專利名稱：激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理，更具體地涉及激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前有一些與計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離交互的系統(tǒng)和方法，它們的目的是為了使用戶更有效地進(jìn)行如基于計(jì)算機(jī)和投影儀的演示等活動(dòng)。這些系統(tǒng)和方法采用了多種技術(shù)如超聲波、紅外等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離交互的解決方案。在演講或會(huì)議環(huán)境下，激光筆被廣泛應(yīng)用于指向投影區(qū)域的特定部分。由于激光筆的流行性和低成本，一些遠(yuǎn)距離計(jì)算機(jī)交互系統(tǒng)和方法采用激光筆和攝像頭實(shí)現(xiàn)，它們通過以下方法為用戶提供遠(yuǎn)距離激光筆操作從攝像頭捕捉到的屏幕圖像中檢測(cè)激光點(diǎn)/ 區(qū)域，進(jìn)而模擬計(jì)算機(jī)鍵盤/鼠標(biāo)控制操作。為了能夠使用激光筆與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，已經(jīng)提出了激光點(diǎn)追蹤裝置來檢測(cè)激光點(diǎn)的位置并用來操作計(jì)算機(jī)。US專利6275214 Bl描述了一種交互策略檢測(cè)激光點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)屬性；任何一個(gè)或多個(gè)屬性可以被結(jié)合使用從而生成對(duì)計(jì)算機(jī)的正確指令。這些屬性可能包括強(qiáng)度、色彩、形狀、大小、移動(dòng)方式和位置。US專利2008/(^66253 Al描述了一種多邊形匹配的激光點(diǎn)檢測(cè)和跟蹤方法預(yù)定義參數(shù)化的激光多邊形；把多邊形和圖像數(shù)據(jù)中每一個(gè)圖形對(duì)象的輪廓進(jìn)行匹配；檢查匹配得到的多邊形是否滿足預(yù)定義參數(shù)，如滿足則為候選激光多邊形。文章 Laser pointer interaction，Dan R· Olsen Jr.，Travis Nielsen， Proceedingsof Association for Computing Machinery Computer Human InteractionConference Human Factors in Computing Systems. Seattle，WA, USA 2001 17 22描述了在使用卷積濾波器的情況下，最亮的紅色光點(diǎn)被檢測(cè)為激光點(diǎn)。文章 LumiPoint :Multi_user Laser-based interaction on Large Tiled Displays, James Davis and Xing Chen,Displays, Vol. 23-5,Elsevier Science 2002 描述了使用亮度閾值進(jìn)行預(yù)處理，然后使用下采樣和預(yù)測(cè)加快檢測(cè)速度，同時(shí)包含筆劃服務(wù)器進(jìn)行點(diǎn)位置估計(jì)。 文章 Laser Actuated Presentation System, AtulChowdhary, Vivek Agrawal, Subhajit Karmakar，Sandip Sarkar, CoRRabs/0911. 5404 :2009 描述了使用帶紅色濾鏡的 RGB 攝像頭捕捉激光點(diǎn)，然后使用RGB的Blue層作為閾值屬性。在現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)論文/專利基于假定條件如“激光點(diǎn)/區(qū)域最亮”或“激光點(diǎn)/區(qū)域最紅或最綠”等對(duì)圖像進(jìn)行亮度或顏色屬性過濾從來實(shí)現(xiàn)激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)，另外有一些論文/專利使用其他方法如形狀匹配、軌跡預(yù)測(cè)等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)。 此外，在硬件設(shè)備方面，某些論文/專利使用特定攝像頭或額外濾鏡，從而減少外部環(huán)境干擾。理論上作為一個(gè)開環(huán)(Open Loop)問題，激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法不可能達(dá)到100% 的檢測(cè)率。攝像頭捕捉到的幀圖像中的某些物體可能會(huì)干擾激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)，即便使用特定的硬件設(shè)備類似的環(huán)境干擾也不能被有效消除。另外，根據(jù)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)，在不同環(huán)境條件下，所捕捉到的激光點(diǎn)/區(qū)域有不同的屬性值表現(xiàn)；即便在相同環(huán)境條件，激光點(diǎn)/區(qū)域并不具備如前所述的固定屬性值特征，例如在某些情況下，干擾點(diǎn)/區(qū)域表現(xiàn)得比激光點(diǎn)/ 區(qū)域更亮、更紅或更綠。對(duì)于有干擾點(diǎn)/區(qū)域的幀圖像，作了激光點(diǎn)/區(qū)域?qū)傩约俣ǖ囊延姓撐?專利中的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出了本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法，可以包括以下步驟 獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域；計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值；以及確定具備最小特征偏移值的候選激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域。該激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法還可以包括基于所確定的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征信息更新標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。所述從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域可以包括以預(yù)定特征閾值對(duì)幀圖像進(jìn)行過濾以得到候選的激光點(diǎn)/區(qū)域。