一种多目标定位方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多目标定位方法和系统，所有待定位目标在一个空间范围内运动，该方法包括：在每个待定位目标上设置红外光源；根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭；根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像；分别在每个采集的红外灰度图像中定位出一个待定位目标。利用红外光源定位，不易受环境干扰，提高了定位的准确率，不需要在待定位目标上设置RGB光源，也不需要采集彩色图像，降低了硬件成本；通过控制红外光源轮流明灭，使采集的每一幅红外灰度图像中有且仅有一个红外光源，容易区分每一个待定位目标，并且基于灰度的图像处理可以减少传输的数据量，很大程度的提高处理速度。
【专利说明】
一种多目标定位方法和系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及目标定位技术领域，特别涉及一种多目标定位方法和系统。
【背景技术】
[0002]在一些应用场景中，需要对在一个空间范围内运动的多个目标进行定位。例如在虚拟现实体验的过程中，用户需要与虚拟现实环境进行交互，通常的方式为用户双手各持一个手柄光球，通过对光球的定位追踪用户手部的动作，从而实现与虚拟现实环境的交互。目前，通常采用RGB光源结合红外光源的对待定位目标进行追踪定位，红外光源被用来定位目标的位置，而RGB光源可以通过RGB分量组合出不同的颜色来区分各个目标。
[0003]这种实现方式在采集图像时，每个相机需要两个CMOS来分别获取红外图像和彩色图像，增加了相机的制作成本。而且通常需要对待定位目标的组合颜色预先矫正和配置，才能根据HSV(Hue，Saturat1n，,Value;色调，饱和度，明度)分量中的H来对个目标进行准确区分，但RGB光源的供电电压以及环境的背景色都会影响定位的准确率。
【发明内容】
[0004]为了解决现有的RGB光源结合红外光源定位多目标易受环境背景色干扰的问题，提高定位准确率，并降低硬件成本，本发明提供了一种多目标定位方法和系统。
[0005]依据本发明的一个方面，本发明提供了一种多目标定位方法，所有待定位目标在一个空间范围内运动，所述方法包括:
[0006]在每个待定位目标上设置红外光源；
[0007]根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭；
[0008]根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像；
[0009]分别在每个采集的红外灰度图像中定位出一个待定位目标。
[0010]其中，所述根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭，具体包括:
[0011]向设置在每个待定位目标上的红外光源传输周期性的供电信号，所述供电信号的每个周期被划分成若干个等长的时间段，所述时间段的数量等于待定位目标的数量；
[0012]对每个待定位目标进行编号，在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率依次控制对应编号的待定位目标上的红外光源处于点亮状态，其他待定位目标上的红外光源处于暗灭状态。
[0013]其中，根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像，具体为:
[0014]在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率采集一次待定位目标所在空间的红外灰度图像。
[0015]其中，所述方法应用于虚拟现实系统中的手柄光球的定位。
[0016]依据本发明的另一个方面，本发明提供了一种多目标定位系统，所有待定位目标在一个空间范围内运动，所述系统包括设置在每个待定位目标上的红外光源，以及明灭控制单元、图像采集单元和定位单元；
[0017]所述明灭控制单元，用于根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭；
[0018]所述图像采集单元，用于根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像；
[0019]所述定位单元，用于分别在每个采集的红外灰度图像中定位出一个待定位目标。
[0020]其中，所述明灭控制单元具体用于:
[0021]向设置在每个待定位目标上的红外光源传输周期性的供电信号，所述供电信号的每个周期划分成若干个等长的时间段，所述时间段的数量等于待定位目标的数量；
[0022]对待定位目标进行编号，在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率依次控制对应编号的待定位目标上的红外光源处于点亮状态，其他待定位目标上的红外光源处于暗灭状态。
[0023]其中，所述图像采集单元具体用于:在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率采集一次待定位目标所在空间的红外灰度图像。
[0024]其中，所述系统应用于虚拟现实系统中的手柄光球的定位。
