一種基於陰影圖像摳除算法的防眩目方法
2023-09-22 23:28:20 1
專利名稱：一種基於陰影圖像摳除算法的防眩目方法
技術領域：
本發明涉及一種通過陰影圖像摳除算法實現的投影儀防眩目方法，尤其涉及一種通過C⑶模塊實時採集處理、區分投影儀前方講演人圖像、及其在幕布上投射的陰影位置， 進而估算講演人相對位置，控制投影儀不對講演人，尤其是眼部進行照射的防眩目方法，屬於投影儀控制技術領域。
背景技術：
投影儀廣泛應用於各種會議、教學場合，但是投影儀的強光對講演人產生強烈的刺激，在講演人走出投影區域之後，短時間內也無法恢復正常視覺，這給講演帶來不便，這就是投影儀的眩目問題，目前現有投影儀產品都沒有提供防眩目成熟的商業化解決方案。為了解決投影儀眩目問題，技術上目前存在幾個解決方案。中國發明專利「保護演講人眼睛的智能視頻投影系統」(公開號CN101872329A)公開了一種通過採集監控視頻， 並檢測講演人眼位置的防眩目方法。另一個技術方案是由中國發明專利「具有投影控制功能的裝置及控制方法、電腦、 投影儀」(授權公告號CN 101452193B)則公開了一種通過仿射處理投影儀投射區域的實際環境圖像，並和原始待投影圖像進行比對，從而確定講演人所在位置，以此採取防眩目處理後消除投影過程中投影光線對講演人眼睛的影響。以上兩種方式是目前所能檢索到的兩種思路，但是都存在缺陷。對於人眼檢測方法，由於在檢測到人眼位置之前，投影儀投射出的是帶有目標文字、圖案的圖像，這些圖像會直接疊加在講演人臉部，眾所周知目前採用計算機圖像處理算法檢測、跟蹤人臉的技術對人臉圖像的要求非常高，一般都是通過比較人臉膚色、特徵等信息才能滿足一定的準確率，而在投影儀高光疊加目標文字、圖案信息之後，使得人臉檢測和跟蹤更加困難。而對於仿射比對方法，首先要保證圖像採集模塊安裝的位置非常接近投影儀幕布，否則採集到的圖像中不僅有講演人的陰影圖像，而且還有講演人自身的圖像，在這麼複雜的實際環境中，比對原始待投影圖像非常困難，比對所獲得的結果也無法直接用於防眩目處理。由此可見，上述兩種技術方案，不僅處理難度大，而且計算複雜度高，性能不穩定， 本發明公開一種新型的區分投影儀前方講演人圖像、及其在幕布上投射的陰影圖像位置， 進而估算講演人相對位置，控制投影儀不對講演人，尤其是眼部進行照射的防眩目方法，具有可實現性好，處理簡便，算法複雜度低等優點，可廣泛應用於投影儀生產製造領域。
發明內容
本發明的目的在於提供一種投影儀防眩目方法，講演人在投影儀前、或幕布前進行指示內容時，進入投影儀照射區域，容易被投影儀的高強光線照射，損傷眼睛，因此本發明通過對講演人遮擋內容的陰影部分修改成黑色，降低投影儀照射人眼的光線強度，以此實現防眩目功能。防眩目的技術難點在於怎樣通過圖像識別方法識別人眼位置，以及怎樣動態跟蹤人眼位置。為了達到上述技術目標，本發明採用安裝在投影儀機體上的CCD視頻採集模塊獲取投影儀前方講演人圖像，以及其在幕布上的陰影。通過區分投影儀前方講演人圖像、及其在幕布上投射的陰影位置，進而估算講演人相對位置，以實現陰影圖像摳除算法。事實上，CCD視頻採集模塊獲得的圖像內容很複雜，包含講演人圖像、陰影、全場投射內容區域，以及幕布外圍的非內容區域。因此需要對上述圖像內容進行區分。