專利名稱：一種基于陰影圖像摳除算法的防眩目方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過陰影圖像摳除算法實(shí)現(xiàn)的投影儀防眩目方法，尤其涉及一種通過C⑶模塊實(shí)時(shí)采集處理、區(qū)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(jìn)而估算講演人相對(duì)位置，控制投影儀不對(duì)講演人，尤其是眼部進(jìn)行照射的防眩目方法，屬于投影儀控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
投影儀廣泛應(yīng)用于各種會(huì)議、教學(xué)場(chǎng)合，但是投影儀的強(qiáng)光對(duì)講演人產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激，在講演人走出投影區(qū)域之后，短時(shí)間內(nèi)也無法恢復(fù)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(xiàn)有投影儀產(chǎn)品都沒有提供防眩目成熟的商業(yè)化解決方案。為了解決投影儀眩目問題，技術(shù)上目前存在幾個(gè)解決方案。中國(guó)發(fā)明專利“保護(hù)演講人眼睛的智能視頻投影系統(tǒng)”(公開號(hào)CN101872329A)公開了一種通過采集監(jiān)控視頻， 并檢測(cè)講演人眼位置的防眩目方法。另一個(gè)技術(shù)方案是由中國(guó)發(fā)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(quán)公告號(hào)CN 101452193B)則公開了一種通過仿射處理投影儀投射區(qū)域的實(shí)際環(huán)境圖像，并和原始待投影圖像進(jìn)行比對(duì)，從而確定講演人所在位置，以此采取防眩目處理后消除投影過程中投影光線對(duì)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(duì)于人眼檢測(cè)方法，由于在檢測(cè)到人眼位置之前，投影儀投射出的是帶有目標(biāo)文字、圖案的圖像，這些圖像會(huì)直接疊加在講演人臉部，眾所周知目前采用計(jì)算機(jī)圖像處理算法檢測(cè)、跟蹤人臉的技術(shù)對(duì)人臉圖像的要求非常高，一般都是通過比較人臉膚色、特征等信息才能滿足一定的準(zhǔn)確率，而在投影儀高光疊加目標(biāo)文字、圖案信息之后，使得人臉檢測(cè)和跟蹤更加困難。而對(duì)于仿射比對(duì)方法，首先要保證圖像采集模塊安裝的位置非常接近投影儀幕布，否則采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，在這么復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境中，比對(duì)原始待投影圖像非常困難，比對(duì)所獲得的結(jié)果也無法直接用于防眩目處理。由此可見，上述兩種技術(shù)方案，不僅處理難度大，而且計(jì)算復(fù)雜度高，性能不穩(wěn)定， 本發(fā)明公開一種新型的區(qū)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(jìn)而估算講演人相對(duì)位置，控制投影儀不對(duì)講演人，尤其是眼部進(jìn)行照射的防眩目方法，具有可實(shí)現(xiàn)性好，處理簡(jiǎn)便，算法復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于投影儀生產(chǎn)制造領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于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(jìn)行指示內(nèi)容時(shí)，進(jìn)入投影儀照射區(qū)域，容易被投影儀的高強(qiáng)光線照射，損傷眼睛，因此本發(fā)明通過對(duì)講演人遮擋內(nèi)容的陰影部分修改成黑色，降低投影儀照射人眼的光線強(qiáng)度，以此實(shí)現(xiàn)防眩目功能。防眩目的技術(shù)難點(diǎn)在于怎樣通過圖像識(shí)別方法識(shí)別人眼位置，以及怎樣動(dòng)態(tài)跟蹤人眼位置。為了達(dá)到上述技術(shù)目標(biāo)，本發(fā)明采用安裝在投影儀機(jī)體上的CCD視頻采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(qū)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(jìn)而估算講演人相對(duì)位置，以實(shí)現(xiàn)陰影圖像摳除算法。事實(shí)上，CCD視頻采集模塊獲得的圖像內(nèi)容很復(fù)雜，包含講演人圖像、陰影、全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域，以及幕布外圍的非內(nèi)容區(qū)域。因此需要對(duì)上述圖像內(nèi)容進(jìn)行區(qū)分。