該激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法還可以包括預(yù)先定義彼此不交疊的預(yù)定數(shù)目個(gè)激光點(diǎn) /區(qū)域類型；所述獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值包括，分別獲取該預(yù)定數(shù)目個(gè)類型的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；所述從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)區(qū)域包括，利用與該預(yù)定數(shù)目個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型中的每種類型相關(guān)聯(lián)的特征閾值，產(chǎn)生被劃分到預(yù)定數(shù)目個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型中的候選的激光點(diǎn)/區(qū)域；所述計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值包括，計(jì)算該候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于與該候選的激光點(diǎn)/區(qū)域所屬的類型對(duì)應(yīng)的類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值；所述確定具備最小特征偏移值的激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域包括，將被劃分到一個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型中的所有候選的激光點(diǎn)/區(qū)域中的具備最小特征偏移值的候選激光點(diǎn)/ 區(qū)域確定作為該類型的激光點(diǎn)/區(qū)域。所述獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值可以包括下述操作中的至少一種將標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值確定為預(yù)定的固定值；對(duì)每種激光點(diǎn)/區(qū)域類型，將啟動(dòng)所述激光點(diǎn)/ 區(qū)域檢測(cè)方法后的包含相應(yīng)類型激光點(diǎn)/區(qū)域的頭幾幀圖像視為初始數(shù)據(jù)，基于此初始數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到該類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；從已經(jīng)預(yù)先針對(duì)每種激光點(diǎn)/區(qū)域類型基于大量初始數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到的每種類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值中，獲取該類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。所述預(yù)定特征閾值可以包括各個(gè)色彩屬性閾值中的一個(gè)或多個(gè)。特征可以包括以下一項(xiàng)或多項(xiàng)色彩；大小和形狀；以及位置和移動(dòng)軌跡。計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值可以包括基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的色彩特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的色彩特征值計(jì)算色彩特征偏移值；基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的大小和形狀特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的大小和形狀特征值計(jì)算大小和形狀特征偏移值；基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的位置和移動(dòng)軌跡特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的位置和移動(dòng)軌跡特征值計(jì)算位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值；為色彩、大小和形狀、位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值分別設(shè)置加權(quán)因子；候選激光點(diǎn)/區(qū)域的特征偏移值為以下三個(gè)值之和色彩特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子，大小和形狀特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子，位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子。此外，如果候選激光點(diǎn)/區(qū)域滿足以下條件中的任一個(gè)，則可以將其視為干擾點(diǎn)/ 區(qū)域，并丟棄預(yù)定特征屬性值不符合預(yù)定值或預(yù)定范圍；色彩特征偏移值不符合預(yù)定值； 大小和形狀特征偏移值不符合預(yù)定值；位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值不符合預(yù)定值；以及該候選激光點(diǎn)/區(qū)域的特征偏移值不符合特定值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)裝置，可以包括標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值獲取部件，用于獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；候選激光點(diǎn)/區(qū)域產(chǎn)生部件，用于從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域；偏移值計(jì)算部件，用于計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值；激光點(diǎn)/區(qū)域確定部件， 用于確定具備最小特征偏移值的候選激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域。本激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法和裝置可以支持多類型激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)，具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法的整體流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的激光點(diǎn)/區(qū)域的類型定義、特征定義以及標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值初始化所需的元素的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的支持多類型激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)的方法的流程圖；圖5顯示以下激光點(diǎn)/區(qū)域?qū)傩缘木唧w實(shí)例色彩分布信息、大小和形狀信息、位置和移動(dòng)軌跡信息；圖6和圖7分別顯示激光點(diǎn)/區(qū)域類型定義的兩個(gè)具體實(shí)例；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光點(diǎn)檢測(cè)裝置的示意性框圖；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可以實(shí)踐本發(fā)明的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。