視覺(jué)傳感器、圖像處理方法和裝置、視覺(jué)交互設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種視覺(jué)傳感器、圖像處理方法和裝 置、視覺(jué)交互設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 視覺(jué)信息對(duì)于智能行為的產(chǎn)生十分重要，人類大約有70%的信息是通過(guò)視覺(jué)方式 獲取的。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)能夠讓機(jī)器通過(guò)攝像頭如人眼般獲取外界信息，從而使機(jī)器具有 像人類視覺(jué)一樣的智能行為，具有廣大的應(yīng)用前景。但在現(xiàn)有的小型交互設(shè)備，如電動(dòng)玩具 中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的視覺(jué)傳感器的應(yīng)用并不多，原因在于：視覺(jué)信息的處理通常需要 較大的計(jì)算資源，如需要占用較大內(nèi)存、較高的處理器速度；另外，較大的計(jì)算資源同時(shí)導(dǎo) 致小型交互設(shè)備的功耗較大，從而導(dǎo)致小型交互設(shè)備的生產(chǎn)成本和使用成本過(guò)高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，一方面本發(fā)明提供一種視覺(jué)傳感器，包括：光學(xué)鏡頭、分辨率不高于第 一閾值的圖像采集芯片、微控制器；上述圖像采集芯片采集物體經(jīng)過(guò)上述光學(xué)鏡頭的光學(xué) 成像，輸出分辨率不高于上述第一閾值的低分辨率圖像，并將上述低分辨率圖像發(fā)送給上 述微控制器；上述微控制器對(duì)上述低分辨率圖像進(jìn)行分析，獲得識(shí)別信息，并將上述識(shí)別信 息發(fā)送給外部元件，以使得外部元件觸發(fā)對(duì)外響應(yīng)。
[0004] 可選的，上述第一閾值為96X96 ;并且，上述圖像采集芯片輸出的圖像的分辨率 不低于第二閾值，上述第二閾值小于上述第一閾值。
[0005] 可選的，上述微控制器包括用于存儲(chǔ)上述低分辨圖像的內(nèi)存和閃存；上述內(nèi)存不 大于32KB，上述閃存不大于256KB。
[0006] 可選的，本發(fā)明提供的視覺(jué)傳感器還包括：為上述圖像采集芯片和微控制器供電 的供電電路；上述供電電路至少為一個(gè)下述供電電路：鋰電池供電電路、干電池供電電路、 鈕扣電池供電電路、太陽(yáng)能供電電路；上述太陽(yáng)能供電電路具體包括：太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng) 能控制器和蓄電池。
[0007] 另一方面，本發(fā)明提供了一種圖像處理方法，應(yīng)用于上述任一上述的視覺(jué)傳感器， 上述方法包括：獲取分辨率不高于第一閾值的低分辨率圖像；采用預(yù)設(shè)算法對(duì)上述低分辨 率圖像進(jìn)行多尺度圖像分析，獲得識(shí)別信息；將上述識(shí)別信息傳送給外部元件，使得外部元 件根據(jù)上述識(shí)別信息觸發(fā)對(duì)外響應(yīng)。
[0008] 可選的，上述采用預(yù)設(shè)算法對(duì)上述低分辨率圖像進(jìn)行多尺度圖像分析，獲得識(shí)別 信息，包括：將圖像采集芯片獲取的原始低分辨率圖像進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理后的原始尺 寸圖像縮小為預(yù)設(shè)尺度級(jí)別的圖像；利用預(yù)置尺寸的檢測(cè)窗口逐步掃描上述預(yù)設(shè)尺度級(jí)別 的圖像，逐步緩存當(dāng)前檢測(cè)窗口所覆蓋的圖像行；從逐步緩存的圖像行中利用預(yù)設(shè)算法識(shí) 別目標(biāo)信息。
[0009] 可選的，上述獲得的識(shí)別信息至少包括一個(gè)下述識(shí)別信息：人臉檢測(cè)識(shí)別信息、人 臉識(shí)別?目息、表情識(shí)別?目息、物體跟蹤識(shí)別?目息、環(huán)境識(shí)別?目息；其中，上述人臉檢測(cè)識(shí)別?目 息，用于從上述低分辨率圖像中檢測(cè)出人臉信息；上述人臉識(shí)別信息，用于從上述低分辨率 圖像中檢測(cè)出人臉后進(jìn)一步識(shí)別目標(biāo)人臉；上述表情識(shí)別信息，用于從上述低分辨率圖像 中檢測(cè)出人臉后進(jìn)一步識(shí)別人臉的表情信息；上述物體跟蹤識(shí)別信息，用于從上述低分辨 率圖像中識(shí)別物體的方位信息；上述環(huán)境識(shí)別信息，用于從上述低分辨率圖像中識(shí)別環(huán)境 信息。
[0010] 對(duì)應(yīng)上述圖像處理方法，本發(fā)明還提供了一種圖像處理裝置，應(yīng)用于上述任一上 述的視覺(jué)傳感器中，包括：接收模塊，用于接收分辨率不高于第一閾值的低分辨率圖像；圖 像處理模塊，用于采用預(yù)設(shè)算法對(duì)上述低分辨率圖像進(jìn)行多尺度圖像分析，獲得識(shí)別信息； 發(fā)送模塊，用于將識(shí)別信息發(fā)送給外部元件，使得外部元件根據(jù)上述識(shí)別信息觸發(fā)對(duì)外響 應(yīng)。
[0011] 可選的，上述圖像處理模塊具體包括：預(yù)處理單元，用于將圖像采集芯片獲取的原 始低分辨率圖像進(jìn)行預(yù)處理；縮圖單元，用于將預(yù)處理后的原始尺寸圖像縮小為預(yù)設(shè)尺度 級(jí)別的圖像；掃描單元，用于利用預(yù)置尺寸的檢測(cè)窗口逐步掃描上述預(yù)設(shè)尺度級(jí)別的圖像， 逐步緩存當(dāng)前檢測(cè)窗口所覆蓋的圖像行；識(shí)別單元，用于從逐步緩存的圖像行中利用預(yù)設(shè) 算法識(shí)別目標(biāo)信息。
