具有目标检测的光学导航系统技术方案

本发明专利技术涉及具有目标检测的光学导航系统。提供具有目标检测的光学手指导航系统，以在用户的手指被提离导航表面时阻止光标移动。光学手指导航系统可以包括光源、图像传感器和目标检测引擎。目标检测引擎可以有效地与图像传感器和光源联接，以在通过比较按比例放大的像素值与阈值来确定存在目标时选择性地报告运动数据。提离检测引擎可以结合于微控制器中，其中微控制器可以增加到导航系统，以提供附加目标检测特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学导航系统。
技术介绍
光学导航传感器通常在输入装置(例如光学鼠标)中用于表面导航。常规输入装置跟踪导航表面和输入装置内的图像传感器之间的相对运行。光源向导航表面或目标对象照射光。通常，受照射的导航表面的图像或受照射的目标对象的数字图像数据的多个帧被传感器捕捉，随后经过处理，并进一步转变为输入装置上的光标移动。 最近，光学手指导航装置已经广泛地用于很多便携式手持设备(例如，手机)中。光学手指导航装置使得用户能够通过简单地在这样的便携式设备的手指接口表面(fingerinterface surface)上移动手指来操纵导航功能。与常规光学鼠标系统相对，光学手指导航装置使用光源来照射用户的手指。除了为进行手指导航而结合的传感器通常定位成从光学手指导航装置面向上方而非下方之外，该光学手指导航装置的一般操作概念与常规光学鼠标类似。此外，光学手指导航系统的跟踪表面是用户的手指，而不是桌面工作表面。采用手动操纵的光学手指导航装置，需要识别手指何时被提离导航表面。为了节省电力、以及防止光标发飘，重要的是在手指被提离导航表面时暂时中止导航操作。存在有常规的提离检测系统或目标检测系统，该提离检测系统或目标检测系统可以基于图像离焦或图像表面质量值来实现阻止输入装置跟踪。但是，这些系统通常涉及复杂的设计，并且在芯片设计过程中通常集成作为导航系统的一部分。此外，一些目标检测系统会需要传感器捕捉多个图像以进行对比，而这将需要LED始终被打开。对于很多手指导航装置的另一已知限制是当手指初始放置在导航表面上时或者手指被提离导航表面时非预期的光标移动。这样放置和提离手指会引起非预期的光标抖动、非预期的光标移动或光标突然跳动。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了一种光学导航系统，包括光源，其构造成发出光；传感器，其构造成捕捉开灯帧和关灯帧，其中，所述开灯帧和关灯帧是以快门值来捕捉的；目标检测引擎，其联接到所述传感器，所述目标检测引擎构造成确定在获取所述开灯帧时所使用的光敏像素元件的第一设定数量、以及在获取所述关灯帧时所使用的光敏像素元件的第二设定数量，所述目标检测引擎构造成通过将按比例放大的像素值与阈值进行比较来报告运动数据。在另一个方面，本专利技术提供了一种光学导航方法，包括如下步骤以相同的快门值捕捉开灯帧和关灯帧；确定在获取所述开灯帧时所使用的光敏像素元件的第一设定数量、以及在获取所述关灯帧时所使用的光敏像素元件的第二设定数量；通过将按比例放大的像素值与阈值进行比较，在确定存在目标时报告运动数据。在另一个方面，本专利技术提供了一种光学导航设备，包括光源，其构造成发出光；传感器，其构造成捕捉开灯帧和后续的关灯帧，其中，所述开灯帧和关灯帧是以相同的快门值捕捉的；导航引擎，其构造成提供导航操作；目标检测引擎，其联接到所述传感器和所述导航引擎，所述目标检测引擎构造成确定在获取所述开灯帧时所使用的光敏像素元件的第一设定数量、以及在获取所述关灯帧时所使用的光敏像素元件的第二设定数量，所述目标检测引擎构造成通过将按比例放大的像素值与阈值进行比较来报告用于导航操作的运动数据；其中，所述目标检测引擎构造成使用所述第一设定数量、所述第二设定数量和所述快门值来计算所述按比例放大的像素值。附图说明在整个说明书和附图中，类似的附图标记可以用于标识类似的元件。图I示出具有目标检测的光学导航系统的一个实施例的示意性框图；图2示出具有目标检测的光学导航系统的另一实施例的示意性框图； 图3示出目标检测操作的方法的流程图；和图4示出光学手指导航系统的一个实施例的示意性框图。