本發明所採用技術方案的流程如下步驟一、圖像識別流程(1)獲取背景圖像由於全場投射內容區域一般變化較少，幕布外圍的非內容區域同樣變化較少，因此可以視為背景圖像，通過採用反覆疊加多幀視頻圖像可以獲得平滑過濾後的背景圖像；(2)分割獲得全場投射內容區域由於全場投射內容區域亮度高，而幕布外圍的非內容區域往往亮度較小，因此可以通過計算背景圖像亮度梯度圖分割出全場投射內容區域的矩形區域；(3)識別陰影一般情況下，幕布上的陰影比較容易檢測，通過設置亮度閾值，直接可以區分出陰影的區域；(4)檢測講演人圖像區域通過和背景圖像作差運算，可以大致區分出講演人圖像區域；步驟二、定位流程(1)計算人像-陰影邊沿間距由於講演人圖像及其陰影很有可能在CXD視頻採集模塊成像上疊加在一起，因此只能通過計算相應邊沿的平均間距，獲得兩者的偏離；(2)計算人像-陰影整體寬度將分割得到的講演人圖像及其陰影的整體區域檢測出來，獲得兩者的整體寬度；(3)計算人像-投射場邊沿間距計算講演人圖像和全場投射內容區域相鄰邊沿的間隔距離；(4)計算比例假設投影儀相對於幕布是平行的，即使達不到這樣的要求，在正常使用的情況下， 投影儀的傾斜也是可以忽略不計，由人像-陰影邊沿間距、講演人至幕布距離和講演人至投影儀距離、CCD模塊與燈泡間距之間形成了兩個相似三角形，根據相似三角形的定理，可以計算得到人像-陰影邊沿間距、人像-陰影整體寬度、人像-投射場邊沿間距分別對應的投射內容的位置；(5)陰影圖像摳除對講演人圖像、陰影在投射內容的相對區域填充黑色，雖然投影儀是採用高亮燈泡照射投射內容之後，在幕布上形成影像的，因此即使投射黑色內容，也還是有投射光線的，但是投射光線強度大為下降，經過弱化之後的投射光線對講演人眼睛不造成強光損害。
本發明的有益技術效果在於採用在投影儀機內安裝CCD視頻採集模塊的方法使得圖像處理和數據通信更加便捷，投影儀安裝方便，不需要大範圍布線安裝，實現即開即用的技術效果，另外，採用區分投影儀前方講演人圖像、及其在幕布上投射的陰影位置，進而估算講演人相對位置，可以實現快速定位，並且當講演人的位置發生變化之後，其在幕布上的陰影位置也發生變化，兩者的邊沿位置馬上發生改變，從而觸發新的定位運算，不存在滯留多塊陰影的缺點，算法簡潔，具有操作簡單、硬體系統要求低、成本低、適用面廣泛等優點，具有良好的經濟效益和市場前景。
圖1是本發明一種基於陰影圖像摳除算法的防眩目方法的成像結構圖；圖2是本發明一種基於陰影圖像摳除算法的防眩目方法的投影儀結構圖；圖3是本發明一種基於陰影圖像摳除算法的防眩目方法的工作原理圖。
具體實施例方式參考附圖，下面對本發明進行詳細描述。如圖1所示，本發明常見的成像結構包括投影儀(100)、燈泡(101)、CXD視頻採集模塊(102)、講演人(103)、幕布(104)、陰影(10 。其中CCD視頻採集模塊(10 安裝在投影儀機體上。如圖2所示，投影儀(100)所包含的部件燈泡(101)和CXD視頻採集模塊(102) 安裝在同一個工作面上，且兩者中心之間的C⑶模塊與燈泡間距d(200)已知。如圖3所示，講演人(103)擋在幕布前方，進入了全場投射內容區域(301)的範圍，因此投影儀(100)的燈泡(101)將其在幕布(104)上留下了陰影(105)；而從投影儀(100)的CCD視頻採集模塊(102)的視角看，講演人圖像(300)同樣 「投射」在幕布(104)上，並且和陰影(105)形成了部分疊加，實際上，圖中陰影(105)和講演人圖像(300)應該和幕布(104)處於同一平面，為了示意清楚，圖中前後錯開標出；因此檢測得到人像-陰影邊沿間距s (302)、人像-陰影整體寬度t (303)、人像-投射場邊沿間距P (304)就確定了其在幕布上的相對位置；人像-陰影邊沿間距s (302)、講演人至幕布距離rl (305)和CXD模塊與燈泡間距 d (200)、講演人至投影儀距離r2 (306)形成的兩個相似三角形，可以計算得到人像_陰影邊沿間距s (302)、人像-陰影整體寬度t (303)、人像-投射場邊沿間距ρ (304)分別對應的投射內容的位置，以此達到陰影圖像摳除的目的；可以看到，當講演人(103)的位置發生移動之後，其在幕布(104)的陰影(105)馬上發生變化，因此觸發新的定位，這樣的方法跟蹤性好，不存在幕布(104)上滯留多塊陰影的缺點。
權利要求
1. 一種基於陰影圖像摳除算法的防眩目方法，採用安裝在投影儀機體上的CCD視頻採集模塊獲取投影儀前方講演人圖像，以及其在幕布上的陰影，其技術特徵在於通過區分投影儀前方講演人圖像、及其在幕布上投射的陰影位置，進而估算講演人相對位置，以實現陰影圖像摳除算法，具體實現步驟包括步驟一、圖像識別流程(1)獲取背景圖像由於全場投射內容區域一般變化較少，幕布外圍的非內容區域同樣變化較少，因此可以視為背景圖像，通過採用反覆疊加多幀視頻圖像可以獲得平滑過濾後的背景圖像；(2)分割獲得全場投射內容區域由於全場投射內容區域亮度高，而幕布外圍的非內容區域往往亮度較小，因此可以通過計算背景圖像亮度梯度圖分割出全場投射內容區域的矩形區域；(3)識別陰影一般情況下，幕布上的陰影比較容易檢測，通過設置亮度閾值，直接可以區分出陰影的區域；(4)檢測講演人圖像區域通過和背景圖像作差運算，可以大致區分出講演人圖像區域；步驟二、定位流程(1)計算人像-陰影邊沿間距由於講演人圖像及其陰影很有可能在CCD視頻採集模塊成像上疊加在一起，因此只能通過計算相應邊沿的平均間距，獲得兩者的偏離；(2)計算人像-陰影整體寬度將分割得到的講演人圖像及其陰影的整體區域檢測出來，獲得兩者的整體寬度；(3)計算人像-投射場邊沿間距計算講演人圖像和全場投射內容區域相鄰邊沿的間隔距離；(4)計算比例假設投影儀相對於幕布是平行的，即使達不到這樣的要求，在正常使用的情況下，投影儀的傾斜也是可以忽略不計，由人像-陰影邊沿間距、講演人至幕布距離和講演人至投影儀距離、CCD模塊與燈泡間距之間形成了兩個相似三角形，根據相似三角形的定理，可以計算得到人像-陰影邊沿間距、人像-陰影整體寬度、人像-投射場邊沿間距分別對應的投射內容的位置；(5)陰影圖像摳除對講演人圖像、陰影在投射內容的相對區域填充黑色，雖然投影儀是採用高亮燈泡照射投射內容之後，在幕布上形成影像的，因此即使投射黑色內容，也還是有投射光線的，但是投射光線強度大為下降，經過弱化之後的投射光線對講演人眼睛不造成強光損害。
全文摘要
本發明公開了一種基於陰影圖像摳除算法的防眩目方法，採用安裝在投影儀機體上的CCD視頻採集模塊獲取投影儀前方講演人圖像，以及其在幕布上的陰影，通過區分投影儀前方講演人圖像、及其在幕布上投射的陰影位置，進而估算講演人相對位置，以實現陰影圖像摳除算法。圖像處理和數據通信便捷，安裝方便，實現即開即用的技術效果。當講演人的位置發生變化，其在幕布上的陰影位置也發生變化，兩者的邊沿位置馬上發生改變，從而觸發新的定位運算，不存在滯留多塊陰影的缺點。算法簡潔，具有操作簡單、硬體系統要求低、成本低、適用面廣泛等優點，具有良好的經濟效益和市場前景。
文檔編號G06K9/00GK102360424SQ20111032082
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者朱安定 申請人:浙江工商大學