光电鼠标技术在汽车领域的应用

光电鼠标的原理

 

光电鼠标集现代高分辨率成像技术和数字图像处理技术于一体，是鼠标技术的重大发明，
以其独特的技术和价格优势迅速成为计算机的标准配置。

   

光电鼠标是由成像系统

IAS、信号处理系统 DSP、接口系统 SPI 三大系统组成。其中 IAS 系统

由光源、光学透镜和光感应器件

CMOS 三部分组成。鼠标工作时通过内部的光源（一个发光

二极管），照亮鼠标底部，底部表面反射一部分光线经光学透镜传到

CMOS 感光芯片上，

CMOS 感光芯片是由数百个光电器件组成的矩阵，映像就在 CMOS 上转换为矩阵电信号，
传输到信号处理系统

DSP，DSP 将此影像信号与存储的上一采样周期的影像进行比较，如

果某一采样点在先后两个影像中的位置有移动，就发出纵、横两方向位移信号到接口系统
SPI，否则继续进行下一周期采样。接口系统 SPI 对 DSP 发来的信号进行处理输出。 

光电鼠标有两个主要技术参数，一个是分辨率，单位是

dpi（像素/英寸），比如一个

1600dpi 的鼠标能分辨的最小间距为 25.4mm/1600=0.015875mm；另一个是采样频率，即每
秒钟

CMOS 对采样面拍摄图像的帧数和 DSP 芯片每秒钟能处理图像的帧数。比如微软 IE4

光电鼠标采样频率为

9000 帧/秒，可提供 1409.7mm/秒的追踪速度。   

光电鼠标技术在汽车领域应用的可行性

   

光电鼠标测量的位移变化，与真实的物理位移之间存在光学透镜造成得实物与成像之间的
比例变换。计算机配置的光电鼠标的光学部分是一个高曲光率透镜，是近距成像，使用者在
桌面较小的移动，光标在计算机屏幕上有较大的反应。通过改变光学透镜曲光率

k，增大透

镜与实物距离，可以是其追踪速度成

k 倍增加。当然，由于改变鼠标近距成像为远距成像，

鼠标本身的分辨率也随之改变，但这种改变并不影响在汽车上的应用。

   

以微软

IE4 光电鼠标 CMOS 感光芯片为例，假设最大车速为 200km/h，则光学透镜系数

k=200×1000/3600/1.4097=39.4，此时分辨率为 0.015875×39.4=0.625mm。由此可以看出，当
光学透镜系数

k=39.4 时，其最大追踪速度可达 200km/h，分辨率小于 1 mm，其测量精度仍

然很高，能满足车速测量要求。

   

比如在光电鼠标底部直接加上相机变焦镜头在路面上实验，设定一个相同的鼠标输出值，
结果表明鼠标距离路面越远，采样范围则越大，鼠标本身需要移动的距离也越大；不加镜
头鼠标紧贴路面的移动距离最小。采取远距成像时，在光线不足时需要辅助照明。在本实验
中用普通的手电筒就能满足要求。