[發明專利]一種基于攝像頭的亮點追蹤系統及其方法

無效

• 申請號: 201310388492.1
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103472825A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 黃涌;高懷志;薛源
• 申請（專利權）人: 黃涌
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到基于攝像頭軟件驅動，單片機應用集成電路，電機硬件驅動，屬于攝像頭識別，運動控制領域。

背景技術

在現代生活中，一方面人們所用的各種遙控玩具車，都是基于RF射頻或有線手拿遙控手柄來實現控制的，從而在用戶不運動下即可實現對玩具或設備的使用；另一方面一般目標追蹤依賴圖像識別算法；其他，在人機交互方面上一般都要使用鍵盤，鼠標，觸摸屏等隨著手接觸使之運動而與機器交換信息。

上述情況導致了以下幾個方面的問題：(1)用戶往往由于不小心或粗心或隨意放置遙控器，使得真正使用時控制器難以找到，給使用增添了麻煩；而且有些小孩子不會使用遙控器，或者不情愿用，同時還想和玩具進行交互，這時就會產生麻煩；(2)已有的目標追蹤基于攝像頭的部要有很復雜的算法，軟件成本往往加大；(3)再做一些人機交互時，比如說講臺講課或者離著設備較遠等情況時，無法接觸一些傳統輸入設備時，同樣會產生麻煩。在這些情況下，產生了一些新的想法和一些制作，這個發明就可以應用在激光點運動產生一些新的輸入狀態，然后讓這些輸入狀態與原有傳統輸入設備相聯系。

發明內容

本發明公開了一種基于攝像頭的亮點追蹤系統，所述系統包括普通攝像頭和閾值比較模塊，亮點發生器，控制模塊。所述攝像頭連接控制模塊；其中普通攝像頭是模擬或數字攝像頭，亮點發生器可以是激光點或者其他亮點，控制模塊有單片機和運動控制部分。攝像頭為至少一個，可隨閥值比較模塊和控制模塊在一起也可不在一起；所述亮點可以一個或多個，均可以被攝像頭捕捉到。

基于攝像頭設備實現對亮點的識別功能，并有隨動系統，由于發出亮點的設備，包括手電筒，手機，激光筆是日常生活中人們常用的電子裝置，可以免除了尋找遙控的尷尬，并且還會有一些紐扣似的亮點發生器，可穿戴，便于兒童穿戴玩耍。本發明的系統容易攝像頭識別功能，大大降低開發成本。同時本發明的系統可以實現一種新的交互方式，并可以依據亮點的運動狀態實現一些鼠標和鍵盤輸入功能。

為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的：

基于攝像頭的亮點追蹤系統，包括普通攝像頭和閥值比較模塊，亮點發生器，控制模塊。攝像頭至少為一個，可隨閾值比較模塊和控制模塊在一起也可不在一起；所述亮點至少一個，均可以被攝像頭捕捉到。之后有運動系統跟隨運動。

上述系統的工作原理是：亮點在攝像頭識別范圍時，攝像頭受到MCU指令控制，發出每個像素點的顏色信息，隨后和比較模塊的閾值進行比較，MCU系統記錄比較模塊輸出的0或1，然后在通過算法控制運動系統運動，原理圖見附圖1。

本領域技術人員可以認為，為了使運動系統運動或者軟件描繪圖像運動狀態，需要在MCU或者其他PC嵌入式系統中安裝對應的軟件的操作代碼模塊。

進一步的，為了實現類似于鍵盤的輸入功能，鼠標等傳統設備的輸入方式，改進后的系統上還需裝有亮點運動描繪軟件或算法，不同的運動狀態對應著不同的傳統輸入方式的編碼。通過按照預先定義好的規則將運動狀態進行編碼，例如使用光點向右移動一段距離代表鼠標輸入左鍵所對應的編碼等，此種對應關系預先設置在系統中。

上述改進結構的工作原理是：從攝像頭識別到亮點運動信號，MCU開始記錄運行軌跡，軟件算法中根據運行軌跡匹配輸入指令。這樣來實現亮點遙控輸入功能。

基于上述系統，本發明還公開了基于攝像頭的光點跟隨電機控制的方法，包括下述步驟：

(1)MCU獲取攝像頭中光點在所有像素點中的位置，例如320*240像素，亮點位置在(130，120)的像素點上；

(2)計算亮點所在像素點與原點的相對位胃信息，例如定義原點在(160，0)的像素點上，于是偏差為(-30，120)，X所對應的負的代表在左半平面，車應向左運動，正的反之；Y所對應的是距離，越大運動速度應越快，詳情見附圖2。另外一種方法是計算偏差角度和距原點的距離，也就是會有一個極坐標概念，例如偏差所得到后計算X/Y＝-0.25，半徑124，詳情見附圖3。

(3)運動可以是舵機控制方向，或者是雙電機差速運動方向控制，根據(2)所述得到的信息給舵機不同頻率控制或者兩電機不同PWM控制，隨后實時控制，運動系統跟蹤光點。

通過上述過程，即可將亮點作為一種輸入位置的運動系統進行跟蹤操作，實現實時運動跟蹤控制操作。

附圖說明

通過參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例，本發明的以上和其它方面及優點將變得更加易于清楚，在附圖中：