专利名称：一种图像捕捉定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种图像捕捉定位系统，尤其涉及到一种使用固定摄像头来拍摄移动的红外定位点来进行定位的图像捕捉定位系统。
背景技术：
随着电子设备的发展，图像捕捉定位系统被应用越来越广泛。例如光电鼠标技术，在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面。然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件(微成像器)内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电
鼠标内部的一块专用图像分析芯片(DSP，即数字微处理器)对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。但是，光电鼠标的技术局限性是必须借助于一个可以反射红外光的不平整平面，所以在对其进行拓展功能进而广泛应用受到了阻碍。
所以后来人们有设计出Wii定位技术ii游戏机包括一个主机， 一个游戏手柄， 一个红外发光条。红外发光条上安装有数个红外发光管，无线游戏手柄上安装红外滤光片、摄像头。红外发光条发出两束红外光，经手柄上的红外滤
光片过滤，使红外光通过，摄像头拍摄外部的红外信息，再由游戏手柄上的MCU计算，取两个红外光点距离的中间值，完成定位。但是使摄像头移动，即把摄像头绑定在被定位对象上，来进行定位，这种定位方法的缺陷是对外界环境要求比较高，由于摄像头移动，如果外界存在任何红外干扰(太阳光或物体反射太阳光)，都会给内部运算带来难度，从而导致定位的不准确。所以一种更有效的图像捕捉定位系统急需被研制。发明内容
本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种使用固定摄像头来拍摄移动的红外定位点来进行定位的新型图像捕捉定位系统。本实用新型采用的具体技术手段如下
一种红外定位的图像捕捉装置，其特征在于包括红外定位点、上位机、摄像头和红外滤光灯罩；
所述红外定位点同被捕捉对象进行绑定，作为红外光源；
所述红外滤光灯罩置于摄像头前端，用于滤除红外光谱以外的光线，仅使红外光透过红外滤光灯罩；
所述上位机同摄像头相连接，将摄像头实时采集红外定位点的运动轨迹信息通过总线传送到上位机的MCU或CPU中进行被捕捉对象的当前位置分析，再通过与其连接的显示装置进行显示。
本实用新型的发明点是使用固定摄像头来拍摄移动的红外定位点来进行定位，可省去一个单独用来定位的红外发光条，节约成本，节省空间，并且由于摄像头是固定的，外界环境的红外干扰一般变化不会太大，降低了对摄像头图片信号解析的难度，定位更准确，工作效率更高。另外，本实用新型的算法中，分为外界存在干扰和不存在干扰两部分，这样运行过程中会提高系统工作效率，并且有效地清除了外界环境中的红外光源(主要是太阳光，以及物体反射的阳光)所带来的干扰，定位更精准。
图1为本实用新型的硬件结构框图2为本实用新型的主流程图。
具体实施方式
如图1所示，整个系统由红外定位点(红外发光设备)，上位机，摄像头，红外滤光灯罩组成。红外定位点即红外发光源，可以是任何发出足够强度红外光的设备；上位机是控制监控设备，可以是电脑、游戏机等设备；摄像头可以是内置摄像头，也可以是外置可插拔的摄像头；红外光灯罩就是由红外滤光片制成的，可以固定在上位机上，或者固定在摄像头上。用红外滤光罩盖住摄像头，将摄像头连接到上位机，并将红外发光源跟被捕捉对象绑定。
以下以游戏机为实例对本实用新型进行说明，首先将游戏机(上位机)连接到电视或显示器，将摄像头连接到游戏机(上位机)，可以是通过外部接口插入，或者将摄像头直接内部连接并固定到游戏机上；用红外滤光罩盖住摄像头；将红外定位点(红外发光源)安装到无线游戏手柄内部。由无线游戏手柄上的红外定位点(红外发光源)发射出一定强度的红外光；红外光通过红外滤光罩，进入摄像头，由摄像头拍摄成图片，摄像头再将图片数据发送给游戏机内部的MCU (CPU)，游戏机内部的MCU (CPU)对摄像头发来的图片数据按照以下算法进行解析处理，得到红外定位点(红外发光源)的平均坐标，再将红外定位点(红外发光源)的平均坐标换算成光标在显示屏上的坐标，就可以控制光标在显示屏上的运动。
如图2所示，该图像捕捉定位系统的具体实现方法如下步骤
(1) 、上位机先通过摄像头获取一张图片作为基准图片；用红外光照遮盖摄像头，摄像头拍摄外部环境的红外信息，并将红外的图片信息数据发送给游戏机(上位机)内部的MCU (CPU)，由MCU (CPU)进行运算。
(2) 、读取上一步骤中所拍摄的图片数据，把非黑像素的坐标保存到数组Pixell里，获得外界环境的红外信息(如果像素点的颜色是黑色(这个颜色判断根据不同上位设备，通过不同的色彩检测方法来判断， 一般可用像素点的RGB值来判断)，就不记录这个像素点的坐标值，如果这个像素点的颜色不是黑色就记录这个像素点的坐标值)；