具体实施例方式光学手指导航(在下文中称作0FN)装置适合于通常需要可以由用户的手指操作的导航功能的小型手持电子设备，例如，移动电话、远程控制器、游戏机控制器或便携式音乐播放器。例如，OFN可以结合到移动电话中，以在该设备的图形用户界面内提供手指导航。图I示出具有目标检测的OFN系统100的示意性框图。OFN系统100包括用于发出光的光源102、联接到光源102的传感器104和联接到传感器104的目标检测引擎106。尽管结合图I的OFN系统100示出某些组成部件，但是其他实施例可以实现更多或更少的组成部件以提供具有目标检测功能的类似导航装置。在一个实施例中，OFN系统100可以实现为单芯片系统，从而传感器104、提离检测引擎106和光源102可以集成为单一集成电路(IC)芯片系统。尽管目标检测引擎可以结合于很多输入装置中，例如，鼠标、光学手指导航控制器或其他类似的输入装置。但是，为了简化图示，在对本实施例的描述中OFN将用于表示输入>j-U ρ α装直。如下文更详细描述的，在一个实施例中，OFN系统100可以构造成只有在手指103被报告为处于手持设备(未示出)的导航表面101上时运行进行导航操作。OFN系统100可以结合于手持设备中，以跟踪用户的手指103相对于导航表面101的移动。OFN系统可以包括光源102和传感器104，光源102用以朝向导航表面101发出光脉冲，传感器104用以捕捉指向传感器104的入射光。在一个实施例中，光源102可以是任意适合的电磁福射源,该电磁福射源能够在期望的波长和强度下发出光。通常，光源102可以是相干或非相干光源。优选地可以基于光源102的应用来选择光源102。光源102可以是可见光或非可见光光源(例如，IR LED)，并且某些应用会受益于多于一个光源。传感器104包括多个光敏元件(未示出)或电极，并且可以与快门记录器109联接。在一个实施例中，传感器104能够接收来自导航表面101的入射光。具体地，如果手指103放置在导航表面101处或附近，传感器104可以捕捉从检测区域101反射的手指图像。传感器104可以手指103的一系列图像帧，并比较连续的图像帧以确定运动数据120。传感器104可以按照方向性的增量(delta)X和增量Y的移动矢量形式，来确定手指103与导航表面101之间的相对运动。OFN系统100可以随后处理并将手指移动转化为在手持设备上的相应光标移动。传感器104可以是CCD (电荷稱合器件)、CM0S(互补金属氧化物半导体)或本领域中已知的任意其他类型的光学传感器。在一个实施例中，传感器104联接到光源102，并且构造成捕捉与由光源102产生的光脉冲相对应的开灯(light-on)帧107和后续的关灯(light-off)帧108。传感器104可以构造成在光源102打开时捕捉开灯帧107、并且随后在光源102关闭时捕捉关灯帧108。在一个实施例中，传感器104构造成以相同的快门值114来捕捉开灯帧107和关灯帧108。传感器104可以与快门产生器109联接，快门产生器109构造成响应于由传感器104接收的光的亮度而产生快门值114。根据传感器104的曝光算法，快门产生器109可以在传感器104接收高强度光时产生低快门值114、并且在光暗淡时产生高快门值114。因此，如果手指103放置在检测区域101上，由光源102发出的光可以完全反射在 传感器104上。因此，传感器104预期将接收与由光源102发出的光具有基本类似亮度的图像数据。相反，如果手指103没有放置在检测区域101上以对由手指103发出的光脉冲进行反射，则由传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学导航系统，其包括：光源，其构造成发出光；传感器，其构造成捕捉开灯帧和关灯帧，其中，所述开灯帧和关灯帧是以快门值来捕捉的；和目标检测引擎，其联接到所述传感器，所述目标检测引擎构造成确定在获取所述开灯帧时所使用的光敏像素元件的第一设定数量、以及在获取所述关灯帧时所使用的光敏像素元件的第二设定数量，所述目标检测引擎构造成通过将按比例放大的像素值与阈值进行比较来报告运动数据。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋威力，谭子豪，谭山彤，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：