在具體描述之前，首先總體介紹一下本發(fā)明的思想本發(fā)明闡明了一種可以支持多類型激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)的方法，該方法旨在增加環(huán)境適應(yīng)性和減少有干擾點(diǎn)情況下的錯(cuò)誤檢測(cè)率。此方法基于以下假定跟干擾點(diǎn)/區(qū)域相比，激光點(diǎn)/區(qū)域表現(xiàn)得更像“激光點(diǎn) /區(qū)域”(稱為標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域)；在相同環(huán)境下，激光點(diǎn)/區(qū)域?qū)傩员憩F(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。首先，定義或估計(jì)各類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值以便作下一步檢測(cè)，例如，在系統(tǒng)啟動(dòng)后的僅包含某一類型激光點(diǎn)/區(qū)域的頭幾幀圖像可被視為初始數(shù)據(jù)集，基于此數(shù)據(jù)集可訓(xùn)練或估計(jì)得到標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值。然后，對(duì)每幀需要被檢測(cè)的圖像首先進(jìn)行預(yù)處理， 例如用某些特定閾值如亮度閾值對(duì)圖像進(jìn)行過濾，產(chǎn)生候選激光點(diǎn)/區(qū)域(類型被區(qū)分)；其次，依照已估的某類標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值，為相應(yīng)類別的每一產(chǎn)生的激光點(diǎn)/區(qū)域計(jì)算特征偏移值；第三，對(duì)每一激光點(diǎn)/區(qū)域類型，具有最小特征偏移值的光點(diǎn)/區(qū)域被檢測(cè)為這一類型的激光點(diǎn)/區(qū)域。另外，還可以更新或合并檢測(cè)到的激光點(diǎn)/區(qū)域特征信息到相應(yīng)類別已估的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值，以便用于下一幀圖像的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法100的整體流程圖。如圖1所示，激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法100可以包括標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值獲取步驟SllO ；候選的激光點(diǎn)/區(qū)域生成步驟S120 ；偏移值計(jì)算步驟S130 ；激光點(diǎn)/區(qū)域確定步驟S140。在步驟S110，獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。本文的激光點(diǎn)/區(qū)域是指圖像中存在激光的點(diǎn)/區(qū)域各個(gè)部分，一般地，當(dāng)存在激光的部分大小較小時(shí)，習(xí)慣地稱之為激光點(diǎn)，而當(dāng)其大小較大時(shí)，則一般稱之為激光區(qū)域。 激光點(diǎn)/區(qū)域可以利用各種屬性或特征來描述。作為屬性或特征的例子，有色彩、大小和形狀、位置和移動(dòng)軌跡等。一般而言，就色彩特征而言，在亮度上，激光區(qū)域一般比背景區(qū)域亮，在顏色上，在使用紅色激光筆的情況下，激光區(qū)域一般比背景區(qū)域紅；就大小和形狀特征而言，激光區(qū)域可能表現(xiàn)為一般所謂的激光點(diǎn)狀、線狀或者其它形狀；就位置和移動(dòng)軌跡而言，連續(xù)幀圖像的激光點(diǎn)移動(dòng)軌跡一般為相對(duì)平滑軌跡。本文中的所謂標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域是認(rèn)為可以作為激光點(diǎn)/區(qū)域的基準(zhǔn)的激光點(diǎn)/ 區(qū)域，可以通過將認(rèn)為可能是激光點(diǎn)/區(qū)域的候選激光點(diǎn)/區(qū)域與該標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域進(jìn)行比較，來判斷候選激光點(diǎn)/區(qū)域是否是激光點(diǎn)/區(qū)域。假設(shè)一個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域利用色彩、大小和形狀、位置和移動(dòng)軌跡這些特征來描述， 可以將一個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征定義為向量F = (C，S，P)，此處C為色彩信息，S為大小和形狀信息，P為位置和移動(dòng)軌跡信息。色彩信息C例如通過RGB模型情況下的R、G、B的各項(xiàng)值，HSV模型情況下的H、S、V的各項(xiàng)值等描述。大小和形狀信息S例如可以利用包含的像素?cái)?shù)量、特定形狀如圓形/方形等描述。位置和移動(dòng)軌跡信息例如可以利用坐標(biāo)值、前后多幀圖像中激光點(diǎn)/區(qū)域的坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)方向等來描述。標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值可以通過多種途徑來獲得1、經(jīng)驗(yàn)預(yù)置法根據(jù)使用者的經(jīng)驗(yàn)，將標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值定義為預(yù)定的固定值；2、實(shí)時(shí)訓(xùn)練法在激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法啟動(dòng)后，以激光筆指示屏幕，獲得攝像頭拍攝的頭η幀圖像數(shù)據(jù)，把該頭η幀圖像被視為初始數(shù)據(jù)，從中獲得例如色彩、大小和形狀屬性的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的位置和移動(dòng)軌跡屬性可僅包含前幾幀圖像中激光點(diǎn)/區(qū)域位置和移動(dòng)軌跡信息；3、事前訓(xùn)練法預(yù)先準(zhǔn)備好大量數(shù)據(jù)，采用某些數(shù)據(jù)訓(xùn)練方法例如支持向量機(jī) (Support Vector Machine, SVM)對(duì)該大量數(shù)據(jù)的特征值進(jìn)行訓(xùn)練，將訓(xùn)練得到的特征值存儲(chǔ)，在激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法開始運(yùn)行后，可以讀取所存儲(chǔ)的特征值作為標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。在上述列舉的三種方法中，實(shí)時(shí)訓(xùn)練法因?yàn)樗M(jìn)行訓(xùn)練的頭η幀圖像數(shù)據(jù)的環(huán)境屬性經(jīng)和后續(xù)輸入圖像的環(huán)境屬性最為類似，因此環(huán)境適應(yīng)性最好；而事前訓(xùn)練法需要較大量數(shù)據(jù)，環(huán)境適應(yīng)性不如實(shí)時(shí)訓(xùn)練法，但是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值已經(jīng)事先準(zhǔn)備好，因此節(jié)省了激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法的時(shí)間。