基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及光學(xué)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)；它采用一套成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，需要識(shí)別和追蹤的目標(biāo)上安裝一個(gè)發(fā)光體，成像系統(tǒng)采用具有逐行成像能力的數(shù)字圖像傳感器，拍攝到的圖像中目標(biāo)發(fā)光體呈現(xiàn)為一個(gè)明暗相間條紋組成的物體，通過(guò)調(diào)整發(fā)光體開(kāi)關(guān)時(shí)的占空比，可以在圖像傳感器上獲得不同的圖像；本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)對(duì)發(fā)光物體的燈光閃爍間隔進(jìn)行編碼，結(jié)合逐行成像系統(tǒng)的成像特點(diǎn)，可以對(duì)多個(gè)目標(biāo)物體進(jìn)行識(shí)別和跟蹤；具有算法快速簡(jiǎn)單、識(shí)別目標(biāo)多、可靠性高的特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及光學(xué)識(shí)別
，具體涉及基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)。
技術(shù)介紹
在計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用中經(jīng)常需要通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)發(fā)現(xiàn)具有某些特定特征的目標(biāo)，例如識(shí)別人臉、手、控制器等目標(biāo)。針對(duì)普通目標(biāo)的識(shí)別技術(shù)由于目標(biāo)缺乏特別的光學(xué)特征，需要對(duì)圖像進(jìn)行大量的特征提取計(jì)算，計(jì)算復(fù)雜度非常高，速度較慢，往往難以滿足實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)延遲的要求。為了降低計(jì)算復(fù)雜度、提高響應(yīng)速度，在許多實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中會(huì)針對(duì)具有某些特征的特定目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，例如具有特定顏色的物體進(jìn)行識(shí)別，這樣可以較快地提取特征目標(biāo)，加快識(shí)別速度。例如在手勢(shì)識(shí)別中，一種常用的技術(shù)是根據(jù)皮膚顏色提取出手部的大致位置，然后再根據(jù)手勢(shì)的輪廓進(jìn)行識(shí)別匹配。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，由于場(chǎng)景中可能存在多個(gè)相似的目標(biāo)，例如在手勢(shì)識(shí)別的場(chǎng)景中，目標(biāo)區(qū)域內(nèi)可能存在多個(gè)手部目標(biāo)，對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)而言，就需要有效區(qū)分哪些目標(biāo)是應(yīng)用所需要的，哪些屬于環(huán)境干擾，另外，在有效目標(biāo)中，也需要能夠快速識(shí)別和追蹤不同目標(biāo)，才能滿足應(yīng)用的需求。與本專利技術(shù)最相近的產(chǎn)品是采用不同顏色的燈光對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤。索尼曾經(jīng)推出一款PS MOVE體感手柄，該手柄也采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法對(duì)兩個(gè)手柄進(jìn)行識(shí)別和追蹤，在鎖定手柄目標(biāo)后，就可以計(jì)算出手柄特征點(diǎn)所在的空間坐標(biāo)。由于用戶可能在左右手持有兩個(gè)不同手柄，對(duì)主機(jī)而言就需要快速區(qū)分出哪個(gè)手柄屬于左手哪個(gè)屬于右手。為了解決快速區(qū)分和追蹤多個(gè)目標(biāo)的目的，可以采用了多個(gè)不同顏色的光球來(lái)區(qū)分不同目標(biāo)，每個(gè)手柄的頂端有一個(gè)可以發(fā)光的球體，不同手柄的球體具有不同顏色，并且每個(gè)球體在使用中能夠發(fā)出較亮的光線，在實(shí)際識(shí)別過(guò)程中，主機(jī)通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行濾波以后可以快速提取出較亮的光球區(qū)域，并通過(guò)不同顏色區(qū)分出不同目標(biāo)。這種方案具有簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)亮度區(qū)別可以快速去除場(chǎng)景中的背景信息，突出跟蹤目標(biāo)所在區(qū)域，然后根據(jù)顏色特征快速區(qū)分多個(gè)目標(biāo)。