一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统及方法技术方案

一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统及方法，系统包括：头戴式穿戴架，摄像头，头戴式微型摄像机，与头戴式穿戴架固定连接，用于获取场景视频信息；投影装置，投影装置向微型摄像机拍摄的同一场景中投影，用于增强信息；通过调整投影装置的光轴方向，使投影图案的中心位置位于头戴式微型摄像机光轴线上；提示模块，当系统发生异常时发出提示；角度感知模块，用于获取头戴式微型摄像机的角度姿态信息，所述角度姿态信息包括：视角θ和仰角ω。本系统解决了采用头戴式摄像机容易出现的拍摄不到或拍摄不全操作场景、头部运动而影响实验评分结果等问题，本系统采用多投影区域技术，实现了对用户行为的精准指引，避免识别到其他不相关的器材。关的器材。关的器材。

【技术实现步骤摘要】
一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统及方法


[0001]本专利技术涉及实验监控领域，尤其是涉及一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统及方法。

技术介绍

[0002]中国专利技术专利名称：一种智能识别系统与方法，专利号：CN113705518A，提供了一种智能识别系统，所述的系统包括：一级识别装置，设置在操作场景中，用于拍摄操作过程并对一级检测对象进行识别，反馈识别结果；二级识别装置，穿戴在操作者身上，用于拍摄操作过程并对二级检测对象进行识别，反馈识别结果；结果获取装置，用于获取一级识别装置和二级识别装置反馈的识别结果。本申请采用多级识别相互配合的方式，将人手位置、实验设备、实验结果与实验现象等作为检测对象，在人自然操作、且实验过程不用打断的条件下，以高识别率实现对操作场景中检测对象的实时识别。同时，本申请还提供了基于上述系统的智能识别方法。
[0003]在实验操作考试过程中，往往采用多方位安置摄像头的方式获取实验操作视频，用于后期为考试过程进行评分。其中多方位安置摄像头包括穿戴在头上的头戴式摄像机，现有头戴式摄像机存在以下问题：(1)拍摄范围太灵活、不确定。例如，申请人在大量的试验和测试中发现，用户无意识地稍微晃一下头，可能就会出现识别错误，或者用户稍微偏一下头就会导致系统的检测效果下降；(2)操作场景往往不在摄像头范围之内，使得拍摄场景范围外的对象无法识别；(3)用户不确定摄像头拍照的位置，不确定摄像头是否能拍全场景；(4)每次做实验的时候都要很不自然的刻意调整位置，以防不会误识别到其他不相关的器材(例如，在电路实验中，之前没被连接过的器材往往会被误识别)；(5)前期原型系统的大量统计数据表明，大概有90％左右的“误识别”(即把一个物体识别为另一个物体)、“无识别(即场景中没有应该识别的物体)”都是源自头戴式摄像头没有拍摄到操作场景而导致的物体不全或物体检测不出来。总之，“担心头戴式摄像头拍摄不到操作场景画面”，几乎是所有试验者的共性问题和体验焦虑。尤其在考试系统中，客户或用户对于系统的误感知、误识别几乎是“零容忍”。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统及方法，系统通过投影装置可以直观地感觉或观察到头戴式微型摄像机拍摄的区域，从而避免头部晃动而产生误识别；如果用户专注于实验操作过程本身而没有注意到投影装置的投影图案，则系统会自动识别和处理；在实验操作过程中，如果用户的头部发生晃动或异常运动，系统不仅会给以警示，而且会自动进入暂停状态，从而不影响系统对用户的操作结果测评，从根本上改善用户的操作体验。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统，包括，头戴式穿戴架，摄像头，
[0007]头戴式微型摄像机，与头戴式穿戴架固定连接，用于获取场景视频信息；
[0008]投影装置，投影装置向微型摄像机拍摄的同一场景中投影，用于增强投影信息；通过调整投影装置的光轴方向，使投影图案的中心位置位于头戴式微型摄像机光轴线上；
[0009]提示模块，当系统发生异常时发出提示；
[0010]角度传感器，用于获取头戴式微型摄像机的角度姿态信息，所述角度姿态信息包括：视角θ和仰角ω。
[0011]一种穿戴式摄像机姿态监控与识别方法，包括如下步骤：
[0012]S0、建立数据库，用于存储投影图案的大小R和风格S；
[0013]S1、在数据库DB中查询每个实验操作步骤对应投影图案的大小R和风格S；
[0014]S2、投影装置向实验桌面上进行投影，生成N个投影图案或投影区域；
[0015]S3、判断头戴式微型摄像机的投影图案是否在实验桌面上，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据；如果否，则执行步骤S4；
[0016]S4、判断头戴式微型摄像机中是否可以检测出投影图案，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据；如果否，则执行步骤S5；
[0017]S5、判断佩戴者头部姿态是否规范，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据；如果否，则执行步骤S6；
