一种基于红外光斑跟踪的跟踪点频率提升方法技术

本发明专利技术公开了一种红外光斑跟踪的跟踪点频率提升方法，在保证原有跟踪点频率提升方法优点的基础上，通过三个质心点拟合出跟踪点运动轨迹，减少拟合所需光斑点数，同时利用运动速度以及加速度这些实际的运动特点来增强其平滑性和连续性，并利用红外光斑成像的特点，将曲线更好的拟合到真实轨迹上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字图像处理
，更为具体地讲，涉及一种红外光斑跟踪的跟踪点频率提升方法。
技术介绍
红外光源在加有滤光片的摄像头图像中的成像具有稳定且易于分割的特点，而且红外光源本身具有成本低，照射距离较远，角度较大等特点，是一种很好的跟踪方式。由于红外光源在图像中的成像稳定性，对其形成的红外光斑的跟踪算法复杂度不高，可以较为流畅地运行在现有的硬件平台上。但是当跟踪的红外光斑被用作控制信号，如空中鼠标时，由于摄像头本身采集的帧率通常较低，如25帧/秒，其输出的信息会导致空中鼠标不连续，有顿挫感。而通常鼠标的输出频率都在200HZ以上。要解决此问题，如果仅仅只是增加图像的采集的帧率，存在成本增大，增加算法的计算复杂度等缺点，所以，在不增加图像的采集帧率的情况下，拟合出跟踪点的真实运动轨迹，并在轨迹中选取出合适的点个数来提高跟踪点的频率是很有必要也具有较高经济价值的。目前常见的拟合方法有直线拟合或多点曲线拟合。直线拟合就是将两点相连，并以某种准则在此线段上取点作为拟合点。优点是算法简单。多点拟合，以五点拟合为例，需要用到当前点，时间上的前两个点和后两个点，用多项式的方式拟合出曲线，优点是曲线拟合得较为准确。直线拟合出的点，能较好的反映当前的方向和距离，但是在轨迹的平滑性和连续性上效果不理想。多点曲线拟合需要用到多个点才能拟合曲线，比如现有的五点拟合，带来多达两到三帧的延迟。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种红外光斑跟踪的跟踪点频率提升方法，提升跟踪点频率的同时较为准确地拟合出跟踪点运动轨迹，以消除顿挫感并且减小延迟。为实现上述目的，本专利技术红外光斑跟踪的跟踪点频率提升方法，其特征在于，包括以下步骤(I)、膨胀和质心点获取对获得的二值化红外光斑图像进行一次膨胀操作，以让红外光斑更加饱满；所述的膨胀操作为选定的区域像素点中，如果有一个像素点像素值为I，则该区域内的所有像素点像素值都赋值为1，依次在红外光斑图像选定区域，做相同的赋值，直到整个红外光斑图像都选定赋值完成；对完成膨胀后的红外光斑图像在光斑内求得其横纵坐标的平均值，得到质心点b位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外光斑跟踪的跟踪点频率提升方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、膨胀和质心点获取对获得的二值化红外光斑图像进行一次膨胀操作，以让红外光斑更加饱满；所述的膨胀操作为选定的区域像素点中，如果有一个像素点像素值为1，则该区域内的所有像素点像素值都赋值为1，依次在红外光斑图像选定区域，做相同的赋值，直到整个红外光斑图像都选定赋值完成；对完成膨胀后的红外光斑图像在光斑内求得其横纵坐标的平均值，得到质心点b位置：xb=(Σi=1nXi)/nyb=(Σi=1nYi)/nxb表示求出的横坐标，yb表示求出纵坐标，Xi为光斑内第i个像素点的横坐标，Yi为光斑内第i个像素点的纵坐标，n为点的个数；（2）、修正质心点首先对红外光斑图像中的光斑在质心点b作一条直线L1，该直线L1与红外光斑图像坐标系x轴方向的夹角为θ，坐标系原点为红外光斑图像左下角；其中，夹角θ通过以下方法获得：对红外光斑图像中的光斑进行顺时针旋转，以1度为单位，从0度旋转到90度，在每一度下求得其外截矩形的面积大小，面积最小对应的旋转角度即为夹角θ，所述的外截矩形定义为矩形的长和宽分别与未旋转的红外光斑图像坐标系x轴即红外光斑图像的水平方向与y轴即红外光斑图像的垂直方向平行；然后，在质心点b作一条与直线L1垂直的直线L2，直线L2被光斑截断部分的中心点即为修正后的质心点a；（3）、通过三个质心点拟合出跟踪点运动轨迹依次获得红外光斑图像光斑修正后的质心点a，分别为当前点pn(xn,yn)，前一个点pn?1(xn?1，yn?1)以及后一个点pn+1(xn+1，yn+1)；然后拟合出当前点pn(xn,yn)及后一个点pn+1(xn+1,yn+1)p2的跟踪点运动轨迹为x(t)=axt2+bxt+cx，y(t)=ayt2+byt+cy，式中t表示时间；3.1）、第一次拟合跟踪点运动轨迹，当前点为p1(x1,y1)，前一个点为p0(x0,y0)以及后一个点为p2(x2,y2)变量，变量ax,bx,cx、ay，by,cy为：ax=x2-2x1+x02S2,ay=y2-2y1+y02S2bx=x2-x02S,by=y2-y02Scx＝x1????????cy＝y1并计算出后一个点p2在x轴方向的速度为：v2x=acc2x*1S+v1x，在y轴方向的速度为v2y=acc2y*1S+v1y，其中，acc2x、acc2y分别为当前点p1到后一个点p2在x轴、y轴方向上的加速度：acc2x=v2xavg-v1x0.5Sacc2y=v2yavg-v1y0.5Sv2xavg=x2-x11Sv1x=x2-x02S,v2yavg=y2-y11S,v1y=y2-y02S;3.2）、后续的拟合跟踪点运动轨迹，当前点为pn(xn,yn)，前一个点为pn?1(xn?1，yn?1)以及后一个点为pn+1(xn+1，yn+1)，变量ax,bx,cx、ay，by,cy为：：ax=(xn+1-xn)/(1S)-vnx1Say=(yn+1-yn)/(1S)-vny1Sbx＝vnx???????b＝vnyc＝xn其中，vnx,vny分别为当前点pn在x、y轴方向上的速度；并计算后一个点为pn+1的在x、y轴方向上的速度：v(n+1)x=vnx+(((xn+1?xn)/(1S)?vnx)/(0.5S))*1Sv(n+1)y=vny+(((yn+1)?yn)/(1S)?vny)/(0.5S))*1Sv(n+1)x、v(n+1)y作为下一次拟合当前点在x轴、y轴方向上的速度使用；（4）、根据跟踪点运动轨迹得到拟合点根据当前点以及后一点需要拟合的点数，计算时间代入跟踪点运动轨迹曲线x(t)=axt2+bxt+cx，y(t)=ayt2+byt+cy，得到拟合的跟踪点。...

【技术特征摘要】
1.一种红外光斑跟踪的跟踪点频率提升方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)、膨胀和质心点获取 对获得的二值化红外光斑图像进行一次膨胀操作，以让红外光斑更加饱满；所述的膨胀操作为选定的区域像素点中，如果有一个像素点像素值为I，则该区域内的所有像素点像素值都赋值为1，依次在红外光斑图像选定区域，做相同的赋值，直到整个红外光斑图像都选定赋值完成； 对完成膨胀后的红外光斑图像在光...

【专利技术属性】
技术研发人员：官升，
申请(专利权)人：四川虹微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：