分辨率)也可以根据期望变化。光源可以以连续模式或者脉冲模式操作。本文描述的系统提供具有对象和背景之间增强的对比度的图像，以便于两者之间的区分，并且这一信息可以用于众多目的，其中位置和/或运动检测仅是很多可能性之一。
[0090]用于将对象与背景区分开的阈值截止和其它具体标准可以适配于特定相机和特定环境。如上文所述，在比率!^/!.。增加时，预期对比度增加。在一些实施例中，在特定环境中可以校准系统，例如通过调整光源亮度、阈值标准等等。可以以快速算法实现的简单标准的使用可以释放给定系统中的处理能力以用于其它用途。
[0091]任何类型的对象都可以是使用这些技术的运动捕捉的主题，并且实施方式的各种方面可以针对特定对象优化。例如，相机和/或光源的类型和位置可以基于其运动将被捕捉的对象和/或将在其中捕捉运动的空间的尺寸进行优化。依照本发明的实施例的分析技术可以实现为任何合适计算机语言的并且在可编程处理器上执行的算法。备选地，一些或者所有算法可以在固定功能逻辑电路中实现，并且这种电路可以使用常规或者其它工具来设计和制造。
[0092]并入本发明的各种特征的计算机程序可以被编码在各种计算机可读存储介质上；合适的介质包括磁盘或者磁带、诸如紧缩盘(CD)或者DVD (数字通用盘)之类的光学存储介质、闪存以及有能力以计算机可读形式保持数据的任何其它非瞬态介质。编码有程序代码的计算机可读存储介质可以与兼容设备一起封装，或者与其它设备分开提供。此外，程序代码可以经由符合各种协议的有线光学和/或无线网络(包括因特网)进行编码和传输，从而允许例如经由因特网下载的分布。
[0093]因此，虽然已经关于具体实施例描述了本发明，但是将领会的是，本发明旨在涵盖在以下权利要求的范围内的所有修改和等效物。
【主权项】
1.一种人机接口的对象照明和图像捕捉部分，包括: 相机，朝着视场定向； 多个单独可控发光元件，指向所述视场，所述发光元件中的至少一些发光元件具有不同的光束角，所述多个单独可控发光元件包括至少一个宽光束发光元件和一个或者多个窄光束发光元件；以及 控制器，耦合到所述相机和光源并且被配置为: 操作所述相机以捕捉包括到达所述视场并且在所述视场中移动的控制对象的图像序列； 操作所述发光元件以在检测所述控制对象的所述到达的同时用所述宽光束发光元件照射所述视场，并且在所述控制对象在所述视场内移动时激活所述窄光束发光元件并且用所述窄光束发光元件跟随所述控制对象；并且 使用所述窄光束发光元件以用足够的强度照射移动的所述控制对象以便于检测所述视场内的所述控制对象的控制姿势。
2.根据权利要求1所述的人机接口，其中多个发光元件是窄光束发光元件。
3.根据权利要求2所述的人机接口，其中所述窄光束发光元件具有大约60°的光束角。
4.根据权利要求2所述的人机接口，其中所述至少一个宽光束发光元件具有大约120°的光束角。
5.根据权利要求2所述的人机接口，其中所述控制器被配置为跟踪所述对象并且激活所述窄光束发光元件中的不同窄光束发光元件，以在所述对象移动时保持所述对象被照射。
6.根据权利要求5所述的人机接口，其中所述控制器被配置为停用不必要用于照射所述对象的发光元件。
7.根据权利要求2所述的人机接口，其中所述控制器被配置为操纵所述窄光束发光元件，以在所述对象移动时保持所述对象被至少一个这种元件照射。
8.根据权利要求1所述的人机接口，其中所述控制器被配置为分析来自所述相机的图像，以预测所述对象的轨迹并且依照所预测的轨迹激活或者操纵发光元件。
9.一种人机接口的对象照明和图像捕捉系统部分，包括: 相机，朝着视场定向； 多个单独可控发光元件和与所述发光元件中的至少一些发光元件关联的可控光学器件，所述光学器件可控地更改关联的发光元件的光束角；以及控制器，耦合到所述相机和光源并且被配置为: 操作所述相机以捕捉包括在所述视场中移动的控制对象的图像序列； 操作所述发光元件和所述光学器件以在检测所述控制对象的到达的同时用至少一个宽光束照射所述视场，并且在所述控制对象在所述视场内移动时用更窄光束照射所述视场同时跟随所述控制对象；并且 用足够的强度照射移动的所述控制对象，以便于将对象轴线检测应用于所述控制对象的所述图像序列。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述光学器件是可调透镜。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器控制所述光学器件以变化发光元件的光束角，并且控制驱动电流以变化所述发光元件的输出照度。
12.一种对象照明和图像捕捉的方法，所述方法作为人机接口的一部分与朝着视场定向的相机和多个发光元件一起使用，所述发光元件中的至少一些发光元件具有不同的光束角，所述方法包括如下动作: 操作所述相机以捕捉包括在所述视场中移动的控制对象的图像序列；以及操作所述发光元件以在检测所述控制对象的到达的同时用宽光束发光元件照射所述视场，并且在所述控制对象在所述视场内移动时激活窄光束发光元件并且用所述窄光束发光元件跟随所述控制对象；以及 用足够的强度照射移动的所述对象，以便于将对象轴线检测应用于所述控制对象的所述图像序列。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发光元件包括多个窄光束发光元件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述窄光束发光元件具有大约60°的光束角。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个宽光束发光元件具有大约120°的光束角。
16.根据权利要求13所述的方法，其中跟踪所述对象，并且激活所述窄光束发光元件中的不同窄光束发光元件，以在所述对象移动时保持所述对象被照射。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括停用不必要用于照射所述对象的发光元件的步骤。
18.根据权利要求13所述的方法，进一步包括操纵所述窄光束发光元件以在所述对象移动时保持所述对象被至少一个这种元件照射的步骤。