[0012] 此外，本發(fā)明還提供了一種視覺(jué)交互設(shè)備，包括：存儲(chǔ)裝置、上述任一上述的視覺(jué) 傳感器、驅(qū)動(dòng)裝置、至少一個(gè)下述受控設(shè)備：機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置、顯示設(shè)備、聲音播放器；上述存 儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)有控制參數(shù)庫(kù)，上述控制參數(shù)庫(kù)中存儲(chǔ)有各種識(shí)別信息對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)；上 述驅(qū)動(dòng)裝置用于根據(jù)所述視覺(jué)傳感器輸出的識(shí)別信息從所述控制參數(shù)庫(kù)中找到與所述識(shí) 別信息對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)，并根據(jù)所述控制參數(shù)驅(qū)動(dòng)所述受控設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)操作。
[0013] 本發(fā)明提供的視覺(jué)傳感器、圖像處理方法和裝置、視覺(jué)交互設(shè)備，通過(guò)采用低分辨 光學(xué)鏡頭實(shí)現(xiàn)物體成像，并采用低分辨率圖像采集卡采集物體的光學(xué)成像，輸出低分辨率 數(shù)字圖像，然后由微控制器采用預(yù)設(shè)算法進(jìn)行圖像識(shí)別。本發(fā)明實(shí)施例中采用低分辨率的 光學(xué)鏡頭進(jìn)行物體成像，圖像采集芯片采集的數(shù)字圖像的分辨率也不高，因此低分辨率圖 像所需存儲(chǔ)空間很小，可以直接放置在微控制器的片內(nèi)SRAM里，而不需要額外的片外存儲(chǔ) 芯片，因而減少了視覺(jué)傳感器的存儲(chǔ)空間需求和計(jì)算資源需求，進(jìn)而降低了視覺(jué)傳感器的 電路復(fù)雜度和耗電量；另外，由于本發(fā)明對(duì)產(chǎn)生物體成像的光學(xué)鏡頭的分辨率要求很低， 對(duì)采集物體成像的圖像采集卡的分辨率要求也不高，因而有效降低了視覺(jué)傳感器的生產(chǎn)成 本。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明視覺(jué)傳感器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015] 圖2-1是現(xiàn)有技術(shù)采集的高分辨率圖像；
[0016] 圖2-2是本發(fā)明采集的低分辨率圖像；
[0017] 圖2-3是本發(fā)明采集的用于人臉識(shí)別的原始圖像；
[0018] 圖3是本發(fā)明圖像處理方法實(shí)施例的流程圖；
[0019] 圖4是圖3中步驟32【具體實(shí)施方式】的流程圖；
[0020] 圖5是本發(fā)明米用逐步緩存方法的不意圖；
[0021] 圖6是本發(fā)明圖像處理裝置所在微控制器的一種硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖7是本發(fā)明圖像處理裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023] 圖8是本發(fā)明視覺(jué)交互設(shè)備實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本申請(qǐng)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0025] 本發(fā)明提供一種視覺(jué)傳感器，應(yīng)用于小型智能交互設(shè)備如智能交互玩具中，能夠 讓智能交互設(shè)備通過(guò)攝像頭如人眼般獲取外界信息，從而使設(shè)備具有像人類視覺(jué)一樣的智 能行為。
[0026] 參見(jiàn)圖1，示出了本發(fā)明視覺(jué)傳感器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，包括：光學(xué)鏡頭11、圖像 采集芯片12、微控制器13。
[0027] 其中，光學(xué)鏡頭11采用低分辨率光學(xué)鏡頭。經(jīng)過(guò)該低分辨率光學(xué)鏡頭的物體成像 直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后分辨率不高于第一閾值。
[0028] 圖像采集芯片12輸出數(shù)字圖像的分辨率不高于上述第一閾值。上述 第一閾值依據(jù)微控制器采用的圖像識(shí)別算法而定，若以CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）或CCD (Charge Coupled Device，電 荷藕合器件）像元特征表示上述數(shù)字圖像的分辨率，則上述第一閾值可以是96X96。即圖 像采集芯片12輸出的數(shù)字圖像的分辨率為不高于96X96的低分辨率圖像。
[0029] 進(jìn)一步地，上述圖像采集芯片12輸出圖像的分辨率不低于第二閾值，上述第二 閾值依據(jù)視覺(jué)傳感器不同功能實(shí)現(xiàn)所采用的預(yù)設(shè)算法而定，例如上述第二閾值可以是 32X32、12X12 等。
[0030] 微控制器13包含內(nèi)存和閃存。上述內(nèi)存和閃存用于存儲(chǔ)圖像采集芯片12輸出的 低分辨率圖像以及圖像處理過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。具體地，內(nèi)存也被稱為內(nèi)存儲(chǔ)器，用于在圖 像處理過(guò)程中暫時(shí)存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)。閃存是一種長(zhǎng)壽命的非易失性的存儲(chǔ)器即在斷 電情況下仍能保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，通常用于保存預(yù)置特征庫(kù)、設(shè)置信息等數(shù)據(jù)。
[0031] 由于圖像采集芯片12輸出數(shù)字圖像的分辨率很低，一般不高于96X96,對(duì)于一幅 分辨率為96X96的圖像，經(jīng)過(guò)處理后的灰度