一种基于图像校正的摄像式多目标定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于图像校正的摄像式多目标定位装置，属于多目标定位装置。包括定位平台、控制电路板和主控制器，摄像机获取屏幕表面目标信息，根据摄像机的起始成像位置，自动确定摄像机的主光轴位置，然后提取目标在摄像机中的成像位置，利用基于等效面的畸变校正方法对成像位置进行校正，通过摄像机分组，利用光学交汇测量定位算法实现多目标定位。优点在于：装置结构简单，可靠性强，镜头畸变无需复杂的标定校正，易于扩展，定位精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像校正的摄像式多目标定位装置
本技术涉及一种多目标定位装置及方法，具体涉及一种以摄像机光学成像和光学交汇定位原理实现多目标定位的系统和方法。
技术介绍
视觉定位技术是基于现代光学技术，以摄像机采集图像的方式，通过对图像数据的分析，运用数字图像处理技术，从图像数据中提取目标物的位置信息，结合相关算法，实现目标物的坐标定位的一项综合性技术。将视觉定位技术应用于触摸屏，尤其是大屏幕触摸屏，将以往依赖于硬件材料和设备的触控技术转化为以新兴的数字图像处理技术为核心的触控技术，使用软件技术解决硬件材料和设备的不足，具备结构简单，价格低廉，定位准确灵敏，且扩展性强等优势。现存的基于视觉的定位系统，基于两路摄像机的定位技术，可以满足单目标的准确定位和跟踪，但是当存在多目标时就会存在目标之间的遮挡问题，导致定位不准。基于多路摄像机的定位技术，结构复杂，且使用硬件标定的方法进行摄像机广角镜头的畸变校正，操作繁琐，系统的可移植性差。中国专利申请CN200910193302.4披露了一种摄像式触摸屏检测定位方法及摄像式触摸检测系统，通过三个摄像头对屏幕上的多个预定坐标上的特定触摸物进行拍摄，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算每一所述摄像装置的对应的图像畸变校正参数，根据对应的所述图像畸变校正参数校正待定位的触摸物的图像。根据校正后的待定位的触摸物图像计算所述待定位的目标物的实际坐标。该方法可以减少由于镜头畸变带来的触摸检测误差，但是计算复杂，且需要进行标定，求解图像畸变校正参数还需解未定方程，只能求近似解，是畸变校正的精度降低。中国专利CN200810031300.0公开了一种四路摄像头协同工作的表面计算平台及多触点检测方法，表面计算平台由四块电路板、四个摄像头、多个红外二极管组成，电路板串联成一个矩形，摄像头分放于矩形的四个角上，红外二极管焊在电路板上，红外二极管中心或等间距的η个点作为标定点。多触点检测方法是先分别获得摄像头和标定点的世界坐标集，并对摄像头进行标定得到标定点在每个摄像头中的图像坐标集，再对触点在每个图像中的坐标进行检测，得到触点的图像坐标，然后确定触点的图像坐标对应的标定点坐标dwi，并确定dwi和每个摄像头世界坐标之间的直线方程组，根据直线方程组确定触点位置。该系统的精度需要焊接在电路板上的红外二极管的密度决定，需要大量的红外二极管，且需要η个等间距的标定点，较为复杂，可移植性较差。
技术实现思路
本技术提供一种基于图像校正的摄像式多目标定位方法及装置，以解决当前基于视觉的定位系统结构复杂、可移植性差、健壮性不强等方面问题。本技术采取的技术方案是:一种基于图像校正的摄像式多目标定位装置包括:定位平台，包含四个红外摄像机与四个红外二极管，分别安装于屏幕的四个顶角，进行目标物的图像信息采集，围贴屏幕边框的光学反光条，将红外二极管发射的红外光线反射回红外摄像机中成像；控制电路板由图像采集控制电路、USB控制传输电路组成，图像采集控制电路控制定位平台前端电路采集图像，USB控制传输电路实现与主控制器的USB接口通信；主控制器为嵌入式系统，包括嵌入式硬件、嵌入式操作系统和应用程序。嵌入式硬件和操作系统负责是定位系统控制和数据运算基础，应用程序实现图像处理和目标定位算法。本技术所述定位平台包括:屏幕的四个顶角处安装红外摄像机和红外二极管，按照屏幕、红外二极管、红外摄像机的自下而上顺序安装，并保证屏幕平面、红外二极管光平面和红外摄像机主光轴相互平行；屏幕四周边框粘贴光学反光条，将由某角红外二极管发射的红外光线原路反射回该角的红外摄像机中成像；红外摄像机视角大于90度，小于120度，摄像机的光心位于各角的角平分线上，屏幕的宽和高不等，确保每个目标物至少在一个摄像机中成像。本技术所述控制电路板完成对红外摄像机的配置，红外摄像机只采集有红外光反射区域的特定几行图像数据，并将图像数据通过USB数据形式传送给主控器进行处理。