeugt werden, wenn zusätzliche Eingaberahmen erforderlich sind.

8. Navigationssystem, mit:
einem optischen Sensor zum Empfangen von Lichtstrahlen, die an einer Oberfläche eines Arbeitstisches reflektiert wurden;
einem A/D-Wandler zum Empfangen analoger Signale von dem optischen Sensor und Umwandeln der analogen Signale in digitale Signale;
einem Eingaberahmenspeicher zum Speichern von Bilddaten, welche von dem A/D-Wandler ausgegeben werden;
einem Referenzrahmenspeicher zum Speichern eines in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten vorhergehenden Eingaberahmens als Referenzrahmen nach Empfang des vorhergehenden Eingaberahmens von dem Eingaberahmenspeicher;
einem Prozessor zum Setzen eines Maskenfensters bezüglich des Referenzrahmens, Steuern eines Vollsuche-Fensters bezüglich des in dem Eingaberahmenspeicher gespeicherten Eingaberahmens, Empfangen aktueller Eingaberahmendaten und Referenzrahmendaten von dem Eingaberahmenspeicher bzw. von dem Referenzrahmenspeicher, und Ermitteln von Korrelationswerten zwischen den Referenzrahmendaten und den aktuellen Eingaberahmendaten mittels Vergleichs der Referenzrahmendaten mit den aktuellen Eingaberahmendaten; und
einem Verschiebungsermittlungs-Schaltkreis zum Ermitteln von Verschiebungen anhand der von dem Prozessor empfangenen Ausgangssignale.

9. Navigationssystem nach Anspruch 8, ferner mit einem Abtaststeuerungsschaltkreis zum Bestimmen und Übertragen einer Eingaberahmen-Auswahlperiode an den Eingaberahmenspeicher.