基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像采集及跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤
目.O
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的目標(biāo)跟蹤裝置，采用攝像機(jī)捕捉現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，然后從現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景出剝離出目標(biāo)圖像，這需要復(fù)雜的算法計(jì)算且精度較低，并且受環(huán)境光源的影響較大，不適用于室內(nèi)環(huán)境的跟蹤。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0004]為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，包括:用于生成紅外標(biāo)志點(diǎn)的多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊，所述紅外標(biāo)識(shí)投射模塊放置于真實(shí)場(chǎng)景的物體上；用于采集真實(shí)場(chǎng)景圖像的圖像捕捉模塊；用于識(shí)別所述紅外標(biāo)志點(diǎn)并生成虛擬場(chǎng)景圖像的控制模塊;用于顯示所述真實(shí)場(chǎng)景圖像和所述虛擬場(chǎng)景圖像疊加繪制后圖像的視頻透過式頭盔顯示器，所述圖像捕捉模塊位于所述視頻透過式頭盔顯示器的上方，所述視頻透過式頭盔顯示器與所述圖像捕捉模塊和所述控制模塊相連，其中，所述視頻透過式頭盔顯示器由用戶佩戴在頭部，包括:頭部支架；用于跟蹤所述用戶的頭部位置的頭部傳感器，所述頭部傳感器安裝于所述頭部支架上；用于根據(jù)頭部位置信息和疊加繪制后的圖像對(duì)所述紅外標(biāo)志點(diǎn)對(duì)應(yīng)物體進(jìn)行跟蹤的控制芯片，所述控制芯片與所述頭部傳感器相連;用于顯示疊加繪制后的圖像的顯示單元，所述顯示單元與所述控制芯片相連，且位于所述頭部支架的前方。
[0006]進(jìn)一步，所述圖像捕捉模塊包括一個(gè)或多個(gè)攝像頭。
[0007]進(jìn)一步，所述控制模塊為個(gè)人計(jì)算機(jī)PC。
[0008]進(jìn)一步，所述顯示單元包括第一顯示屏和第二顯示屏，所述第一顯示屏和所述第二顯示屏分別位于所述用戶眼睛的前方。
[0009]進(jìn)一步，所述多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊分布于固定建筑物或移動(dòng)物體上。
[0010]進(jìn)一步，所述紅外標(biāo)識(shí)投射模塊為紅外LED光源。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，通過采用紅外投射的人工標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的方法，通過優(yōu)化標(biāo)志點(diǎn)形式、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方法得到亞像素級(jí)的跟蹤精度。利用紅外標(biāo)識(shí)投射模塊、圖像捕捉模塊、控制模塊和視頻透過式頭盔顯示器搭建大范圍高精度光電跟蹤系統(tǒng)，適用于室內(nèi)大范圍應(yīng)用環(huán)境條件下的多目標(biāo)精確定位和跟蹤，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性高、實(shí)時(shí)性好、魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0012]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0013]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
[0014]圖I為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的視頻透過式頭盔顯示器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0017]如圖I所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，包括：多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊I、圖像捕捉模塊2、控制模塊3和視頻透過式頭盔顯示器4。
[0018]具體地，多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊I放置于真實(shí)場(chǎng)景的物體上，用于生成紅外標(biāo)志點(diǎn)。
[0019]需要說明的是，多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊I可以而分布于固定建筑物或移動(dòng)物體上。其中，紅外標(biāo)識(shí)投射模塊I需要預(yù)先放置在環(huán)境中，可以放置在背景環(huán)境中，也可以放置在真實(shí)世界中可移動(dòng)的物體上。
[0020]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，紅外標(biāo)識(shí)投射模塊I可以為紅外LED光源。紅外標(biāo)識(shí)投射模塊I是由紅外LED陣列組成，優(yōu)點(diǎn)在于過濾掉可見光成分后，無關(guān)信息量減少，計(jì)算簡(jiǎn)單快捷，受環(huán)境光源的影響相對(duì)較小，適用于室內(nèi)大范圍應(yīng)用環(huán)境條件下的多目標(biāo)精確定位和跟蹤。
[0021]圖像捕捉模塊2可以采集真實(shí)場(chǎng)景圖像，位于視頻透過式頭盔顯示器4的上方。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，圖像捕捉模塊2可以包括一個(gè)或多個(gè)攝像頭。
[0022]控制模塊3與圖像捕捉模塊2相連，接收采集到的真實(shí)場(chǎng)景圖像，并對(duì)該真實(shí)場(chǎng)景圖像中的紅外標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，生成與真實(shí)場(chǎng)景圖像對(duì)應(yīng)的虛擬場(chǎng)景圖像。
[0023]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊3可以為個(gè)人計(jì)算機(jī)PC。
[0024]圖像捕捉模塊2采集真實(shí)場(chǎng)景的視頻圖像，與控制模塊3生成的虛擬場(chǎng)景的圖像結(jié)臺(tái)到一起，形成虛實(shí)結(jié)合后的視頻圖像后輸入到視頻透過式頭盔顯示器4上顯示。
