追光装置的制作方法

本实用新型涉及自动控制领域，尤其涉及一种追光装置。

背景技术：

舞台追光灯是为了凸显舞台上的角色或者渲染舞台效果而常用的一个设备。现有技术中的舞台追光灯系统大致分为三种：纯手动操作追光灯照射方向；借助计算机终端控制的追光灯系统，可由电动马达驱动追光灯，但仍需要操作人员监视舞台情况并及时对追光灯进行控制；自动追光灯系统则通过某种方式对舞台目标进行跟踪，再经由自动控制系统驱动追光灯，实现自动化追光。

申请号201220193005.7，名称为一种舞台灯光跟随装置的专利揭露了一种通过在被定位者身上安装可调节频率的信号发生装置，在声源定位装置中接入温度传感器、麦克风阵列和单片机，然后利用声达时间差法计算信号源的位置，再对追光灯电机进行自动化控制。申请号201420486577.3，名称为一种舞台灯光跟随装置的专利揭露了一种在跟踪目标上安装以纽扣电池电力驱动的射频标签，而定位系统中有射频标签阅读器，可用以接收射频信号，并在摄像头模块的辅助下实现目标的跟踪定位。

纯手动操作追光灯的方式耗费人力，没有自动化控制的能力，追光精度及响应速度较低；借助计算机终端控制的追光灯系统的追光精度及响应速度虽有大幅提升，但仍需要操作人员进行远程控制。

而上述现有的两个专利中揭露的技术方案比较复杂，需要依赖较多额外的设备；根据声源进行定位的方法容易受到场景中的强烈噪声影响——舞台上几乎不可能是静音的；根据射频信号进行定位的方法存在响应距离、测量精度等因素的制约——由于舞台上演员的位置一直在变化，现有的各种射频定位技术均存在严重的定位误差大、稳定性差等缺陷，标签端的电源功率也是一个潜在的问题。

并且，一个追光灯仅能追踪一个目标。当舞台情景复杂、演员较多时，后台需要部署大量人力和大量追光灯，前后台之间的配合非常困难。现有技术的追光灯仅能实现少量颜色的光柱追踪，这已经远远不能满足现代舞台表演的要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种追光装置，能够自动准确的追光。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种追光装置，包括：追光光源发射单元；模式识别单元，用于对需要实施追光的限定区域内的被追光目标进行模式识别；所述模式识别单元具有一特征光线发射器、一特征光线接收器以及一滤波切换器，所述特征光线发射器用于向需要实施追光的限定区域投射具有特征波长的光线，所述特征光线接收器能够感应来自所述限定区域的可见光和特征波长光线，所述滤波切换器能够通过开关控制可见光能否进入特征光线接收器；中央处理单元，与所述追光光源发射单元和模式识别单元连接，所述中央处理单元进一步包括：映射运算模块，用于建立并存储所述限定区域在所述模式识别单元内的光学成像坐标与追光光源发射单元所采用的追光面坐标之间的映射关系；追光坐标换算模块，用于根据所述模式识别单元通过模式识别采集到的至少一个被追光目标的光学成像坐标，以及映射运算模块提供的映射关系来换算出被追光目标在追光光源发射单元内的追光面坐标，并发送给所述追光光源发射单元用于实施追光。

可选的，所述追光光源发射单元是一台投影仪或多台投影仪，每台投影仪可以各自独立的生成一个或多个明亮区域，以对单一目标或多个目标实施追光。

可选的，所述特征光线发射器发射的是红外光，所述滤波切换器是红外滤波切换器，能够通过开关控制可见光的选择性通过，所述特征光线接收器能够感应可见光和红外光，在所述滤波切换器工作状态下，所述特征光线接收器只能接收并感应红外光。

本实用新型采用追光光源发射单元发射特征模式图像来建立了光学成像坐标与追光光源发射单元的追光面坐标之间的映射关系，并在实施追光的过程中，特征光线发射器往限定区域投射特征波长光线，接着限定区域的图像经过红外滤波切换器滤除可见光后再被特征光线接收器捕获成像，从而在繁杂的舞台上准确识别被追光目标的实际位置。

