专利名称：主动式红外动作识别方法
主动式红外动作识别方法本发明属于计算机图像处理技术领域，涉及一种主动式红外动作识别方法。 [背景技术]基于红外的图像识别是当前研究的重要方向之一，在智能监控、运动分析等领域有着广泛的应用前景。目前，已经出现了多种多样的红外识别方法及设备。中国专利申请号200810052181. 7公开了一种基于红外热成像的步态特征提取方法和步态识别方法；中国专利申请号008140M. 3公开了一种使用近红外光谱学非侵入验证个人身份的方法和设备，通过近红外辐射照射得到近红外细胞组织光谱，其与在谱数据库中表明的身份的多个光谱之间的相似性被确定，以及根据相似程度而被身份验证，或不被验证；中国专利申请号 200310109070公开了一种红外目标检测跟踪与识别系统，主要是利用红外技术获取图像信息，并通过数字信号处理器DSP板卡对目标进行跟踪和识别。以上几种识别方法尽管有效， 但各自均存在一定的局限性，如步态特征提取方法和步态识别计算复杂性比较高，处理起来也比较困难。本发明要解决的技术问题是提供一种主动式红外动作识别方法，降低动作识别系统的复杂程度，提高动作识别系统的稳定性和抗干扰性。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种主动式红外动作识别装置。对于主动式红外动作识别方法，本发明采用的技术方案是，一种主动式红外动作识别方法，包括以下步骤(1)沿X方向设置双镜头，双镜头间隔设定的距离，双镜头前方分别设有滤光片， 沿Y方向将红外光源绑定在被测目标上；X方向与Y方向相互垂直；Z方向与X方向和Y方向构成三维直角坐标系；(2)位于Y方向的红外光源主动发出红外光；(3)红外光经滤光片过滤后，只保留特定波长的红外光，消除了环境光对识别效果的影响；(4)双镜头对滤光识别成像；(5)像落在CMOS传感器上，转变成数字信号；(6)FPGA模块对两组CMOS传感器进行控制，并使两者成像同步；(7)DSP模块对由CMOS传感器送过来的图像进行处理；(S)DSP模块对获得的红外光图像数据传送至上位机系统；(9)综合处理红外光的周期数据，即可得到红外光源的空间位置、运动的速度、位移和加速度等信息数据；采用相同方法，通过在被测目标的其它部位上绑定的红外光源，获得其它部位的速度、位移、加速度等运动信息数据，经综合处理后从而得到被测目标的整体动作信息。
作为优选，主动式红外动作识别方法为被动接受来自红外发光点发出的红外光， 主动识别红外光信号并发送出去。对于主动式红外动作识别装置，本发明采用的技术方案是，一种主动式红外动作识别装置，包括动作检测装置和红外发光点。作为优选，红外发光点由红外LED，反光镜和毛玻璃构成；毛玻璃置于红外LED前面，反光镜为半圆形镜面，置于红外LED的后方。作为优选，动作检测装置包括第一成像机构、第二成像机构、FPGA模块、DSP模块和上位机；第一成像机构包括第一镜头、第一滤光片和第一 CMOS传感器，其中第一滤光片置于第一镜头前面，第一 CMOS传感器位于第一镜头后方；第二成像机构包括第二镜头、第二滤光片和第二 CMOS传感器，其中第二滤光片置于第二镜头前面，第二 CMOS传感器位于第二镜头后方；第一 CMOS传感器和第二 CMOS传感器分别连接到FPGA模块，FPGA模块与DSP 模块连接，DSP模块连接至上位机作为优选，红外LED是红外发光点的光源。本发明的有益效果是提供一种主动式红外动作识别方法及其装置，其方法是主动响应，被动接收，主动识别。系统采用的坐标系是静止坐标系，所有的运动参数都是同一个坐标系，因此，运动参数的计算速度快，大大缩减了系统处理的工作量，有利于系统的快速响应，适合广泛应用于大型设备等的智能监控、运动分析等多个领域。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例的红外发光点结构示意图。图2为本发明实施例的动作检测装置结构示意图。图3为本发明实施例所采用的静态坐标系。图1和图2中，1-红外LED，2_毛玻璃，3-反光镜，4-红外发光点，5-右滤光片， 6-右镜头，7-右CMOS传感器，8-左滤光片，9-左镜头，10-左CMOS传感器，Il-FPGA模块， 12-DSP 模块。主动式红外动作识别装置由红外发光点和动作检测装置组成。图1为红外发光点4，是由红外LED1，反光镜3和毛玻璃2组成。红外LEDl为红外光源，内置在红外发光点4的中间。反光镜3为半圆弧形状，置于红外LED的后方，其作用是为了提高光源的利用率。毛玻璃2置于红外LED的前面，其作用是将由红外LEDl发射或反光镜3反射的直射光变成散射光，增加红外光的可接收区域。如图2所示，动作检测装置包括右成像机构、左成像机构、FPGA IUDSP 12和上位机。在右成像机构中，右滤光片5置于右镜头6前面，右CMOS传感器7置于右镜头6后方， 右CMOS传感器7与FPGA模块8连接；同样在左成像机构中，左滤光片8置于右镜头9前面，右CMOS传感器10置于右镜头9后方，右CMOS传感器10与FPGA模块8连接；FPGA模块11与DSP模块12相连接，DSP模块12连接至上位机。