本發(fā)明所采用技術(shù)方案的流程如下步驟一、圖像識(shí)別流程(1)獲取背景圖像由于全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域一般變化較少，幕布外圍的非內(nèi)容區(qū)域同樣變化較少，因此可以視為背景圖像，通過采用反復(fù)疊加多幀視頻圖像可以獲得平滑過濾后的背景圖像；(2)分割獲得全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域由于全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域亮度高，而幕布外圍的非內(nèi)容區(qū)域往往亮度較小，因此可以通過計(jì)算背景圖像亮度梯度圖分割出全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域的矩形區(qū)域；(3)識(shí)別陰影一般情況下，幕布上的陰影比較容易檢測(cè)，通過設(shè)置亮度閾值，直接可以區(qū)分出陰影的區(qū)域；(4)檢測(cè)講演人圖像區(qū)域通過和背景圖像作差運(yùn)算，可以大致區(qū)分出講演人圖像區(qū)域；步驟二、定位流程(1)計(jì)算人像-陰影邊沿間距由于講演人圖像及其陰影很有可能在CXD視頻采集模塊成像上疊加在一起，因此只能通過計(jì)算相應(yīng)邊沿的平均間距，獲得兩者的偏離；(2)計(jì)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(qū)域檢測(cè)出來，獲得兩者的整體寬度；(3)計(jì)算人像-投射場(chǎng)邊沿間距計(jì)算講演人圖像和全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域相鄰邊沿的間隔距離；(4)計(jì)算比例假設(shè)投影儀相對(duì)于幕布是平行的，即使達(dá)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(jì)，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(gè)相似三角形，根據(jù)相似三角形的定理，可以計(jì)算得到人像-陰影邊沿間距、人像-陰影整體寬度、人像-投射場(chǎng)邊沿間距分別對(duì)應(yīng)的投射內(nèi)容的位置；(5)陰影圖像摳除對(duì)講演人圖像、陰影在投射內(nèi)容的相對(duì)區(qū)域填充黑色，雖然投影儀是采用高亮燈泡照射投射內(nèi)容之后，在幕布上形成影像的，因此即使投射黑色內(nèi)容，也還是有投射光線的，但是投射光線強(qiáng)度大為下降，經(jīng)過弱化之后的投射光線對(duì)講演人眼睛不造成強(qiáng)光損害。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于采用在投影儀機(jī)內(nèi)安裝CCD視頻采集模塊的方法使得圖像處理和數(shù)據(jù)通信更加便捷，投影儀安裝方便，不需要大范圍布線安裝，實(shí)現(xiàn)即開即用的技術(shù)效果，另外，采用區(qū)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(jìn)而估算講演人相對(duì)位置，可以實(shí)現(xiàn)快速定位，并且當(dāng)講演人的位置發(fā)生變化之后，其在幕布上的陰影位置也發(fā)生變化，兩者的邊沿位置馬上發(fā)生改變，從而觸發(fā)新的定位運(yùn)算，不存在滯留多塊陰影的缺點(diǎn)，算法簡(jiǎn)潔，具有操作簡(jiǎn)單、硬件系統(tǒng)要求低、成本低、適用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景。


圖1是本發(fā)明一種基于陰影圖像摳除算法的防眩目方法的成像結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明一種基于陰影圖像摳除算法的防眩目方法的投影儀結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明一種基于陰影圖像摳除算法的防眩目方法的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明常見的成像結(jié)構(gòu)包括投影儀(100)、燈泡(101)、CXD視頻采集模塊(102)、講演人(103)、幕布(104)、陰影(10 。其中CCD視頻采集模塊(10 安裝在投影儀機(jī)體上。如圖2所示，投影儀(100)所包含的部件燈泡(101)和CXD視頻采集模塊(102) 安裝在同一個(gè)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(jìn)入了全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域(301)的范圍，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視頻采集模塊(102)的視角看，講演人圖像(300)同樣 “投射”在幕布(104)上，并且和陰影(105)形成了部分疊加，實(shí)際上，圖中陰影(105)和講演人圖像(300)應(yīng)該和幕布(104)處于同一平面，為了示意清楚，圖中前后錯(cuò)開標(biāo)出；因此檢測(cè)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(chǎng)邊沿間距P (304)就確定了其在幕布上的相對(duì)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(gè)相似三角形，可以計(jì)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(chǎng)邊沿間距ρ (304)分別對(duì)應(yīng)的投射內(nèi)容的位置，以此達(dá)到陰影圖像摳除的目的；可以看到，當(dāng)講演人(103)的位置發(fā)生移動(dòng)之后，其在幕布(104)的陰影(105)馬上發(fā)生變化，因此觸發(fā)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(diǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種基于陰影圖像摳除算法的防眩目方法，采用安裝在投影儀機(jī)體上的CCD視頻采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(shù)特征在于通過區(qū)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(jìn)而估算講演人相對(duì)位置，以實(shí)現(xiàn)陰影圖像摳除算法，具體實(shí)現(xiàn)步驟包括步驟一、圖像識(shí)別流程(1)獲取背景圖像由于全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域一般變化較少，幕布外圍的非內(nèi)容區(qū)域同樣變化較少，因此可以視為背景圖像，通過采用反復(fù)疊加多幀視頻圖像可以獲得平滑過濾后的背景圖像；(2)分割獲得全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域由于全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域亮度高，而幕布外圍的非內(nèi)容區(qū)域往往亮度較小，因此可以通過計(jì)算背景圖像亮度梯度圖分割出全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域的矩形區(qū)域；(3)識(shí)別陰影一般情況下，幕布上的陰影比較容易檢測(cè)，通過設(shè)置亮度閾值，直接可以區(qū)分出陰影的區(qū)域；(4)檢測(cè)講演人圖像區(qū)域通過和背景圖像作差運(yùn)算，可以大致區(qū)分出講演人圖像區(qū)域；步驟二、定位流程(1)計(jì)算人像-陰影邊沿間距由于講演人圖像及其陰影很有可能在CCD視頻采集模塊成像上疊加在一起，因此只能通過計(jì)算相應(yīng)邊沿的平均間距，獲得兩者的偏離；(2)計(jì)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(qū)域檢測(cè)出來，獲得兩者的整體寬度；(3)計(jì)算人像-投射場(chǎng)邊沿間距計(jì)算講演人圖像和全場(chǎng)投射內(nèi)容區(qū)域相鄰邊沿的間隔距離；(4)計(jì)算比例假設(shè)投影儀相對(duì)于幕布是平行的，即使達(dá)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(jì)，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(gè)相似三角形，根據(jù)相似三角形的定理，可以計(jì)算得到人像-陰影邊沿間距、人像-陰影整體寬度、人像-投射場(chǎng)邊沿間距分別對(duì)應(yīng)的投射內(nèi)容的位置；(5)陰影圖像摳除對(duì)講演人圖像、陰影在投射內(nèi)容的相對(duì)區(qū)域填充黑色，雖然投影儀是采用高亮燈泡照射投射內(nèi)容之后，在幕布上形成影像的，因此即使投射黑色內(nèi)容，也還是有投射光線的，但是投射光線強(qiáng)度大為下降，經(jīng)過弱化之后的投射光線對(duì)講演人眼睛不造成強(qiáng)光損害。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于陰影圖像摳除算法的防眩目方法，采用安裝在投影儀機(jī)體上的CCD視頻采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(qū)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(jìn)而估算講演人相對(duì)位置，以實(shí)現(xiàn)陰影圖像摳除算法。圖像處理和數(shù)據(jù)通信便捷，安裝方便，實(shí)現(xiàn)即開即用的技術(shù)效果。當(dāng)講演人的位置發(fā)生變化，其在幕布上的陰影位置也發(fā)生變化，兩者的邊沿位置馬上發(fā)生改變，從而觸發(fā)新的定位運(yùn)算，不存在滯留多塊陰影的缺點(diǎn)。算法簡(jiǎn)潔，具有操作簡(jiǎn)單、硬件系統(tǒng)要求低、成本低、適用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102360424SQ20111032082
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者朱安定 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)