附图说明

附图1所示是本实用新型提供的追光装置的具体实施方式中所述装置具体实施方式的结构示意图。

附图2所示是本实用新型提供的追光装置的具体实施方式中所述方法具体实施方式的实施步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的追光装置的具体实施方式做详细说明。

附图1所示是本实用新型所述装置具体实施方式的结构示意图，包括：追光光源发射单元11、模式识别单元12、以及中央处理单元13。所述模式识别单元12包括特征光线发射器122以及滤波切换器121以及特征光线接收器123。所述中央处理单元13进一步包括映射运算模块131和追光坐标换算模块132。

所述追光光源发射单元11是可以产生一束或者多束集中光束对目标实施追光的光源发射装置，例如可以是一台投影仪，通过输出一个与追光区域对应的投影图案来实现一个或者多个区域的追光效果，也可以是多个投影仪或者多个LED组成的阵列，通过调整每个投影仪或者LED发射的会聚光的角度来实现一个或多个区域的追光效果。本具体实施方式优选为投影仪，能够更快速准确的产生对多个区域的追光。

所述模式识别单元12用于对需要实施追光的限定区域内的被追光目标进行模式识别。所述模式识别单元12包括特征光线接收器123、特征光线发射器122以及滤波切换器121。所述特征光线发射器122用于向需要实施追光的限定区域投射具有特征波长的光线。所述特征光线接收器123能够感应来自所述限定区域的可见光和特征波长光线，所述滤波切换器121能够通过开关控制可见光能否进入特征光线接收器；由于红外光易于产生和识别，因此所述具有特征波长的光学信号优选为红外光信号，对应的滤波切换器则是红外滤波切换器。所述滤波切换器121处于工作状态下，除红外光的其他光线均被过滤，则模式识别单元12中的特征光线接收器123仅对红外光成像，而所述滤波切换器121处于关闭状态下，模式识别单元12中的特征光线接收器123则能够对红外光和可见光成像。

中央处理单元13与所述追光光源发射单元11和模式识别单元12连接。所述中央处理单元进一步包括映射运算模块131和追光坐标换算模块132。

映射运算模块131用于建立并存储所述限定区域内在所述模式识别单元12内的光学成像坐标与所述追光光源发射单元11采用的追光面坐标之间的映射关系。上述映射运算模块131需要获得限定区域的背景图像和含有此追光面坐标信息的特征图像。含有追光面坐标信息的特征图像的获得方式例如可以是所述追光光源发射单元11将含有追光面坐标信息的图像投射覆盖所述限定区域并成像，而模式识别单元12对限定区域成像的同时即可以获得含有此追光面坐标信息的特征图像。而限定区域的背景图像可以通过特征光线接收器123对限定区域直接拍照的方式获得。所述含有追光面坐标信息的特征图像是由追光光源发射单元11发射的特征模式图像，例如可以是圆斑阵列、网格线、黑白棋盘格或者结构光序列等。映射运算模块131将上述含有追光面坐标信息的限定区域的特征图像，同背景图像进行比较，从而获得光学成像坐标与追光光源发射单元11的追光面坐标之间的映射关系。在建立该映射关系的过程中，滤波切换器121处在关闭状态，模式识别单元12对可见光成像。

追光坐标换算模块132用于根据所述模式识别单元12通过模式识别算法采集到的至少一个被追光目标的光学成像坐标，以及映射运算模块131提供的映射关系来换算出被追光目标的追光面坐标。所述模式识别单元12在滤波切换器121处在工作状态下采集限定区域的图像，在这一状态下，所述限定区域内的可见光信号被滤除，因此可以更准确的对被追光目标进行模式识别，从而确定被追光目标的位置信息。

上述位置信息是通过模式识别单元12采集到，模式识别单元12只能提供该信号的光学成像坐标。映射运算模块131提供的映射关系可以将其换算成追光光源发射单元11采用的追光面坐标。上述追光面坐标被发送给所述追光光源发射单元11用于实施追光。在限定区域内有多个被追光目标时，本装置也可以同时对多个目标进行模式识别，而追光光源发射单元11是可以产生多束集中光束对目标实施追光的光源发射装置，从而可以实现对多目标的追光。

