中心議題：

• 光電鼠標的原理
• 光電鼠標技術在汽車領域應用的可行性
• 在ABS、ESP上的應用
• 在倒車後視上的應用

光電鼠標的原理
　　
光(guang)電(dian)鼠(shu)標(biao)集(ji)現(xian)代(dai)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)和(he)數(shu)字(zi)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)技(ji)術(shu)於(yu)一(yi)體(ti)

，是(shi)鼠(shu)標(biao)技(ji)術(shu)的(de)重(zhong)大(da)發(fa)明(ming)，以(yi)其(qi)獨(du)特(te)的(de)技(ji)術(shu)和(he)價(jia)格(ge)優(you)勢(shi)迅(xun)速(su)成(cheng)為(wei)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)標(biao)準(zhun)配(pei)置(zhi)。
　　
光電鼠標是由成像係統IAS
、信號處理係統DSP

、接口係統SPI三大係統組成。其中IAS係統由光源、光學透鏡和光感應器件CMOS三部分組成。鼠標工作時通過內部的光源（一個發光二極管），照亮鼠標底部，底部表麵反射一部分光線經光學透鏡傳到CMOS感光芯片上，CMOS感光芯片是由數百個光電器件組成的矩陣
，映像就在CMOS上轉換為矩陣電信號，傳輸到信號處理係統DSP，DSP將此影像信號與存儲的上一采樣周期的影像進行比較，如果某一采樣點在先後兩個影像中的位置有移動
，就發出縱、橫兩方向位移信號到接口係統SPI，否則繼續進行下一周期采樣。接口係統SPI對DSP發來的信號進行處理輸出。

光電鼠標有兩個主要技術參數，一個是分辨率
，單位是dpi（像素/英寸）
，比如一個1600dpi的鼠標能分辨的最小間距為25.4mm/1600=0.015875mm；另一個是采樣頻率，即每秒鍾CMOS對采樣麵拍攝圖像的幀數和DSP芯片每秒鍾能處理圖像的幀數。比如微軟IE4光電鼠標采樣頻率為9000幀/秒

，可提供1409.7mm/秒的追蹤速度。
　　
光電鼠標技術在汽車領域應用的可行性
　　
guangdianshubiaoceliangdeweiyibianhua
，yuzhenshidewuliweiyizhijiancunzaiguangxuetoujingzaochengdeshiwuyuchengxiangzhijiandebilibianhuan。jisuanjipeizhideguangdianshubiaodeguangxuebufenshiyigegaoquguanglvtoujing，shijinjuchengxiang，shiyongzhezaizhuomianjiaoxiaodeyidong，guangbiaozaijisuanjipingmushangyoujiaodadefanying。tongguogaibianguangxuetoujingquguanglvk
，增大透鏡與實物距離
，可以是其追蹤速度成k倍增加。當然，由於改變鼠標近距成像為遠距成像，鼠標本身的分辨率也隨之改變，但這種改變並不影響在汽車上的應用。
　　
以微軟IE4光電鼠標CMOS感光芯片為例，假設最大車速為200km/h，則光學透鏡係數k=200×1000/3600/1.4097=39.4，此時分辨率為0.015875×39.4=0.625mm。由此可以看出，當光學透鏡係數k=39.4時
，其最大追蹤速度可達200km/h
，分辨率小於1mm，其測量精度仍然很高，能滿足車速測量要求。
　　
biruzaiguangdianshubiaodibuzhijiejiashangxiangjibianjiaojingtouzailumianshangshiyan

，shedingyigexiangtongdeshubiaoshuchuzhi，jieguobiaomingshubiaojulilumianyueyuan，caiyangfanweizeyueda，shubiaobenshenxuyaoyidongdejuliyeyueda；不加鏡頭鼠標緊貼路麵的移動距離最小。采取遠距成像時，在光線不足時需要輔助照明。在本實驗中用普通的手電筒就能滿足要求。
　　
光guang電dian鼠shu標biao是shi近jin距ju成cheng像xiang，采cai樣yang麵mian很hen小xiao，在zai很hen小xiao的de采cai樣yang麵mian內nei有you時shi缺que少shao特te征zheng點dian，造zao成cheng對dui於yu較jiao均jun質zhi的de表biao麵mian如ru鏡jing麵mian等deng的de適shi應ying性xing差cha。汽qi車che行xing駛shi的de路lu麵mian相xiang對dui粗cu燥zao得de多duo，每mei一yi點dian的de特te征zheng都dou與yu其qi它ta點dian有you明ming顯xian的de區qu別bie
，而er且qie由you於yu是shi遠yuan距ju成cheng像xiang，采cai樣yang麵mian大da

