主動式紅外動作識別方法
2023-12-10 00:36:36 1
專利名稱：主動式紅外動作識別方法
主動式紅外動作識別方法本發明屬於計算機圖像處理技術領域，涉及一種主動式紅外動作識別方法。 [背景技術]基於紅外的圖像識別是當前研究的重要方向之一，在智能監控、運動分析等領域有著廣泛的應用前景。目前，已經出現了多種多樣的紅外識別方法及設備。中國專利申請號200810052181. 7公開了一種基於紅外熱成像的步態特徵提取方法和步態識別方法；中國專利申請號008140M. 3公開了一種使用近紅外光譜學非侵入驗證個人身份的方法和設備，通過近紅外輻射照射得到近紅外細胞組織光譜，其與在譜資料庫中表明的身份的多個光譜之間的相似性被確定，以及根據相似程度而被身份驗證，或不被驗證；中國專利申請號 200310109070公開了一種紅外目標檢測跟蹤與識別系統，主要是利用紅外技術獲取圖像信息，並通過數位訊號處理器DSP板卡對目標進行跟蹤和識別。以上幾種識別方法儘管有效， 但各自均存在一定的局限性，如步態特徵提取方法和步態識別計算複雜性比較高，處理起來也比較困難。本發明要解決的技術問題是提供一種主動式紅外動作識別方法，降低動作識別系統的複雜程度，提高動作識別系統的穩定性和抗幹擾性。本發明要解決的另一個技術問題是提供一種主動式紅外動作識別裝置。對於主動式紅外動作識別方法，本發明採用的技術方案是，一種主動式紅外動作識別方法，包括以下步驟(1)沿X方向設置雙鏡頭，雙鏡頭間隔設定的距離，雙鏡頭前方分別設有濾光片， 沿Y方向將紅外光源綁定在被測目標上；X方向與Y方向相互垂直；Z方向與X方向和Y方向構成三維直角坐標系；(2)位於Y方向的紅外光源主動發出紅外光；(3)紅外光經濾光片過濾後，只保留特定波長的紅外光，消除了環境光對識別效果的影響；(4)雙鏡頭對濾光識別成像；(5)像落在CMOS傳感器上，轉變成數位訊號；(6)FPGA模塊對兩組CMOS傳感器進行控制，並使兩者成像同步；(7)DSP模塊對由CMOS傳感器送過來的圖像進行處理；(S)DSP模塊對獲得的紅外光圖像數據傳送至上位機系統；(9)綜合處理紅外光的周期數據，即可得到紅外光源的空間位置、運動的速度、位移和加速度等信息數據；採用相同方法，通過在被測目標的其它部位上綁定的紅外光源，獲得其它部位的速度、位移、加速度等運動信息數據，經綜合處理後從而得到被測目標的整體動作信息。
作為優選，主動式紅外動作識別方法為被動接受來自紅外發光點發出的紅外光， 主動識別紅外光信號並發送出去。對於主動式紅外動作識別裝置，本發明採用的技術方案是，一種主動式紅外動作識別裝置，包括動作檢測裝置和紅外發光點。作為優選，紅外發光點由紅外LED，反光鏡和毛玻璃構成；毛玻璃置於紅外LED前面，反光鏡為半圓形鏡面，置於紅外LED的後方。作為優選，動作檢測裝置包括第一成像機構、第二成像機構、FPGA模塊、DSP模塊和上位機；第一成像機構包括第一鏡頭、第一濾光片和第一 CMOS傳感器，其中第一濾光片置於第一鏡頭前面，第一 CMOS傳感器位於第一鏡頭後方；第二成像機構包括第二鏡頭、第二濾光片和第二 CMOS傳感器，其中第二濾光片置於第二鏡頭前面，第二 CMOS傳感器位於第二鏡頭後方；第一 CMOS傳感器和第二 CMOS傳感器分別連接到FPGA模塊，FPGA模塊與DSP 模塊連接，DSP模塊連接至上位機作為優選，紅外LED是紅外發光點的光源。本發明的有益效果是提供一種主動式紅外動作識別方法及其裝置，其方法是主動響應，被動接收，主動識別。系統採用的坐標系是靜止坐標系，所有的運動參數都是同一個坐標系，因此，運動參數的計算速度快，大大縮減了系統處理的工作量，有利於系統的快速響應，適合廣泛應用於大型設備等的智能監控、運動分析等多個領域。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖1為本發明實施例的紅外發光點結構示意圖。圖2為本發明實施例的動作檢測裝置結構示意圖。圖3為本發明實施例所採用的靜態坐標系。圖1和圖2中，1-紅外LED，2_毛玻璃，3-反光鏡，4-紅外發光點，5-右濾光片， 6-右鏡頭，7-右CMOS傳感器，8-左濾光片，9-左鏡頭，10-左CMOS傳感器，Il-FPGA模塊， 12-DSP 模塊。主動式紅外動作識別裝置由紅外發光點和動作檢測裝置組成。圖1為紅外發光點4，是由紅外LED1，反光鏡3和毛玻璃2組成。紅外LEDl為紅外光源，內置在紅外發光點4的中間。反光鏡3為半圓弧形狀，置於紅外LED的後方，其作用是為了提高光源的利用率。毛玻璃2置於紅外LED的前面，其作用是將由紅外LEDl發射或反光鏡3反射的直射光變成散射光，增加紅外光的可接收區域。如圖2所示，動作檢測裝置包括右成像機構、左成像機構、FPGA IUDSP 12和上位機。在右成像機構中，右濾光片5置於右鏡頭6前面，右CMOS傳感器7置於右鏡頭6後方， 右CMOS傳感器7與FPGA模塊8連接；同樣在左成像機構中，左濾光片8置於右鏡頭9前面，右CMOS傳感器10置於右鏡頭9後方，右CMOS傳感器10與FPGA模塊8連接；FPGA模塊11與DSP模塊12相連接，DSP模塊12連接至上位機。