19.根据权利要求12所述的方法，进一步包括分析来自所述相机的图像以预测所述对象的轨迹并且依照所预测的轨迹激活或者操纵发光元件的步骤。
20.一种对象照明和图像捕捉的方法，所述方法作为人机接口的一部分与朝着视场定向的相机和多个单独可控发光元件以及与所述发光元件中的至少一些发光元件关联的可控光学器件一起使用，所述光学器件可控地更改关联的发光元件的光束角，所述方法包括如下动作: 操作所述相机以捕捉包括在所述视场中移动的控制对象的图像序列； 操作所述发光元件和所述光学器件以在检测所述控制对象的到达的同时用宽光束发光元件照射所述视场，并且在所述控制对象在所述视场内移动时激活窄光束发光元件并且用所述窄光束发光元件跟随所述控制对象；以及 用足够的强度照射移动的所述对象，以便于检测所述视场内的所述控制对象的控制姿势。
21.一种图像捕捉和分析系统，包括: 相机，朝着视场定向； 多个单独可控发光元件，指向所述视场，所述发光元件中的至少一些发光元件具有不同的光束角；以及 控制器，耦合到所述相机和光源并且被配置为: 操作所述相机以捕捉包括在所述视场中移动的对象的图像序列；并且 操作所述发光元件以用足够的强度照射移动的所述对象，以便于通过所述相机进行图像捕捉，但是利用最小的供应功率。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述发光元件中的至少一个发光元件是宽光束发光元件，并且多个发光元件是窄光束发光元件。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述窄光束发光元件具有大约60°的光束角。
24.根据权利要求22所述的系统，其中至少一个宽光束发光元件具有大约120°的光束角。
25.根据权利要求22所述的系统，其中所述控制器被配置为跟踪所述对象并且激活所述窄光束发光元件中的不同窄光束发光元件以在所述对象移动时保持所述对象被照射。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述控制器被配置为停用不必要用于照射所述对象的发光元件。
27.根据权利要求22所述的系统，其中所述控制器被配置为操纵所述窄光束发光元件，以在所述对象移动时保持所述对象被至少一个这种元件照射。
28.根据权利要求21所述的系统，其中所述控制器被配置为分析来自所述相机的图像，以预测所述对象的轨迹并且依照所预测的轨迹激活或者操纵发光元件。
29.一种图像捕捉和分析系统，包括: 相机，朝着视场定向； 多个单独可控发光元件和与所述发光元件中的至少一些发光元件关联的可控光学器件，所述光学器件可控地更改关联的发光元件的光束角；以及 控制器，耦合到所述相机和光源并且被配置为: 操作所述相机以捕捉包括在所述视场中移动的对象的图像序列；并且 操作所述发光元件和所述光学器件以用足够的强度照射移动的所述对象，以便于通过所述相机进行图像捕捉，但是利用最小的供应功率。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述光学器件是可调透镜。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述控制器控制所述光学器件以变化发光元件的光束角，并且控制驱动电流以变化所述发光元件的输出照度，以最小化所述驱动电流。
32.一种用于与朝着视场定向的相机和多个发光元件一起使用的图像捕捉和分析的方法，所述发光元件中的至少一些发光元件具有不同的光束角，所述方法包括: 操作所述相机以捕捉包括在所述视场中移动的对象的图像序列；以及 操作所述发光元件以用足够的强度照射移动的所述对象，以便于通过所述相机进行图像捕捉，但是利用最小的供应功率。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述发光元件包括至少一个宽光束发光元件和多个窄光束发光元件。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述窄光束发光元件具有大约60°的光束角。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述至少一个宽光束发光元件具有大约120°的光束角。
36.根据权利要求33所述的方法，其中跟踪所述对象，并且激活所述窄光束发光元件中的不同窄光束发光元件以在所述对象移动时保持所述对象被照射。
37.根据权利要求36所述的方法，进一步包括停用不必要用于照射所述对象的发光元件的步骤。
38.根据权利要求33所述的方法，进一步包括操纵所述窄光束发光元件以在所述对象移动时保持所述对象被至少一个这种元件照射的步骤。
39.根据权利要求32所述的方法，进一步包括分析来自所述相机的图像以预测所述对象的轨迹并且依照所预测的轨迹激活或者操纵发光元件的步骤。
40.—种图像捕捉和分析的方法，所述方法用于与朝着视场定向的相机和多个单独可控发光元件以及与所述发光元件中的至少一些发光元件关联的可控光学器件一起使用，所述光学器件可控地更改关联的发光元件的光束角，所述方法包括: 操作所述相机以捕捉包括在所述视场中移动的对象的图像序列； 操作所述发光元件和所述光学器件以用足够的强度照射移动的所述对象，以便于通过所述相机进行图像捕捉，但是利用最小的供应功率。
【专利摘要】通过剪裁对检测空间内对象位置的照明，成像系统和方法优化用于检测、识别和/或跟踪目的的对象照明。例如，来自跟踪系统的反馈可以用于控制发光元件和使发光元件瞄准，使得照明可以根据需要减少或者增加。
【IPC分类】H05B37-02, G06T7-20
【公开号】CN104769644
【申请号】CN201380058409
【发明人】D·霍尔兹
【申请人】厉动公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2013年11月8日
【公告号】DE112013005337T5, US20140125813, WO2014074871A1