，特te征zheng點dian更geng多duo，不bu存cun在zai適shi應ying性xing問wen題ti
，大da量liang的de實shi驗yan也ye證zheng明ming了le這zhe一yi點dian。
　　
光guang電dian鼠shu標biao的de圖tu像xiang處chu理li技ji術shu中zhong沒mei有you機ji械xie運yun動dong，全quan是shi半ban導dao體ti電dian路lu，科ke技ji含han量liang高gao，重zhong量liang隻zhi有you兩liang三san百bai克ke，體ti積ji小xiao，把ba其qi應ying用yong到dao汽qi車che領ling域yu十shi分fen方fang便bian。因yin為wei從cong圖tu像xiang采cai集ji、處理到數據輸出，完全由現成的光電鼠標技術實現，隻需對其相關輸出數據加以利用即可，開發應用特別簡單。

在ABS
、ESP上的應用
　　
汽車防抱死製動係統ABS是shi在zai車che輪lun將jiang要yao抱bao死si時shi降jiang低di製zhi動dong力li
，而er當dang車che輪lun不bu會hui抱bao死si時shi增zeng加jia製zhi動dong力li
，反fan複fu動dong作zuo，以yi達da到dao安an全quan製zhi動dong。汽qi車che製zhi動dong過guo程cheng中zhong，車che輪lun與yu地di麵mian之zhi間jian有you滑hua移yi現xian象xiang，即ji滑hua移yi率lvδ=（Vt-Va）/Vt×100%（式中：δ---滑移率
；Vt---汽車車輪線速度；Va---汽車行駛速度。）
　　
試驗表明，為了取得最佳製動效果，滑移率應控製在15%~20%範圍內。顯而易見，控製滑移率必須知道車速。由於能精確測量車速的傳感器（如多普勒測速儀）十分昂貴
，大多車輛都隻測輪速
，根據輪速估計車速
，把ABS的雙參數（車速
、輪速）測量簡化成單參數（輪速）測量
，缺少必要的參數
，很大程度上影響了ABS的效果。
　　
把光電鼠標圖像傳感器技術應用到ABS係統測量車速，在汽車某一處安裝圖像傳感器
，並向下對路麵采樣，同時根據安裝高度調整光學透鏡係數k，使其成為遠距成像，再把輸出的位移數據轉化為速度。
　　
應用到ESP係統上
，需要在車身縱向或橫向直線上兩個位置（如兩個後視鏡支座）分別設置圖像傳感器
，同時測量該兩點縱、橫兩個方向的加速度變化，也就是說當車身上述兩點在縱方向上的加速度基本一致且橫向無位移時
，車身作前行直線運動；當該兩點測量出橫向加速度時

，車身有側向滑移
；當(dang)兩(liang)點(dian)的(de)縱(zong)向(xiang)加(jia)速(su)度(du)值(zhi)有(you)差(cha)別(bie)時(shi)
，車(che)身(shen)伴(ban)隨(sui)有(you)橫(heng)向(xiang)旋(xuan)轉(zhuan)，數(shu)值(zhi)大(da)的(de)一(yi)邊(bian)在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)外(wai)側(ce)，根(gen)據(ju)兩(liang)點(dian)的(de)位(wei)移(yi)差(cha)與(yu)車(che)身(shen)橫(heng)向(xiang)寬(kuan)度(du)等(deng)可(ke)計(ji)算(suan)旋(xuan)轉(zhuan)角(jiao)度(du)。
　　
在倒車後視上的應用
　　
在倒車後視上的應用是利用圖像傳感器對車身位置及方向的測量定位方法。
　　
現有的倒車後視裝置都是通過車後的攝像頭
，把車後環境顯示在顯示屏上
；有(you)的(de)在(zai)顯(xian)示(shi)屏(ping)上(shang)同(tong)時(shi)顯(xian)示(shi)車(che)身(shen)方(fang)向(xiang)及(ji)行(xing)車(che)軌(gui)跡(ji)，以(yi)幫(bang)助(zhu)駕(jia)駛(shi)員(yuan)判(pan)斷(duan)車(che)身(shen)與(yu)外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)的(de)位(wei)置(zhi)關(guan)係(xi)。上(shang)述(shu)裝(zhuang)置(zhi)的(de)特(te)點(dian)是(shi)實(shi)際(ji)車(che)身(shen)位(wei)置(zhi)與(yu)顯(xian)示(shi)屏(ping)上(shang)看(kan)到(dao)的(de)環(huan)境(jing)是(shi)隔(ge)離(li)的(de)，駕(jia)駛(shi)員(yuan)在(zai)顯(xian)示(shi)屏(ping)上(shang)並(bing)不(bu)能(neng)看(kan)到(dao)整(zheng)個(ge)車(che)身(shen)與(yu)環(huan)境(jing)的(de)關(guan)係(xi)。
　　
與yu上shang述shu裝zhuang置zhi不bu同tong
，利li用yong光guang電dian鼠shu標biao技ji術shu的de方fang法fa是shi利li用yong圖tu像xiang傳chuan感gan器qi首shou先xian對dui車che身shen位wei置zhi及ji方fang向xiang進jin行xing跟gen蹤zong定ding位wei，動dong畫hua模mo擬ni實shi際ji車che輛liang的de倒dao車che過guo程cheng，並bing與yu外wai界jie環huan境jing照zhao片pian疊die加jia。其qi做zuo法fa是shi如ru前qian所suo述shu在zai車che身shen上shang兩liang個ge後hou視shi鏡jing支zhi座zuo分fen別bie設she置zhi圖tu像xiang傳chuan感gan器qi，根gen據ju開kai始shi到dao車che時shi的de車che身shen縱zong橫heng方fang向xiang假jia設she一yi個ge大da地di坐zuo標biao係xi
，並bing設she定ding其qi中zhong一yi個ge圖tu像xiang傳chuan感gan器qi為wei坐zuo標biao原yuan點dian（坐標係可根據計算方法需要任意假設）。開始到車時首先對車後拍照
，並計算出此時的照相機坐標
；tongshigenjudaocheguochengzhonglianggetuxiangchuanganqidiandeweiyibianhualiang，jisuanchucheshendezuobiao，lianggezuobiaodiankeyitongshiquedingqicheweizhijicheshenfangxiang。yigeqichedemoxinggenjuqicheweizhizuobiaojicheshenfangxiangmonidaocheguocheng
，bingyuhuanjingzhaopiandiejia。