左成像機構與右成像機構並列安置，相距2D。如圖3所示，主動式紅外動作識別方法的具體做法如下將紅外發光點4固定於被測目標的某識別部位，位置為(X，y，ζ)。設置左成像機構透鏡的中心位置是(_D，0，0)，左成像機構透鏡的中心位置是(D， 0,0)，間距為2D，目標在左右兩個圖像上的成像點(落在左右CMOS傳感器上)位置分別是 (xl，-L, zl)和(xr，-L, zr)。其中，xl、xr、zl、zr的確定是由CMOS傳感器所獲得的成像信號的位置經過坐標變化而得首先CMOS傳感器其在透鏡後面，位於裝置靜態坐標系的y =-L的xz平面內；CMOS傳感器可以計算出在其自身坐標系內的成像點位置；再根據CMOS 在裝置坐標系內的位置進行坐標轉換即可得到xl、xr、zl、zr。CMOS傳感器將圖像轉化為數位訊號。經FPGA模塊同步後傳送給DSP模塊，DSP模塊再將獲得的紅外光圖像數據傳送至上位機系統。根據光學幾何的原理
權利要求
1.一種主動式紅外動作識別方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)沿X方向設置第一鏡頭和第二鏡頭，第一鏡頭與第二鏡頭間隔設定的距離，第一鏡頭與第二鏡頭的前方均分別設有濾光片，沿Y方向將紅外光源綁定在被測目標上；X方向與 Y方向相互垂直；X方向和Y方向構成包括Z方向的三維直角坐標系；(2)位於Y方向的紅外光源主動發出紅外光；(3)紅外光經濾光片過濾後，只保留特定波長的紅外光，消除了環境光對識別效果的影響；(4)第一鏡頭與第二鏡頭對濾光識別成像；(5)像落在CMOS傳感器上，轉變成數位訊號；(6)FPGA模塊對兩組CMOS傳感器進行控制，並使兩者成像同步；(7)DSP模塊對由CMOS傳感器送過來的圖像進行處理；(S)DSP模塊對獲得的紅外光圖像數據傳送至上位機系統；(9)綜合處理紅外光的周期數據，即可得到紅外光源的空間位置、運動的速度、位移和加速度等信息數據；採用相同方法，通過在被測目標的其它部位上綁定的紅外光源，獲得其它部位的速度、位移、加速度等運動信息數據，經綜合處理後從而得到被測目標的整體動作 fn息ο
2.根據權利要求1所述的主動式紅外動作識別方法，其特徵在於，所述主動式紅外動作識別方法為被動接受來自紅外光源發出的紅外光，主動識別紅外光信號並發送出去。
3.—種主動式紅外動作識別裝置，其特徵在於，包括動作檢測裝置和紅外發光點。
4.根據權利要求3所述的主動式紅外動作識別裝置，其特徵在於，所述紅外發光點由紅外LED，反光鏡和毛玻璃構成；所述毛玻璃置於紅外LED前面，反光鏡為半圓形鏡面，置於紅外LED的後方。
5.根據權利要求3所述的主動式紅外動作識別裝置，其特徵在於，所述的動作檢測裝置包括第一成像機構、第二成像機構、FPGA模塊、DSP模塊和上位機；所述第一成像機構包括第一鏡頭、第一濾光片和第一 CMOS傳感器，其中第一濾光片置於第一鏡頭前面，第一 CMOS傳感器位於第一鏡頭後方；所述第二成像機構包括第二鏡頭、第二濾光片和第二 CMOS 傳感器，其中第二濾光片置於第二鏡頭前面，第二 CMOS傳感器位於第二鏡頭後方；第一 CMOS傳感器和第二 CMOS傳感器分別連接到FPGA模塊，FPGA模塊與DSP模塊連接，DSP模塊連接至上位機。
6.根據權利要求4所述的主動式紅外動作識別裝置，其特徵在於，所述的紅外LED是紅外發光點的光源。
全文摘要
本發明公開了主動式紅外動作識別方法和裝置。其在被測目標上綁定點光源發射紅外線，用雙鏡頭採集紅外圖像並對圖像數據進行處理，系統採用的坐標系是靜止坐標系，所有的運動參數都是同一個坐標系，因此，運動參數的計算速度快，大大縮減了系統處理的工作量，有利於系統的快速響應，適合廣泛應用於大型設備等的智能監控、運動分析等多個領域。
文檔編號G01P3/68GK102435142SQ20111033037
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者劉思楊, 張軍, 牛濤, 王略志, 陳擁權 申請人:合肥寰景信息技術有限公司