[发明专利]一种基于摄像头的亮点追踪系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及到基于摄像头软件驱动，单片机应用集成电路，电机硬件驱动，属于摄像头识别，运动控制领域。

背景技术

在现代生活中，一方面人们所用的各种遥控玩具车，都是基于RF射频或有线手拿遥控手柄来实现控制的，从而在用户不运动下即可实现对玩具或设备的使用；另一方面一般目标追踪依赖图像识别算法；其他，在人机交互方面上一般都要使用键盘，鼠标，触摸屏等随着手接触使之运动而与机器交换信息。

上述情况导致了以下几个方面的问题：(1)用户往往由于不小心或粗心或随意放置遥控器，使得真正使用时控制器难以找到，给使用增添了麻烦；而且有些小孩子不会使用遥控器，或者不情愿用，同时还想和玩具进行交互，这时就会产生麻烦；(2)已有的目标追踪基于摄像头的部要有很复杂的算法，软件成本往往加大；(3)再做一些人机交互时，比如说讲台讲课或者离着设备较远等情况时，无法接触一些传统输入设备时，同样会产生麻烦。在这些情况下，产生了一些新的想法和一些制作，这个发明就可以应用在激光点运动产生一些新的输入状态，然后让这些输入状态与原有传统输入设备相联系。

发明内容

本发明公开了一种基于摄像头的亮点追踪系统，所述系统包括普通摄像头和阈值比较模块，亮点发生器，控制模块。所述摄像头连接控制模块；其中普通摄像头是模拟或数字摄像头，亮点发生器可以是激光点或者其他亮点，控制模块有单片机和运动控制部分。摄像头为至少一个，可随阀值比较模块和控制模块在一起也可不在一起；所述亮点可以一个或多个，均可以被摄像头捕捉到。

基于摄像头设备实现对亮点的识别功能，并有随动系统，由于发出亮点的设备，包括手电筒，手机，激光笔是日常生活中人们常用的电子装置，可以免除了寻找遥控的尴尬，并且还会有一些纽扣似的亮点发生器，可穿戴，便于儿童穿戴玩耍。本发明的系统容易摄像头识别功能，大大降低开发成本。同时本发明的系统可以实现一种新的交互方式，并可以依据亮点的运动状态实现一些鼠标和键盘输入功能。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

基于摄像头的亮点追踪系统，包括普通摄像头和阀值比较模块，亮点发生器，控制模块。摄像头至少为一个，可随阈值比较模块和控制模块在一起也可不在一起；所述亮点至少一个，均可以被摄像头捕捉到。之后有运动系统跟随运动。

上述系统的工作原理是：亮点在摄像头识别范围时，摄像头受到MCU指令控制，发出每个像素点的颜色信息，随后和比较模块的阈值进行比较，MCU系统记录比较模块输出的0或1，然后在通过算法控制运动系统运动，原理图见附图1。

本领域技术人员可以认为，为了使运动系统运动或者软件描绘图像运动状态，需要在MCU或者其他PC嵌入式系统中安装对应的软件的操作代码模块。

进一步的，为了实现类似于键盘的输入功能，鼠标等传统设备的输入方式，改进后的系统上还需装有亮点运动描绘软件或算法，不同的运动状态对应着不同的传统输入方式的编码。通过按照预先定义好的规则将运动状态进行编码，例如使用光点向右移动一段距离代表鼠标输入左键所对应的编码等，此种对应关系预先设置在系统中。

上述改进结构的工作原理是：从摄像头识别到亮点运动信号，MCU开始记录运行轨迹，软件算法中根据运行轨迹匹配输入指令。这样来实现亮点遥控输入功能。

基于上述系统，本发明还公开了基于摄像头的光点跟随电机控制的方法，包括下述步骤：

(1)MCU获取摄像头中光点在所有像素点中的位置，例如320*240像素，亮点位置在(130，120)的像素点上；

(2)计算亮点所在像素点与原点的相对位胃信息，例如定义原点在(160，0)的像素点上，于是偏差为(-30，120)，X所对应的负的代表在左半平面，车应向左运动，正的反之；Y所对应的是距离，越大运动速度应越快，详情见附图2。另外一种方法是计算偏差角度和距原点的距离，也就是会有一个极坐标概念，例如偏差所得到后计算X/Y＝-0.25，半径124，详情见附图3。

(3)运动可以是舵机控制方向，或者是双电机差速运动方向控制，根据(2)所述得到的信息给舵机不同频率控制或者两电机不同PWM控制，随后实时控制，运动系统跟踪光点。

通过上述过程，即可将亮点作为一种输入位置的运动系统进行跟踪操作，实现实时运动跟踪控制操作。

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中：