(3) 、在设定的间隔较短时间内通过摄像头继续获取二张图片图片(具体时间可根据摄像头或计算机性能决定，通常是3秒以下，因为外部环境可能存在某些变化的红外干扰源，如果存在变化的红外干扰源，不及时排除，会造成红外定位不准确)，读取此次获取图片的颜色数据，并此次获取图片中非黑像素的坐标同上一步骤中所保存的坐标数组Pixell进行对比，相同的坐标保存到数组Pixel中，为外界环境的红外干扰信息，因为红外定位点是移动设备，因此较短时间内的位置是有变化的，而外部环境的红外信息，通常来自于阳光或者是镜面所反射的阳光等固定设备，因此其他没有变化位置的非黑像素点就是外部环境所存在的红外信息，即外部存在的红外干扰。使用整型变量pCount来记录数组Pixel中的非黑色像素点的数量，即pCoimt所记录的是外部环境存在的红外信息的像素点的数量，整型变量pixelX是数组Pixel中所有x坐标和，整形变量pixelY是数组Pixel中所有y坐标和。
(4) 、摄像头持续拍照，对每次拍照进行以下运算(进入程序的主循环部
5分)；
(5) 、如果pCount为0，即步骤3中所获得的环境的红外信息像素点的数量是0，也就是拍摄到的图片是黑色的，外部没有任何红外干扰；没有外部红外干扰的情况下，MCU (CPU)对摄像头所发送的红外图片信息进行如下处理-
对步骤(4)获得的图像的逐个像素点进行色彩检测，如果检测到非黑像素点，就将其坐标信息存到数组stickPixel中，通过运算得到红外定位点的平均坐标StickX = pStickX/pStickCoimt， StickY二 pStickY/pStickCount，其中pStickX是数组stickPixel中所有x坐标的和，pStickY是数组stickPixel中所有y坐标的和，pStickCount为步骤(4)获得图像中非黑像素点的数量。
(6) 、 pCount不为0，即是在第一帧和第二帧中有相同的坐标点是非黑色像素，因为红外定位点本身是移动的，因此如果不存在外部环境干扰的情况下，在较短时间内所拍摄的两张图片中，非黑像素应该有移动，表现为其坐标发生变化。就是存在外部环境的红外干扰，MCU (CPU)对摄像头所发送的红外图片信息进行如下处理
对步骤(4)获得的图像的逐个像素点进行色彩检测，如果检测到非黑像素点，将其坐标信息存到数组stickPixel中，通过运算得到红外定位点的平均坐标 StickX=(pStickX-pixelX)/(pStickCount-pCount) ， StickY二(pStickY-pixelY)/(pStickCoimt-pCount)，其中pStickX是数组stickPixel中所有x坐标的和，pStickY是数组stickPixel中所有y坐标的和，pixelX和pixelY步骤(3)中所获得外部环境的红外信息的坐标X和坐标Y的和，pStickCount为步骤(4)获得图像中非黑像素点的数量，pCount为步骤(3)中外部红外信息中的非黑像素点的数量。
(7) 、根据不同的上位机，采用一定的换算方法将步骤(5)或步骤(6)中得到的平均坐标值换算成所需的定位数据，此换算过程由用户的不同要求决定。根据上位机所连接显示屏的分辨率不同，将上面定位点的平均坐标StickX、StickY映射成屏幕上光标的坐标值输出。由于所连接显示器分辨率及性能不同，映射方法不同，也有些不需要进行映射，只要直接按照StickX、 StickY输出即可。例如，在计算机上，将所得到的平均坐标赋值给鼠标光标，并将一个小的红外发光源绑定到手上，那么就可以直接依靠手的变化来操纵鼠标光标的移动。
(8)、判断距离上一次获得外界环境信息的时间是否大于2s，如果大于2s就循环到最开始〈拍摄环境图像〉即步骤(1)中，如果不到2s就循环到〈摄像头拍照〉即步骤(4)。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种红外定位的图像捕捉装置，其特征在于包括红外定位点、上位机、摄像头和红外滤光灯罩；所述红外定位点同被捕捉对象进行绑定，作为红外光源；所述红外滤光灯罩置于摄像头前端，用于滤除红外光谱以外的光线，仅使红外光透过红外滤光灯罩；所述上位机同摄像头相连接，将摄像头实时采集红外定位点的运动轨迹信息通过总线传送到上位机的MCU或CPU中进行被捕捉对象的当前位置分析，再通过与其连接的显示装置进行显示。
专利摘要本实用新型公开了一种图像捕捉定位装置，其特征在于包括红外定位点、上位机、摄像头和红外滤光灯罩；所述红外定位点同被捕捉对象进行绑定，作为红外光源；红外滤光灯罩置于摄像头前端，用于滤除红外光谱以外的光线，仅使红外光透过红外滤光灯罩；上位机同摄像头相连接，将摄像头实时采集红外定位点的运动轨迹信息通过总线传送到上位机的MCU或CPU中进行被捕捉对象的当前位置分析，再通过与其连接的显示装置进行显示。该系统具有节约成本、节省空间、抗干扰能力强和定位更精准等特点，特别适合在图像捕捉定位系统领域广泛推广。
文档编号G06F3/042GK201413506SQ20092001466
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者封连重, 瑜 赵, 赵婧禾 申请人:中国华录集团有限公司