[0025]本发明实施例的有益效果是:利用红外光源进行定位，不易受环境干扰，提高了定位的准确率，不需要在待定位目标上设置RGB光源，也不需要采集彩色图像，降低了硬件成本;通过控制红外光源轮流明灭，使采集的每一幅红外灰度图像中有且仅有一个红外光源，容易区分每一个待定位目标，并且基于灰度的图像处理可以减少传输的数据量，很大程度的提高处理速度。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例提供的一种多目标定位方法的流程图；
[0027]图2为本发明实施例提供的一种红外光源的周期性供电信号的示意图；
[0028]图3(a)和图3(b)为本发明实施例提供的对每个采集的红外灰度图像分别定位出一个待定位目标的结果图；
[0029]图4为本发明实施例提供的一种多目标定位系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]本发明的设计构思是:在待定位目标上设置红外光源，利用红外光源的轮流明灭来实现对待定位目标的定位，相比于使用RGB光源结合红外光源定位的方式，可以降低硬件的成本，提高定位的准确率，同时降低了图像的采样数据量，可以很大程度的提高运算速度。
[0031]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0032]图1为本发明实施例提供的多目标定位方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的多目标定位方法包括:
[0033]步骤SI10:在每个待定位目标上设置红外光源。
[0034]步骤S120:根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭。
[0035]步骤S130:根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像；
[0036]步骤S140:分别在每个采集的红外灰度图像中定位出一个待定位目标。
[0037]如果在待定位目标上设置可见光源，通过可见光源的颜色来区分个待定位目标，环境中可能会存在与可见光源类似颜色的干扰物，造成定位错误。因此本发明提供的定位方法在每个待定位目标上设置红外光源，再通过红外摄像头等设备采集图像，由于红外摄像头本身会屏蔽大部分的可见光信息，因此在采集的图像中红外光源会格外明显，除非环境中另有红外光源干扰，否则几乎不可能出现误判的情形，提高了定位的准确率。
[0038]通过设置在待定位目标上的红外光源可以确定待定位目标的位置，但是多个待定位目标在同一个空间范围内运动，对该空间采集的一幅图像中会有多个待定位目标，因此需要对每个目标进行区分。在本发明的实施例中，预先设定了一个采样频率，红外摄像头等设备会根据这个频率采集整个空间的图像。控制每一个待定位目标上的红外光源轮流明灭，使得同一时刻只有一个红外光源处于点亮状态，红外摄像头等设备根据采样频率采集的每一幅图像中仅有一个红外光源，这样就完成了对每一个待定位目标的区分。整个定位过程仅利用红外光源，不需要在的定位目标上设置RGB光源，也不需要采集彩色图像，降低了硬件成本。
[0039]在本发明的一个优选实施例中，步骤S120中“控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭”具体包括:向设置在每个待定位目标上的红外光源传输周期性的供电信号，当供电信号为高电平时，该红外光源处于点亮状态；当供电信号为低电平时，该红外光源处于暗灭状态。将供电信号的每一个周期根据待定位目标的数量划分成若干个等长的时间段，对于一个红外光源，供电信号的一个周期中仅有一个时间段是高电平，其余时间段都是低电平，而每一个红外光源的供电信号中的高电平刚好处于不同的时间段，确保了在一个周期中，有且仅有一个红外光源处于点亮状态。
[0040]可以对待定位目标进行编号，使编号为η的待定位目标上的红外光源在供电信号的每一个周期的第η个时间段点亮，控制红外摄像头等设备采集图像的频率与该供电信号同步，即在供电信号的每个周期内的每一个时间段中，采集一次待定位目标所在空间的红外灰度图像，从一个周期内采集的第η幅图像中就可以定位出编号为η的待定位目标。
[0041]图2为本发明实施例提供的一种多目标定位方法中红外光源的周期性供电信号的示意图。如图2所示，在本发明的优选实施例提供的多目标定位方法应用于虚拟现实系统中的手柄光球的定位。在虚拟现实系统中，通常需要追踪用户的双手，用户左右手各持一个手柄光球A和B作为待定位目标，手柄光球上各设置有一个红外光源。图2中IRO为设置在手柄光球A上的红外光源的供电信号，IRO为设置在手柄光球B上的红外光源的供电信号，高电平时红外光源点亮，低电平时红外光源暗灭;CAMERA为相机的采样频率，在一个供电信号周期内进行两次采样，分别对手柄光球A和手柄光球B进行定位。图3(a)和图3(b)为本发明实施例提供的对每个采集的红外灰度图像分别定位出一个待定位目标的结果图，例如图3(a)中的白色圆点为手柄光球A的位置，图3(a)中的白色圆点为手柄光球B的位置。
[0042]因为在图像处理阶段是基于灰度图进行定位，假设每个像素以8位整数表示，一个周期内采样两次，每个像素需要传输数据量为16位。采用RBG光源结合红外光源定位的方式，需要传输的数据为灰度数据和RGB数据，共有32位数据，本发明提供的多目标定位方法传输的数据量减少了一半，可以大大加快图像处理与定位的速度。