本技术具有以下的优点:1、结构简单，成本低廉，本系统不需要特定昂贵的硬件材料，无需对屏幕进行改造，直接在屏幕的四个边角安装四个微型摄像机和红外二极管，并在屏幕四周边框围贴光学反光条即可。2、可靠性强，当摄像机发生微小位置变动时，可以通过计算其主光轴位置进行修正，不影响系统定位精度。3、精度高，易于扩展，利用基于畸变等效曲面的图像校正方法对广角镜头的畸变进行校正，无需进行复杂的标定校正，简单快捷，并且系统不受屏幕尺寸大小的限制，只需简单改变一些参数，就可实现扩展。4、可实现多目标定位，四个摄像机安装于屏幕的四个边角，可以保证多个目标在不同的摄像机中成像，通过光学交汇测量即可实现多多个目标的定位。【附图说明】图1是本技术提出的基于图像校正的摄像式多目标定位装置100的整体框图；图2是根据本技术的基于图像校正的摄像式多目标定位装置的定位平台101结构图；图3是根据本技术定位平台的硬件结构布局图；图4是根据本技术的控制电路板102的原理框图；图5是本技术提出的基于视觉的多目标定位主控制器103原理框图；图6用于说明本技术中基于畸变等效面的图像畸变校正方法的原理图；图7是本技术基于视觉的多目标定位采集的图像数据；图8是本技术基于视觉的多目标定位目标成像角度计算示意图；图9是本技术基于视觉的多目标定位摄像机主光轴偏移不意图；图10是本技术基于视觉的多目标定位算法对多目标定位原理图；图11是本技术提出的基于视觉的多目标定位的整体流程图；图12是本技术提出的基于视觉的多目标定位的图像预处理流程图。【具体实施方式】一种基于图像校正的摄像式多目标定位装置包括:定位平台，包含四个红外摄像机与四个红外二极管，分别安装于屏幕的四个顶角，进行目标物的图像信息采集；围贴屏幕边框的光学反光条，将红外二极管发射的红外光线反射回红外摄像机中成像；控制电路板由图像采集控制电路、USB控制传输电路组成，图像采集控制电路控制定位平台前端电路采集图像，USB控制传输电路实现与主控制器的USB接口通信；主控制器为嵌入式系统，包括嵌入式硬件、嵌入式操作系统和应用程序。嵌入式硬件和操作系统负责是定位系统控制和数据运算基础，应用程序实现图像处理和目标定位算法。 本技术的一种实施方式是:屏幕的四个顶角处安装红外摄像机和红外二极管，按照屏幕、红外二极管、红外摄像机的自下而上顺序安装，并保证屏幕平面、红外二极管光平面和红外摄像机主光轴相互平行；屏幕四周边框粘贴光学反光条，将由某角红外二极管发射的红外光线原路反射回该角的红外摄像机中成像；红外摄像机视角大于90度，小于120度，摄像机的光心位于各角的角平分线上，屏幕的宽和高不等，确保每个目标物至少在一个摄像机中成像。本技术的一种实施方式是:控制电路板完成对红外摄像机的配置，红外摄像机只采集有红外光反射区域的特定几行图像数据，并将图像数据通过USB数据形式传送给主控器进行处理。一种基于图像校正的摄像式多目标定位方法，其特征在于包括下列步骤:I)安装于屏幕顶角的四个红外摄像机采集屏幕表面的图像信息，控制电路板将采集到的图像数据通过USB的形式传递给主控制器；2)对于一个红外摄像机,其大于90度的成像区域，由于没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像校正的摄像式多目标定位装置，其特征在于包括： 定位平台，包含四个红外摄像机与四个红外二极管，分别安装于屏幕的四个顶角，进行目标物的图像信息采集；围贴屏幕边框的光学反光条，该光学反光条用于将红外二极管发射的红外光线反射回红外摄像机中成像； 控制电路板由图像采集控制电路和USB控制传输电路组成，该图像采集控制电路控制定位平台前端电路采集图像，该USB控制传输电路用于实现与主控制器的USB接口通信； 采用嵌入式系统的主控制器通过USB接口与控制电路板连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像校正的摄像式多目标定位装置，其特征在于包括: 定位平台，包含四个红外摄像机与四个红外二极管，分别安装于屏幕的四个顶角，进行目标物的图像信息采集；围贴屏幕边框的光学反光条，该光学反光条用于将红外二极管发射的红外光线反射回红外摄像机中成像； 控制电路板由图像采集控制电路和USB控制传输电路组成，该图像采集控制电路控制定位平台前端电路采集图像，该USB控制传输电路用于实现与主控制器的USB接口通信； 采用嵌入式系统的主控制器通过USB...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓颖，吴赛文，王庆龙，周春雨，董杨瑞，王婷婷，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22