[0018]S6、判断佩戴者头部是否正常晃动，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据；如果否，则对各个投影图案区域以内的物体分别进行识别和处理。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]本系统设置有投影装置，能够明确拍摄范围，解决了采用头戴式摄像机容易出现的拍摄不到或拍摄不全操作场景、头部运动而影响实验评分结果等应用问题；本专利技术根据对操作的评价指标而自动产生不同大小、不同风格的投影图案，采用多投影区域技术，实现了对用户行为的精准指引，避免识别到其他不相关的器材。
附图说明
[0021]图1本专利技术一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统结构示意图；
[0022]图2本专利技术一种穿戴式摄像机姿态监控与识别方法流程图；
[0023]图3本专利技术实施例五的方法流程图；
[0024]图4本专利技术实施例五所述神经网络结构示意图；
[0025]图5本专利技术实施例六中实验桌面及其投影分区俯视图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明：为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。
[0027]如图1所示，本专利技术提供一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统，由头戴式微型摄像机(简称为微型摄像机)、投影装置、角度感知模块集成在一起，角度感知模块包括角度传感器，通过连接体固定于在头戴式穿戴架(简称穿戴架)上。其中，头戴式穿戴架，穿戴在用户头部，主要用于支撑其他感知设备。在本专利技术实施例中穿戴架采用了头套。微型摄像机获取场景视频信息，投影装置向微型摄像机看到的同一场景中投影增强投影信息，角度传感器(例如陀螺仪)获取微型摄像机的角度姿态信息，该姿态信息主要包括视角(θ)和仰角(ω)，视角指以垂直于实验桌长度方向的平面(α)为基准，头戴式微型摄像机的光轴与平面α之间的角度；仰角是指以实验桌所在的平面(β)为基准，头戴式微型摄像机的光轴与平面β之间的角度。所述系统还包括摄像头，所述摄像头包括：上方摄像头、前方摄像头，用于获取视频和照片数据。
[0028]调整投影装置的光轴方向，使得投影图案(例如一个红色边沿的圆圈，本专利技术的投影图案表示一个区域或范围)的中心位置大致位于微型摄像机光轴线上，且位于投影图案内的实验器材、物体或操作，一定是在头戴式微型摄像机可以拍摄到的区域。也就是说，投影图案隐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式摄像机姿态监控与识别系统，包括，头戴式穿戴架，摄像头，其特征在于，所述系统还包括：头戴式微型摄像机，与头戴式穿戴架固定连接，用于获取场景视频信息；投影装置，投影装置向微型摄像机拍摄的同一场景中投影，用于增强投影信息；通过调整投影装置的光轴方向，使投影图案的中心位置位于头戴式微型摄像机光轴线上；提示模块，当系统发生异常时向用户发出提示；角度感知模块，用于获取头戴式微型摄像机的角度姿态信息，所述角度姿态信息包括：视角θ和仰角ω。2.如权利要求1所述的穿戴式摄像机姿态监控与识别系统，其特征在于，头戴式微型摄像机的拍摄区域不小于投影装置投影图案覆盖范围，用于保证头戴式微型摄像机拍摄获取位于投影图案内的实验器材、物体和操作过程。3.一种穿戴式摄像机姿态监控与识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S0、建立数据库，用于存储投影图案的大小R和风格S；S1、在数据库中查询每个实验操作步骤对应投影图案的大小R和风格S；S2、投影装置向实验桌面上进行投影，生成N个投影图案或投影区域；S3、判断头戴式微型摄像机的投影图案是否在实验桌面上，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据；如果否，则执行步骤S4；S4、判断头戴式微型摄像机中是否可以检测出投影图案，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据；如果否，则执行步骤S5；S5、判断佩戴者头部姿态是否规范，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据；如果否，则执行步骤S6；S6、判断佩戴者头部是否正常晃动，如果是，则接收来自头戴式微型摄像机的输入视频数据，并对各个投影图案区域以内的物体分别进行识别和处理；否则，进行异常处理。4.如权利要求3所述的穿戴式摄像机姿态监控与识别方法，其特征在于，当系统发生异常后，所述方法还包括对系统自动进行异常处理，具体包括：系统的提示模块提示用户关注实验桌面；系统停止接收或处理来自头戴式微型摄像机的输入数据，提示模块提示用户暂停实验或重新进行当前操作。5.如权利要求3所述的穿戴式摄像机姿态监控与识别方法，其特征在于，判断头戴式微型摄像机的投影图案是否在实验桌面上具体为：在摄像头中获取图像帧中采集投影图案样本和实验桌面样本，并对样本进行标注；采用神经网络模型对标注的样本进行训练，得到投影图案的识别模型M1及实验桌面的识别模型M2；利用识别模型M1识别摄像头获取的投影图案，利用识别模型M2识别实验桌面，获取投影图案的监测框位置及实...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志全，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：