[0025]視頻透過式頭盔顯示器4與圖像捕捉模塊2和控制模塊3相連，可以由用戶佩戴在頭部。視頻透過式頭盔顯示器4接收真實(shí)場(chǎng)景圖像、虛擬場(chǎng)景圖像及識(shí)別出的紅外標(biāo)志點(diǎn)的位置，對(duì)真實(shí)場(chǎng)景圖像和虛擬場(chǎng)景圖像進(jìn)行疊加繪制及圖像增強(qiáng)，然后將疊加繪制和圖像增強(qiáng)后的圖像顯示給用戶。
[0026]如圖2所示，視頻透過式頭盔顯示器4包括:頭部支架41、頭部傳感器42、控制芯片(未示出）和顯示單元43。
[0027]具體地，頭部傳感器安裝于頭部支架41上，能夠隨著用戶的方位變化而移動(dòng)，可以跟蹤用戶的頭部位置，并將頭部位置信息發(fā)送至控制芯片，使控制芯片能夠根據(jù)觀察者當(dāng)前視場(chǎng)來將虛擬模型繪制到正確的位置上。這樣觀察者就可以一邊觀察虛實(shí)結(jié)合的場(chǎng)景一邊操作，而不需要去看固定位置的顯示器，使得觀察和操作更加方便，真實(shí)感更強(qiáng)。
[0028]控制芯片與頭部傳感器相連，對(duì)真實(shí)場(chǎng)景圖像和虛擬場(chǎng)景圖像進(jìn)行疊加繪制及圖像增強(qiáng)，根據(jù)頭部位置信息和疊加繪制及圖像增強(qiáng)后的圖像對(duì)紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)物體進(jìn)行跟蹤。采用基于紅外標(biāo)志點(diǎn)的空間編碼識(shí)別作為位置估計(jì)的基礎(chǔ)，利用控制模塊3的基于視覺識(shí)別及處理方法實(shí)時(shí)識(shí)別出這些標(biāo)志點(diǎn)，并發(fā)送至控制芯片。由控制芯片計(jì)算用戶頭部相對(duì)于這一物體的位置和方向，并據(jù)此確定虛擬物體所應(yīng)該放置的位置和方向。
[0029]顯示單元43與控制芯片相連，且位于頭部支架41的前方，顯示疊加繪制后的圖像。其中，顯示單元43包括第一顯示屏和第二顯示屏，該第一顯示屏和第二顯示屏分別位于用戶眼睛的前方。透過式頭盔顯示器與封閉式頭盔顯示器不同，它可以讓用戶看到周圍真實(shí)環(huán)境，同時(shí)又能看到疊加在上面的虛擬物體。即，可以讓觀察者直接看到真實(shí)場(chǎng)景，系統(tǒng)將虛擬的圖片同時(shí)顯示到顯示器上，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，通過采用紅外投射的人工標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的方法，通過優(yōu)化標(biāo)志點(diǎn)形式、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方法得到亞像素級(jí)的跟蹤精度。利用紅外標(biāo)識(shí)投射模塊、圖像捕捉模塊、控制模塊和視頻透過式頭盔顯示器搭建大范圍高精度光電跟蹤系統(tǒng)，適用于室內(nèi)大范圍應(yīng)用環(huán)境條件下的多目標(biāo)精確定位和跟蹤，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性高、實(shí)時(shí)性好、魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0031]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0032]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，其特征在于，包括： 用于生成紅外標(biāo)志點(diǎn)的多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊，所述多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊放置于真實(shí)場(chǎng)景的物體上； 用于采集真實(shí)場(chǎng)景圖像的圖像捕捉模塊； 用于識(shí)別所述紅外標(biāo)志點(diǎn)并生成虛擬場(chǎng)景圖像的控制模塊； 用于顯示所述真實(shí)場(chǎng)景圖像和所述虛擬場(chǎng)景圖像疊加繪制后圖像的視頻透過式頭盔顯示器，所述圖像捕捉模塊位于所述視頻透過式頭盔顯示器的上方，所述視頻透過式頭盔顯示器與所述圖像捕捉模塊和所述控制模塊相連，其中，所述視頻透過式頭盔顯示器由用戶佩戴在頭部，包括： 頭部支架； 用于跟蹤所述用戶的頭部位置的頭部傳感器，所述頭部傳感器安裝于所述頭部支架上； 用于根據(jù)頭部位置信息和疊加繪制后的圖像對(duì)所述紅外標(biāo)志點(diǎn)對(duì)應(yīng)物體進(jìn)行跟蹤的控制芯片，所述控制芯片與所述頭部傳感器相連； 用于顯示疊加繪制后的圖像的顯示單元，所述顯示單元與所述控制芯片相連，且位于所述頭部支架的前方。2.如權(quán)利要求I所述的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，其特征在于，所述圖像捕捉模塊包括一個(gè)或多個(gè)攝像頭。3.如權(quán)利要求I所述的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，其特征在于，所述控制模塊為個(gè)人計(jì)算機(jī)PC。4.如權(quán)利要求I所述的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，其特征在于，所述顯示單元包括第一顯示屏和第二顯示屏，所述第一顯示屏和所述第二顯示屏分別位于所述用戶眼睛的前方。5.如權(quán)利要求I所述的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，其特征在于，所述多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)投射模塊分布于固定建筑物或移動(dòng)物體上。6.如權(quán)利要求I或5所述的基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，其特征在于，所述紅外標(biāo)識(shí)投射模塊為紅外LED光源。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種基于紅外標(biāo)識(shí)點(diǎn)的跟蹤裝置，包括：紅外標(biāo)識(shí)投射模塊放置于真實(shí)場(chǎng)景的物體上圖像捕捉模塊、控制模塊和視頻透過式頭盔顯示器，圖像捕捉模塊位于視頻透過式頭盔顯示器的上方，視頻透過式頭盔顯示器與圖像捕捉模塊和控制模塊相連，其中，視頻透過式頭盔顯示器由用戶佩戴在頭部，包括：頭部支架、頭部傳感器、控制芯片和顯示單元，顯示單元與控制芯片相連，且位于頭部支架的前方。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性高、實(shí)時(shí)性好、魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【IPC分類】G06T7/20
【公開號(hào)】CN205158454
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520972373
【發(fā)明人】劉鳳柱
【申請(qǐng)人】天津海絲威爾科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日