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐中可以根據(jù)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性和時(shí)間等的要求而決定選取何種方法來確定標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。需要說明的是，上述標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的獲取方法僅僅是例子，本發(fā)明并不局限于此，任何可以獲得激光點(diǎn)/區(qū)域的代表屬性值的方法都可以應(yīng)用于本發(fā)明。在步驟S120，從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域?？梢酝ㄟ^以預(yù)定特征閾值對(duì)幀圖像進(jìn)行過濾來生成候選的激光點(diǎn)/區(qū)域。預(yù)定特征閾值可以為針對(duì)某些特征或者特征的組合所生成的閾值；或者由用戶所制定的特定屬性的特定值。例如，預(yù)定特征閾值可以為(1)強(qiáng)度閾值-例如，如果圖像的色彩屬性利用本領(lǐng)域公知的HSV模型描述，其中的V為“value”的縮寫，表示強(qiáng)度，可以將V的閾值設(shè)為110，某個(gè)強(qiáng)度大于該閾值110的激光點(diǎn)/區(qū)域?qū)⑹呛蜻x的激光點(diǎn)/區(qū)域；或(2)色度閾值-例如，在采用HSV模型的情況下，H為“hue” [色度]的縮寫，針對(duì) H的閾值，對(duì)于紅激光點(diǎn)設(shè)為0 30和330 360，對(duì)于綠激光點(diǎn)設(shè)為40 80 ；(3)形狀閾值-激光點(diǎn)形狀為圓形、方形或五角形；不過上述預(yù)定特征閾值僅僅是示例，還可以包括大小閾值、飽和度閾值等等。在步驟S130，計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值。計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值可以具體如下進(jìn)行基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的色彩特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的色彩特征值計(jì)算色彩特征偏移值；基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的大小和形狀特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的大小和形狀特征值計(jì)算大小和形狀特征偏移值；基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的位置和移動(dòng)軌跡特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的位置和移動(dòng)軌跡特征值計(jì)算位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值；為色彩、大小和形狀、位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值分別設(shè)置加權(quán)因子；候選激光點(diǎn)/區(qū)域的特征偏移值為以下三個(gè)值之和色彩特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子，大小和形狀特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子，位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子。在步驟S140，確定具備最小特征偏移值的候選激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法200的流程圖。圖2所示的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法200中的步驟S210、S220、S230、S240與圖1所示的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法100中的步驟3110、5120、5130、5140相同，這里對(duì)其不再加以描述。圖2所示的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法200與圖1所示的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法100 的不同在于多了標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的更新步驟S250。在步驟S240中得到了新檢測(cè)出的激光點(diǎn)/區(qū)域之后，可以把檢測(cè)到的激光點(diǎn)/區(qū)域特征屬性值合并至標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征屬性值中，從而得到更新后的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。在下一幀圖像的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)中，該更新后的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值作為基準(zhǔn)來用于新的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)。通過以新檢測(cè)出的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值來更新標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值，使得標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值隨著時(shí)間更新，具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。上面結(jié)合圖1和圖2所描述的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法是一個(gè)整體通用的方法。本發(fā)明還可以支持多種類型的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)，下面將參考圖3、圖4加以描述， 圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的激光點(diǎn)/區(qū)域的類型定義、特征定義以及標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值初始化所需的元素的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的支持多類型激光點(diǎn)/ 區(qū)域檢測(cè)的方法。如圖3所示，一個(gè)光點(diǎn)/區(qū)域的特征113可以被定義為向量F = (C，S, P)，此處C 為色彩信息114，S為大小和形狀信息115，P為位置和移動(dòng)軌跡信息116。