這(zhe)樣(yang)，實(shi)際(ji)汽(qi)車(che)在(zai)地(di)麵(mian)運(yun)動(dong)
，車(che)身(shen)模(mo)型(xing)在(zai)照(zhao)片(pian)上(shang)隨(sui)之(zhi)運(yun)動(dong)，在(zai)顯(xian)示(shi)屏(ping)上(shang)看(kan)到(dao)的(de)是(shi)一(yi)張(zhang)環(huan)境(jing)照(zhao)片(pian)中(zhong)有(you)一(yi)個(ge)運(yun)動(dong)的(de)車(che)身(shen)模(mo)型(xing)，駕(jia)駛(shi)員(yuan)仿(fang)佛(fo)置(zhi)身(shen)車(che)外(wai)，俯(fu)視(shi)整(zheng)個(ge)車(che)身(shen)四(si)周(zhou)環(huan)境(jing)，倒(dao)車(che)過(guo)程(cheng)一(yi)目(mu)了(le)然(ran)。倒(dao)車(che)中(zhong)照(zhao)相(xiang)機(ji)不(bu)斷(duan)拍(pai)照(zhao)，當(dang)車(che)輛(liang)運(yun)動(dong)到(dao)當(dang)前(qian)照(zhao)片(pian)邊(bian)緣(yuan)時(shi)
，根(gen)據(ju)車(che)輛(liang)位(wei)置(zhi)坐(zuo)標(biao)調(tiao)用(yong)對(dui)應(ying)照(zhao)片(pian)。需(xu)要(yao)說(shuo)明(ming)的(de)是(shi)，在(zai)車(che)身(shen)模(mo)型(xing)與(yu)照(zhao)片(pian)的(de)疊(die)加(jia)中(zhong)
，模(mo)擬(ni)汽(qi)車(che)運(yun)動(dong)的(de)車(che)身(shen)模(mo)型(xing)應(ying)當(dang)是(shi)三(san)維(wei)，而(er)且(qie)追(zhui)蹤(zong)模(mo)型(xing)的(de)虛(xu)擬(ni)攝(she)像(xiang)機(ji)與(yu)車(che)後(hou)拍(pai)照(zhao)的(de)實(shi)際(ji)照(zhao)相(xiang)機(ji)的(de)角(jiao)度(du)、高度、鏡頭參數等等要一致，以使車模與環境相融，模擬出的整個過程才可能準確、逼真。同時，盡可能壓低車模高度
，以免遮擋車後環境。
　　
作為光電鼠標的核心技術--圖像處理的發展還在繼續。據報道，深圳一家公司已研發成功第三代光電鼠標
，最大移動速度提高了一個數量級，分辨率可達十萬dpi。圖像傳感器體積小

，價格低，測量精度高，在汽車上應用的空間很大。本文僅簡單介紹了圖像傳感器在測速、定位方麵的應用實例，更多的應用技術可以登錄國家知識產權局網站，查閱相關圖像測量法專利文獻。