該方案的缺點(diǎn)是容易受到相同或近似顏色的物體干擾，例如背景中如果存在類似顏色的燈光，就會(huì)對(duì)目標(biāo)的提取造成干擾，另外如果要區(qū)分多個(gè)目標(biāo)就需要部署多種不同顏色的燈光，對(duì)于產(chǎn)品的制造和管理都帶來(lái)較多困難，因此仍然不是一種理想的方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，它采用一套成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，成像系統(tǒng)連接到具有圖像處理能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)采集的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，需要識(shí)別和追蹤的目標(biāo)上安裝一個(gè)發(fā)光體，成像系統(tǒng)采用具有逐行成像能力的數(shù)字傳感器，拍攝到的圖像中目標(biāo)物體呈現(xiàn)為一個(gè)明暗相間條紋組成的物體，通過(guò)調(diào)整發(fā)光體開(kāi)關(guān)時(shí)的占空比，可以在圖像傳感器上獲得不同的圖像。采用上述結(jié)構(gòu)后，本專利技術(shù)有益效果為：本專利技術(shù)所述的基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)對(duì)發(fā)光物體的燈光閃爍間隔進(jìn)行編碼，結(jié)合逐行成像系統(tǒng)的成像特點(diǎn)，可以對(duì)多個(gè)目標(biāo)物體進(jìn)行識(shí)別和跟蹤；具有算法快速簡(jiǎn)單、識(shí)別目標(biāo)多、可靠性高的特點(diǎn)。附圖說(shuō)明此處所說(shuō)明的附圖是用來(lái)提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，但并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的不當(dāng)限定，在附圖中：圖1是本專利技術(shù)運(yùn)行原理圖；具體實(shí)施方式下面將以具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本專利技術(shù)，其中的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明僅用來(lái)解釋本專利技術(shù)，但并不作為對(duì)本專利技術(shù)的限定。本具體實(shí)施方式所述的基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，它采用一套成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，成像系統(tǒng)連接到具有圖像處理能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)采集的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，需要識(shí)別和追蹤的目標(biāo)上安裝一個(gè)發(fā)光體，成像系統(tǒng)采用具有逐行成像能力的數(shù)字傳感器，拍攝到的圖像中目標(biāo)物體呈現(xiàn)為一個(gè)明暗相間條紋組成的物體，通過(guò)調(diào)整發(fā)光體開(kāi)關(guān)時(shí)的占空比，可以在圖像傳感器上獲得不同的圖像。為了解決同時(shí)追蹤空間中多個(gè)目標(biāo)的需要，本專利技術(shù)提出一種通過(guò)特征頻率形成的圖像識(shí)別多個(gè)目標(biāo)的方法。與現(xiàn)有基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的識(shí)別方案類似，本專利技術(shù)也采用一套成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行各種拍攝，需要識(shí)別和追蹤的目標(biāo)上安裝一個(gè)能夠以特定頻率發(fā)光的物體，發(fā)光物體形狀任意，但需要達(dá)到一定尺寸要求。為加快目標(biāo)提取過(guò)程及提升識(shí)別的可靠性，目標(biāo)發(fā)光體應(yīng)具有與環(huán)境易于區(qū)分的光學(xué)特征，包括更高的亮度和特定顏色。目標(biāo)識(shí)別過(guò)程中，首先針對(duì)目標(biāo)發(fā)光體的光學(xué)特征對(duì)圖像進(jìn)行處理，如目標(biāo)發(fā)光體具有高于環(huán)境的亮度，識(shí)別過(guò)程首先刪除圖像中低于特征亮度的像素，僅保留亮度與目標(biāo)發(fā)光體接近的像素，該過(guò)程可快速排除環(huán)境中的無(wú)關(guān)目標(biāo)。作為識(shí)別目標(biāo)的發(fā)光體應(yīng)以一個(gè)事先設(shè)計(jì)好的固定頻率閃爍，該頻率與用于識(shí)別目標(biāo)的成像系統(tǒng)的拍攝幀率和分辨率有關(guān)，并且成像系統(tǒng)必須采用具有逐行成像能力的數(shù)字傳感器。