[0043]图4为本发明实施例提供的一种多目标定位系统的结构示意图。如图4所示，本发明提供的种多目标定位系统包括设置在每个待定位目标上的红外光源410，以及明灭控制单元420、图像采集单元430和定位单元440，所有待定位目标在一个空间范围内运动。明灭控制单元420根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源410轮流明灭，图像采集单元430根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像，定位单元分别在每个采集的红外灰度图像中定位出一个待定位目标。
[0044]在优选实施例中，明灭控制单元420具体用于:向设置在每个待定位目标上的红外光源410传输周期性的供电信号，供电信号的每个周期划分成若干个等长的时间段，时间段的数量等于待定位目标的数量。对待定位目标进行编号，在供电信号的每个周期内的每一个时间段中，依次控制对应编号的待定位目标上的红外光源处于点亮状态，其他待定位目标上的红外光源处于暗灭状态。进一步优选的，图像采集单元420具体用于，在供电信号的每个周期内的每一个时间段中采集一次红外灰度图像，一个周期的每一幅图像中分别包含了不同的待定位目标。
[0045]本发明实施例提供的多目标定位系统可应用于虚拟现实系统中的手柄光球的定位。用户左右手各持一个手柄光球，将这两个光球作为待定位目标，通过对两个光球的定位来追踪用户手部的动作，实现与虚拟现实环境的交互。相比于使用RGB光源结合红外光源进行定位，本发明提供的多目标定位系统使用红外光源，不易受环境干扰;不需要在待定位目标上设置RGB光源，也不需要采集彩色图像，降低了硬件成本;并且图像处理阶段是基于灰度的，不必采集和传输RGB数据，减少了传输的数据量，可以加快处理速度。
[0046]综上所述，本发明提供的一种多目标定位方法和系统，与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0047]1、利用红外光源进行定位，不易受环境干扰，提高了定位的准确率;不需要在待定位目标上设置RGB光源，也不需要采集彩色图像，降低了硬件成本。
[0048]2、通过控制红外光源轮流明灭，使采集的每一幅红外灰度图像中有且仅有一个红外光源，容易区分每一个待定位目标，并且基于灰度的图像处理可以减少传输的数据量，可以很大程度的提高处理速度。
[0049]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种多目标定位方法，所有待定位目标在一个空间范围内运动，其特征在于，所述方法包括: 在每个待定位目标上设置红外光源； 根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭； 根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像； 分别在每个采集的红外灰度图像中定位出一个待定位目标。2.如权利要求1所述的多目标定位方法，其特征在于，所述根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭，具体包括: 向设置在每个待定位目标上的红外光源传输周期性的供电信号，所述供电信号的每个周期被划分成若干个等长的时间段，所述时间段的数量等于待定位目标的数量； 对每个待定位目标进行编号，在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率依次控制对应编号的待定位目标上的红外光源处于点亮状态，其他待定位目标上的红外光源处于暗灭状态。3.如权利要求2所述的多目标定位方法，其特征在于，所述根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像，具体为: 在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率采集一次待定位目标所在空间的红外灰度图像。4.如权利要求1-3任一项所述的多目标定位方法，其特征在于，所述方法应用于虚拟现实系统中的手柄光球的定位。5.—种多目标定位系统，所有待定位目标在一个空间范围内运动，其特征在于，所述系统包括设置在每个待定位目标上的红外光源，以及明灭控制单元、图像采集单元和定位单元； 所述明灭控制单元，用于根据预先设定的采样频率，控制每个待定位目标上的红外光源轮流明灭； 所述图像采集单元，用于根据预先设定的采样频率，采集待定位目标所在空间的红外灰度图像； 所述定位单元，用于分别在每个采集的红外灰度图像中定位出一个待定位目标。6.如权利要求5所述的多目标定位系统，其特征在于，所述明灭控制单元具体用于: 向设置在每个待定位目标上的红外光源传输周期性的供电信号，所述供电信号的每个周期划分成若干个等长的时间段，所述时间段的数量等于待定位目标的数量； 对待定位目标进行编号，在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率依次控制对应编号的待定位目标上的红外光源处于点亮状态，其他待定位目标上的红外光源处于暗灭状态。7.如权利要求6所述的多目标定位系统，其特征在于，所述图像采集单元具体用于:在所述供电信号的每个周期内的每一个所述时间段中，根据预先设定的采样频率采集一次待定位目标所在空间的红外灰度图像。8.如权利要求5-7任一项所述的多目标定位系统，其特征在于，所述系统应用于虚拟现实系统中的手柄光球的定位。
【文档编号】G01S11/12GK106019265SQ201610365406
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】王振杰
【申请人】北京小鸟看看科技有限公司