圖5中的fe到5d對(duì)這些特征分別進(jìn)行了示意性圖示。圖fe示出了一個(gè)激光點(diǎn) /區(qū)域的顏色(紅色)分布。圖恥示出了一個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域的大小，以該激光點(diǎn)/區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)目來表示。圖5c示出了激光點(diǎn)/區(qū)域的形狀，圖中為線形。圖5d示出了激光點(diǎn) /區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，在該示例中，幾幀圖像中的激光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是相對(duì)平滑的曲線軌跡。本發(fā)明可以支持多種類型的激光點(diǎn)/區(qū)域112的檢測(cè)，可將激光點(diǎn)/區(qū)域類型的集合用Lts表示，可表示為Zto =21，其中1為類型的數(shù)目，Lti表示第i類激光點(diǎn) /區(qū)域L、。，下面舉例說明多類型激光點(diǎn)/區(qū)域。根據(jù)色彩信息，激光點(diǎn)類型可定義為紅色和綠色兩類，如圖6所示。根據(jù)形狀信息，激光點(diǎn)/區(qū)域類型可定義為圓形、方形和五角型(可通過在激光筆上裝載衍射光學(xué)元件實(shí)現(xiàn))，如圖7所示。在本發(fā)明的一個(gè)例子中，激光點(diǎn)/區(qū)域類型的數(shù)目和分類是預(yù)先定義好的，且各個(gè)類型之間不存在交疊。不過，當(dāng)然，各個(gè)類型之間可以存在交疊，這時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域被劃分到多個(gè)類型的情況，這時(shí)本發(fā)明的技術(shù)方案仍然適用。對(duì)每一激光點(diǎn)/區(qū)域類型，標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征向量Fsat)可以描述為Fsm = (CS(Ll),SS{Lt)，Ps(Lt)),Lt € [Lti)1^( 1)如圖4所示，在步驟S310，獲取各類標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的特征值，從而得到類型1標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的特征值301、類型2標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的特征值302、...類型1標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的特征值303。與前文參考圖1所述的步驟SllO的操作類似，同樣可以采取經(jīng)驗(yàn)預(yù)置法、實(shí)時(shí)訓(xùn)練法、事前訓(xùn)練法來獲得各類標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。具體地，在采用實(shí)時(shí)訓(xùn)練法的情況下，在激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法啟動(dòng)后，對(duì)于每種激光點(diǎn)/區(qū)域類型Lt，以對(duì)應(yīng)該類激光點(diǎn)/區(qū)域的激光筆指示屏幕，獲得攝像頭拍攝的頭η 幀圖像數(shù)據(jù)，把該頭η幀圖像被視為初始數(shù)據(jù)，從中獲得例如色彩、大小和形狀屬性的加權(quán)平均值作為標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的位置和移動(dòng)軌跡屬性可僅包含前幾幀圖像中激光點(diǎn)/區(qū)域位置和移動(dòng)軌跡信息。設(shè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型Lt的初始數(shù)據(jù)以Dlnitat)表示，則Dlnitat)可以按下式(2)定義為該η幀圖像的特征向量的集合Dlnitw = {Fmn I FInitW)=『/η·’0Λ ,仲，0,‘_)}；·=”"乏 I,Lte (Lti)I1 ⑵
其中Finitatii)表示第i幀圖像中的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征向量，Cinit(Lt, 表示第i 幀圖像中的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征向量中的色彩信息、Sinitata)表示第i幀圖像中的激光點(diǎn)/ 區(qū)域的特征向量中的大小和形狀信息、Pinitat, ο表示第i幀圖像中的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征向量中的位置和移動(dòng)軌跡信息。其中在訓(xùn)練的情況下，最好每一幀圖像包含且僅包含一個(gè)Lt類激光點(diǎn)/區(qū)域(無干擾點(diǎn))。例如，對(duì)每一激光點(diǎn)/區(qū)域類型，初始數(shù)據(jù)可通過以下操作獲得用激光筆(保持激光點(diǎn)亮的狀態(tài))靜態(tài)地指向操作屏，操作時(shí)間至少為n/FPS秒，此處FPS表示攝像頭的幀率。在獲得了式(2)表示的初始數(shù)據(jù)Dlnitat)后，作為示例，可以如下估計(jì)類型Lt標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征向量Fsat)對(duì)Fsat)的每一個(gè)特征向量分量，Vsat) = Csat) V Ss(Lt) V Psat)
權(quán)利要求
1.一種激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法，包括以下步驟獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域；計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值；以及確定具備最小特征偏移值的候選激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法，還包括基于所確定的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征信息更新標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域包括以預(yù)定特征閾值對(duì)幀圖像進(jìn)行過濾以得到候選的激光點(diǎn)/區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法，還包括，預(yù)先定義彼此不交疊的預(yù)定數(shù)目個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型，其中所述獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值包括，分別獲取該預(yù)定數(shù)目個(gè)類型的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；所述從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)區(qū)域包括，利用與該預(yù)定數(shù)目個