假定成像系統(tǒng)的幀率是N(每秒鐘拍攝N幀圖像)，其成像圖片的分辨率是W*H(寬度W，高度H像素)，當(dāng)發(fā)光體以N*H的頻率閃爍，即每1/N*H秒反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)一次，對(duì)于具有逐行成像能力的圖像傳感器而言，假定當(dāng)其拍攝第M行時(shí)發(fā)光體處于點(diǎn)亮狀態(tài)，第M+1行時(shí)發(fā)光體將關(guān)閉，因此在拍攝到的圖像中目標(biāo)物體將呈現(xiàn)為一個(gè)明暗相間條紋組成的物體。通過(guò)調(diào)整發(fā)光體在發(fā)光時(shí)明暗間隔的時(shí)間和比例，例如每N*H*2的頻率閃爍，或者每點(diǎn)亮N*H行的時(shí)間就關(guān)閉N*H*3行時(shí)間，也就是調(diào)整發(fā)光體開(kāi)關(guān)時(shí)的占空比，我們可以在圖像傳感器上獲得不同的圖像。根據(jù)目標(biāo)發(fā)光體不同明暗間隔的比例，同一個(gè)發(fā)光體在逐行成像系統(tǒng)中將產(chǎn)生不同明暗相間的圖像，該圖像中單一特征區(qū)域的高度與目標(biāo)發(fā)光體一次發(fā)光持續(xù)時(shí)間成正比，環(huán)境中的干擾目標(biāo)通常不會(huì)具有相同的閃爍特征，因此可以排除任何高度不符合已知特征發(fā)光體特征尺寸的目標(biāo)，以排除具有類似光學(xué)特征(如亮度)的干擾目標(biāo)。通過(guò)計(jì)算剩余區(qū)域特征高度，就可以快速識(shí)別出具有不同頻率編碼的發(fā)光物體。通過(guò)組合不同的發(fā)光體閃爍模式，可以有效區(qū)分和跟蹤多個(gè)目標(biāo)。本專利技術(shù)所述的基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)對(duì)發(fā)光物體的燈光閃爍間隔進(jìn)行編碼，結(jié)合逐行成像系統(tǒng)的成像特點(diǎn)，可以對(duì)多個(gè)目標(biāo)物體進(jìn)行識(shí)別和跟蹤；具有算法快速簡(jiǎn)單、識(shí)別目標(biāo)多、可靠性高的特點(diǎn)。以上所述僅是本專利技術(shù)的較佳實(shí)施方式，故凡依本專利技術(shù)專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本專利技術(shù)專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，其特征在于它的技術(shù)如下：(a)用一套光學(xué)成像系統(tǒng)對(duì)需要識(shí)別的目標(biāo)進(jìn)行拍攝，成像系統(tǒng)連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；(b)需要識(shí)別和追蹤的目標(biāo)上安裝一個(gè)快速開(kāi)關(guān)的發(fā)光體，發(fā)光體以固定的已知頻率在明暗之間切換；(c)成像系統(tǒng)采用具有逐行掃描成像能力的數(shù)字傳感器，圖像采樣幀率和分辨率采用確定的已知參數(shù)。(d)目標(biāo)發(fā)光體具有易于與環(huán)境區(qū)分的光學(xué)特征，包括亮度和顏色；(e)拍攝到的圖像中目標(biāo)發(fā)光體呈現(xiàn)為一個(gè)明暗相間條紋組成的物體，通過(guò)調(diào)整發(fā)光體開(kāi)關(guān)時(shí)的占空比，發(fā)光體可以在圖像傳感器上產(chǎn)生具有不同特征條紋的圖像。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于特征頻率光學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，其特征在于它的技術(shù)如下：(a)用一套光學(xué)成像系統(tǒng)對(duì)需要識(shí)別的目標(biāo)進(jìn)行拍攝，成像系統(tǒng)連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；(b)需要識(shí)別和追蹤的目標(biāo)上安裝一個(gè)快速開(kāi)關(guān)的發(fā)光體，發(fā)光體以固定的已知頻率在明暗之間切換；(c)成像系統(tǒng)采用具有逐行掃描成像能力的數(shù)字傳感器，圖像采樣幀率和分辨率采用確定的已知參數(shù)。(d)目標(biāo)發(fā)光體具有易于與環(huán)境區(qū)分的光學(xué)特征，包括亮度和顏色；(e)拍攝到的圖像中目標(biāo)發(fā)光體呈現(xiàn)為一個(gè)明暗相間條紋組成的物體，通過(guò)調(diào)整發(fā)光體開(kāi)關(guān)時(shí)的占空比，發(fā)光體可以在圖像傳感器上產(chǎn)生...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李樹(shù)欣，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海摩象網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31