[發明專利]一種基于視覺的運動物體多關節位置識別的靶標系統

在審

• 申請號: 201610052538.6
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105740791A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 葉東;張鑫;于瀟雨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明屬于位置檢測傳感器領域，具體設計一種基于視覺的快速多目標識別的靶標裝置及方法。

背景技術

隨著機器視覺的不斷發展，視覺測距、識別得到廣泛的應用。為了獲得目標物體的位置信息，并準確區分目標各部位信息，設立一個可快速識別的靶標裝置是必不可少。可識別的靶標裝置其實就是對目標物體上的靶標進行提前設計，當圖像采集系統采集到某靶標信息后，上位機能根據設計時靶標信息判定該靶標所對應的目標物的信息，從而實現目標物的識別。

目前，可識別的靶標裝置的設計主要從兩方面入手。

其一，是外形上的改變。即通過將靶標設計成不同的幾何形狀或者添加、減少LED的數量來識別目標物。該方法思路簡單，應用方便。但是在同一項工程中使用不同的靶標的外形，增加了靶標外形設計的工作量，并對識別后的后續測量所使用的算法有較高的限制。同時當識別目標數量較多時，該方法在不同外形確定上有重大缺陷，目標識別速度慢。

其二，是通過靶標自身特性的變化來達到識別靶標的功能。如使用黑白格編碼的模式和使用LED固定頻閃模式實現識別的目的。其中黑白格編碼只能應用于明亮環境下，在暗環境下識別變得困難，同時靶標尺寸過大。相比較而言固定頻閃的LED靶標識別精度高，可應用于后續測距算法中。但對于多個目標的識別上，利用固定頻率就變得有些麻煩，甚至影響到識別的精度及識別速度。

發明內容

本發明是為了解決現有靶標識別方法中應用固定頻閃的LED進行目標識別時，對于多目標乃至大量目標進行識別時，識別速度慢，靶標設計復雜、識別成本高的問題，本發明提供了一種基于視覺的運動物體多關節位置識別的靶標系統。

一種基于視覺的運動物體多關節位置識別的靶標系統，它包括視覺采集單元、數據處理單元和靶標驅動單元；

視覺采集單元，用于通過相機采集待測關節上的M個LED燈亮、滅的圖像信息，其中，M為大于1的整數；

數據處理單元，根據相機曝光時間確定待測關節上的M個LED燈的亮閃頻率，利用二進制格雷碼編碼，對待測關節上的M個LED燈進行標識，還用于對采集的M個LED燈亮、滅的圖像信息進行處理，獲得待測關節的位置信息，其中，每個LED燈的位置對應一個關節的位置，

靶標驅動單元，用于根據確定待測關節上的M個LED燈的亮閃頻率編碼，對M個LED燈進行驅動。

數據處理單元，根據相機曝光時間確定待測關節上的M個LED燈的亮閃頻率，利用二進制格雷碼編碼，對待測關節上的M個LED燈進行標識的具體過程為：

首先，根據相機曝光時間確定待測關節上的M個LED燈的亮閃頻率，設定區分周期，在一個區分周期內，對每個LED燈在相機的每次曝光時間內的狀態進行“0”或“1”標記，其中，數字“1”表示LED燈“亮”，數字“0”表示LED燈“暗”，

其次，每個LED燈，根據曝光次序，對每次曝光時間內記錄的狀態值，依次形成二進制碼序列，每個LED燈的對應一個二進制碼序列，所有LED燈的二進制碼序列不同，所有LED燈所對應的二進制碼序列形成原始標準模板，

區分周期的時間長度為各次曝光時間的總和。

數據處理單元還用于對采集的M個LED燈亮、滅的圖像信息進行處理，獲得待測關節的位置信息的具體過程為：

數據處理單元根據每一個曝光時間里不同部位的LED亮滅情況，及一個區分周期內所有LED整體亮滅情況，生成0、1信號，并將該0、1信號轉化為格雷碼編碼信息，從而根據已生成的格雷碼信息與原始標準模板中的二進制碼序列進行匹配，從而確定待測關節的位置信息，

其中，數字“1”表示LED燈“亮”，數字“0”表示LED燈“暗”。

所述的待測關節上的LED燈的個數為7時，每個曝光時間內LED燈的亮滅情況表見表1：

表1每個曝光時間LED燈的亮滅情況表

。

數據處理單元包括數據處理模塊和無線發送模塊，靶標驅動單元包括無線接收模塊、LED驅動控制模塊和電源模塊，

數據處理模塊，用于根據相機曝光時間確定待測關節上的M個LED燈的亮閃頻率，利用二進制格雷碼編碼，對待測關節上的M個LED燈進行標識，且還用于對采集的M個LED燈亮、滅的圖像信息進行處理，獲得待測關節的位置信息，

無線發送模塊，用于發送LED燈的亮閃頻率控制信號，

無線接收模塊，用于接收LED燈的亮閃頻率控制信號，