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型中的每種類型相關(guān)聯(lián)的特征閾值，產(chǎn)生被劃分到預(yù)定數(shù)目個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型中的候選的激光點(diǎn)/區(qū)域；所述計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值包括，計(jì)算該候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于與該候選的激光點(diǎn)/區(qū)域所屬的類型對(duì)應(yīng)的類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值；所述確定具備最小特征偏移值的激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域包括，將被劃分到一個(gè)激光點(diǎn)/區(qū)域類型中的所有候選的激光點(diǎn)/區(qū)域中的具備最小特征偏移值的激光點(diǎn)/區(qū)域確定作為該類型的激光點(diǎn)/區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法，其中所述獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值包括下述操作中的至少一種將標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值確定為預(yù)定的固定值；對(duì)每種激光點(diǎn)/區(qū)域類型，將啟動(dòng)所述激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法后的包含相應(yīng)類型激光點(diǎn)/區(qū)域的頭幾幀圖像視為初始數(shù)據(jù)，基于此初始數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到該類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；從已經(jīng)預(yù)先針對(duì)每種激光點(diǎn)/區(qū)域類型基于大量初始數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到的每種類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值中，獲取該類型的標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述預(yù)定特征閾值包括各個(gè)色彩屬性閾值中的一個(gè)或多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述特征包括以下一項(xiàng)或多項(xiàng)色彩；大小和形狀；以及位置和移動(dòng)軌跡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值包括基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的色彩特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的色彩特征值計(jì)算色彩特征偏移值；基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的大小和形狀特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的大小和形狀特征值計(jì)算大小和形狀特征偏移值；基于候選激光點(diǎn)/區(qū)域包含的位置和移動(dòng)軌跡特征值和標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域已估的位置和移動(dòng)軌跡特征值計(jì)算位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值；為色彩、大小和形狀、位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值分別設(shè)置加權(quán)因子； 候選激光點(diǎn)/區(qū)域的特征偏移值為以下三個(gè)值之和色彩特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子，大小和形狀特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子，位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值乘以設(shè)置的相應(yīng)加權(quán)因子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，如果候選激光點(diǎn)/區(qū)域滿足以下條件中的任一個(gè)，則將被視為干擾點(diǎn)/區(qū)域，而被丟棄預(yù)定特征屬性值不符合預(yù)定值或預(yù)定范圍； 色彩特征偏移值大于預(yù)定值； 大小和形狀特征偏移值大于預(yù)定值； 位置和移動(dòng)軌跡特征偏移值大于預(yù)定值； 該候選激光點(diǎn)/區(qū)域的特征偏移值大于特定值。
10.一種激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域特征值獲取部件，用于獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值； 候選激光點(diǎn)/區(qū)域產(chǎn)生部件，用于從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域； 偏移值計(jì)算部件，用于計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值；激光點(diǎn)/區(qū)域確定部件，用于確定具備最小特征偏移值的候選激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域。
全文摘要
提供了一種激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法和裝置。該激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法包括以下步驟獲取標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值；從輸入圖像中產(chǎn)生候選的激光點(diǎn)/區(qū)域；計(jì)算每一候選的激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)激光點(diǎn)/區(qū)域的特征值的偏移值；以及確定具備最小特征偏移值的候選激光點(diǎn)/區(qū)域作為激光點(diǎn)/區(qū)域。本激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)方法可以支持多類型激光點(diǎn)/區(qū)域檢測(cè)，具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。
文檔編號(hào)G06K9/46GK102270298SQ20101019353
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者于海龍, 張文波, 李東來, 潘蘋萍 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光