左成像机构与右成像机构并列安置，相距2D。如图3所示，主动式红外动作识别方法的具体做法如下将红外发光点4固定于被测目标的某识别部位，位置为(X，y，ζ)。设置左成像机构透镜的中心位置是(_D，0，0)，左成像机构透镜的中心位置是(D， 0,0)，间距为2D，目标在左右两个图像上的成像点(落在左右CMOS传感器上)位置分别是 (xl，-L, zl)和(xr，-L, zr)。其中，xl、xr、zl、zr的确定是由CMOS传感器所获得的成像信号的位置经过坐标变化而得首先CMOS传感器其在透镜后面，位于装置静态坐标系的y =-L的xz平面内；CMOS传感器可以计算出在其自身坐标系内的成像点位置；再根据CMOS 在装置坐标系内的位置进行坐标转换即可得到xl、xr、zl、zr。CMOS传感器将图像转化为数字信号。经FPGA模块同步后传送给DSP模块，DSP模块再将获得的红外光图像数据传送至上位机系统。根据光学几何的原理
权利要求
1.一种主动式红外动作识别方法，其特征在于，包括以下步骤(1)沿X方向设置第一镜头和第二镜头，第一镜头与第二镜头间隔设定的距离，第一镜头与第二镜头的前方均分别设有滤光片，沿Y方向将红外光源绑定在被测目标上；X方向与 Y方向相互垂直；X方向和Y方向构成包括Z方向的三维直角坐标系；(2)位于Y方向的红外光源主动发出红外光；(3)红外光经滤光片过滤后，只保留特定波长的红外光，消除了环境光对识别效果的影响；(4)第一镜头与第二镜头对滤光识别成像；(5)像落在CMOS传感器上，转变成数字信号；(6)FPGA模块对两组CMOS传感器进行控制，并使两者成像同步；(7)DSP模块对由CMOS传感器送过来的图像进行处理；(S)DSP模块对获得的红外光图像数据传送至上位机系统；(9)综合处理红外光的周期数据，即可得到红外光源的空间位置、运动的速度、位移和加速度等信息数据；采用相同方法，通过在被测目标的其它部位上绑定的红外光源，获得其它部位的速度、位移、加速度等运动信息数据，经综合处理后从而得到被测目标的整体动作 fn息ο
2.根据权利要求1所述的主动式红外动作识别方法，其特征在于，所述主动式红外动作识别方法为被动接受来自红外光源发出的红外光，主动识别红外光信号并发送出去。
3.—种主动式红外动作识别装置，其特征在于，包括动作检测装置和红外发光点。
4.根据权利要求3所述的主动式红外动作识别装置，其特征在于，所述红外发光点由红外LED，反光镜和毛玻璃构成；所述毛玻璃置于红外LED前面，反光镜为半圆形镜面，置于红外LED的后方。
5.根据权利要求3所述的主动式红外动作识别装置，其特征在于，所述的动作检测装置包括第一成像机构、第二成像机构、FPGA模块、DSP模块和上位机；所述第一成像机构包括第一镜头、第一滤光片和第一 CMOS传感器，其中第一滤光片置于第一镜头前面，第一 CMOS传感器位于第一镜头后方；所述第二成像机构包括第二镜头、第二滤光片和第二 CMOS 传感器，其中第二滤光片置于第二镜头前面，第二 CMOS传感器位于第二镜头后方；第一 CMOS传感器和第二 CMOS传感器分别连接到FPGA模块，FPGA模块与DSP模块连接，DSP模块连接至上位机。
6.根据权利要求4所述的主动式红外动作识别装置，其特征在于，所述的红外LED是红外发光点的光源。
全文摘要
本发明公开了主动式红外动作识别方法和装置。其在被测目标上绑定点光源发射红外线，用双镜头采集红外图像并对图像数据进行处理，系统采用的坐标系是静止坐标系，所有的运动参数都是同一个坐标系，因此，运动参数的计算速度快，大大缩减了系统处理的工作量，有利于系统的快速响应，适合广泛应用于大型设备等的智能监控、运动分析等多个领域。
文档编号G01P3/68GK102435142SQ20111033037
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者刘思杨, 张军, 牛涛, 王略志, 陈拥权 申请人:合肥寰景信息技术有限公司