由于追光光源发射单元11只能够根据自身的追光坐标来驱动实施追光，而不同的舞台和追光装置之间的相对位置都不相同，而上述方法通过采用追光光源发射单元11发射特征模式图像来建立了光学成像坐标与追光光源发射单元11的追光面坐标之间的映射关系，并在实施追光的过程中，特征光线发射器往限定区域投射特征波长光线，接着限定区域的图像经过红外滤波切换器滤除可见光后再被特征光线接收器捕获成像，从而在繁杂的舞台上通过模式识别的方式准确识别被追光目标的实际位置。

接下来结合附图给出本实用新型所述方法的具体实施方式。

附图2所示是本具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S20，提供一需要实施追光的限定区域以及一追光区域；步骤S21，建立所述限定区域在所述追光装置内的光学成像坐标与追光装置的追光面坐标之间的映射关系；步骤S22，采用特征波长的光线照射所述限定区域并进行模式识别，识别出需要被追光的目标的光学成像坐标；步骤S23，根据所述映射关系将所述光学成像坐标换算成追光装置的追光面坐标；步骤S24，所述追光装置依据所述追光面坐标发射追光。

以上方法所采用的装置可以是前述具体实施方式所述的装置，也可以是其他任意种能够支持上述方法顺利实施的追光装置。

参考步骤S20，提供一需要实施追光的限定区域以及一追光装置。所述限定区域可以是一个舞台、一块空地、以及一个房间等任何一种具有限定边界的区域，并且该区域的地面最好是平的且不反光的，有利于准确的进行定位。反光的和凹凸的地面会影响到定位的最佳实施效果，但并不影响定位方法的实施。所述追光装置能够产生一束或者多束集中光束对目标实施追光，并且本具体实施方式中的追光装置还能够主动的对被追光的目标进行自动定位。

参考步骤S21，建立所述限定区域在所述追光装置内的光学成像坐标与追光装置的追光面坐标之间的映射关系。本步骤首先需要获得限定区域的背景图像和含有此追光面坐标信息图像。含有追光面坐标信息图像的获得方式例如可以是将含有追光面坐标信息的图像投射覆盖所述限定区域并成像，对限定区域成像的同时即可以获得含有此追光面坐标信息图像。而限定区域的背景图像可以通过对限定区域直接拍照的方式获得。所述含有追光面坐标信息的图像是一个特征模式图像。将上述含有追光面坐标信息的限定区域图像，同不含有任何信息的背景图像进行比较，从而获得光学成像坐标与追光面坐标之间的映射关系。

步骤S22，采用特征波长的光线照射所述限定区域并进行模式识别，识别出需要被追光的目标的光学成像坐标。在这一状态下可以更准确的对被追光目标进行模式识别，从而确定被追光目标的位置信息。所述位置信息是通过光学成像的方式采集到，因此采集到的位置信息是光学成像坐标。所述特征波长的光线例如可以是红外光。

参考步骤S23，根据所述映射关系将所述光学成像坐标换算成追光装置的追光面坐标。

步骤S21获得的映射关系可以将步骤S22获得的光学成像坐标换算成追光光源发射单元采用的追光面坐标。

参考步骤S24，所述追光装置依据所述追光面坐标发射追光。上述追光面坐标用于实施追光。在限定区域内有多个被追光目标时，本装置也可以同时采集来自于多个目标的具有特征波长的光学信号，并采用可以产生多束集中光束对目标实施追光的光源发射装置，从而可以实现对多目标的追光。例如可以是一台投影仪，通过输出一个与追光区域对应的投影图案来实现一个或者多个区域的追光效果，也可以是多个投影仪或者多个各自带有聚光透镜的LED组成的阵列，通过调整每个投影仪或者LED发射的会聚光的角度来实现一个或多个区域的追光效果。本具体实施方式优选为投影仪，能够更快速准确的产生对多个区域的追光。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。