[發(fā)明專利]一種菲涅爾透鏡組及含有該菲涅爾透鏡組的熱釋電紅外人體姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010080102.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN111257976B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍;何燁林;姚汐棉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B3/08
• 分類號(hào): G02B3/08;G02B7/02;G06K9/00
• 代理公司: 廣州潤(rùn)禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44446
• 代理人: 鄭永泉;張柳

本發(fā)明涉及紅外檢測(cè)及跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種菲涅爾透鏡組及含有該菲涅爾透鏡組的熱釋電紅外人體姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)。一種菲涅爾透鏡組，包含若干菲涅爾透鏡塊，所述菲涅爾透鏡塊呈人形分布，包含頭部區(qū)域透鏡塊、軀干部區(qū)域透鏡塊、手部區(qū)域透鏡塊、腿部區(qū)域透鏡塊，對(duì)應(yīng)采集人體頭部、軀干部、手部、腿部的紅外光。一種熱釋電紅外人體姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，含有所述的菲涅爾透鏡組和熱釋電探測(cè)器。本發(fā)明通過改變菲涅爾透鏡組內(nèi)菲涅爾透鏡塊的布局以適應(yīng)人體體型，提出一種針對(duì)人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)場(chǎng)景的人體姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外檢測(cè)及跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種菲涅爾透鏡組及含有該菲涅爾透鏡組的熱釋電紅外人體姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人體姿態(tài)估計(jì)熱釋電紅外傳感系統(tǒng)是一種能檢測(cè)人體發(fā)出的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感系統(tǒng)，因其功耗低、成本低以及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于人體特征識(shí)別、方位檢測(cè)等領(lǐng)域。其原理是人體運(yùn)動(dòng)形態(tài)與人體紅外輻射能量變化間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過對(duì)紅外傳感器輸出電信號(hào)進(jìn)行分析，就能提取出人體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)特征信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的識(shí)別，為人體姿態(tài)估計(jì)提供了一種低成本的解決方案。隨著體感游戲(一種通過肢體動(dòng)作變化來進(jìn)行操作的電子游戲)和虛擬現(xiàn)實(shí)的興起，如何快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出人體四肢運(yùn)動(dòng)信息成為研究熱點(diǎn)，但目前市面上的菲涅爾透鏡由于其檢測(cè)區(qū)域的限制，很難有效地提取人體四肢信息。且目前該領(lǐng)域國內(nèi)外研究多集中在算法層面，熱釋電紅外人體姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)所采用的菲涅爾透鏡均是市面上易于購得的半球形或半柱形菲涅爾透鏡，并未針對(duì)人體形態(tài)和具體使用場(chǎng)景進(jìn)行專門的菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)，因而降低了系統(tǒng)測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種不足，提供一種菲涅爾透鏡組，對(duì)菲涅爾透鏡組中的各透鏡塊進(jìn)行人形布局，提高菲涅爾透鏡組的聚光能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體紅外信號(hào)的響應(yīng)及人體不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的識(shí)別。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種熱釋電紅外人體姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，其能在復(fù)雜場(chǎng)景下對(duì)人體姿態(tài)快速、低成本地檢測(cè)，用于解決現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)難以有效地提取人體四肢信息的問題，提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種菲涅爾透鏡組，所述菲涅爾透鏡組包含若干菲涅爾透鏡塊，所述菲涅爾透鏡塊呈人形分布，包含頭部區(qū)域透鏡塊、軀干部區(qū)域透鏡塊、手部區(qū)域透鏡塊、腿部區(qū)域透鏡塊，對(duì)應(yīng)采集人體頭部、軀干部、手部、腿部的紅外光。本發(fā)明菲涅爾透鏡組劃分對(duì)應(yīng)人體各部位的探測(cè)區(qū)域，其中空白部分為暗區(qū)，透鏡部分為明區(qū)，目的是使探測(cè)明區(qū)盡量擬合并覆蓋人體的四肢以及軀干，每個(gè)菲涅爾透鏡塊負(fù)責(zé)采集人體不同部位的紅外光。

所述手部區(qū)域透鏡塊包含手部區(qū)域透鏡塊A和手部區(qū)域透鏡塊B。手部區(qū)域透鏡塊A和手部區(qū)域透鏡塊B呈左右分布，對(duì)應(yīng)人體左右手臂區(qū)域。

所述腿部區(qū)域透鏡塊包含腿部區(qū)域透鏡塊A和腿部區(qū)域透鏡塊B。腿部區(qū)域透鏡塊A和腿部區(qū)域透鏡塊B呈左右分布，對(duì)應(yīng)人體左右腿區(qū)域。

所述軀干部區(qū)域透鏡塊位于所述菲涅爾透鏡組的中心，所述頭部區(qū)域透鏡塊位于所述軀干部區(qū)域透鏡塊的上方，所述手部區(qū)域透鏡塊A位于所述軀干部區(qū)域透鏡塊的左方，所述手部區(qū)域透鏡塊B位于所述軀干部區(qū)域透鏡塊的右方，所述腿部區(qū)域透鏡塊A位于所述軀干部區(qū)域透鏡塊的左下方，所述腿部區(qū)域透鏡塊B位于所述軀干部區(qū)域透鏡塊的右下方。透鏡塊的區(qū)域分布與人體各部位相互匹配。

所述手部區(qū)域透鏡塊A包含第一手部區(qū)域透鏡塊、第二手部區(qū)域透鏡塊，所述第二手部區(qū)域透鏡塊、第一手部區(qū)域透鏡塊由左到右排列；所述手部區(qū)域透鏡塊B包含第三手部區(qū)域透鏡塊、第四手部區(qū)域透鏡塊，所述第三手部區(qū)域透鏡塊、第四手部區(qū)域透鏡塊由左到右排列。將左右手臂的手部區(qū)域進(jìn)行細(xì)分，使得透鏡塊采集的手部動(dòng)作信息更加豐富和準(zhǔn)確。