[发明专利]用于识别激光点的设备、方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体地，本发明涉及用于自动地识别激光点并定位该激光点在图像中的坐标的设备、方法和系统。

背景技术

随着用户的需要以及技术的发展，已经开发出了将图像投影到屏幕上，并且采用激光指针(laser pointer)作为输入装置的虚拟白板系统或讲演系统。

例如，在美国专利申请20060284832A1(专利文献1)中公开了一种用于定位激光点的设备，其中在屏幕和照相装置之间设置散射光学元件以便在图像中将激光点转换为容易识别的散射图案，然后计算机从照相装置接收图像，并且基于图像中的散射图案在显示器上显示对应的光标。

此外，在美国专利申请20030132912A1(专利文献2)中公开一种使用激光指针(其中该激光指针包括红外线发射部件和激光束发射部件)的讲演系统，其中由红外线传感器检测被投影到屏幕上的红外线的投影图像，然后将投影图像的移动方向和移动距离转换为计算机可使用的鼠标数据。

此外，在Dan R.Olsen Jr.，Travis Nielsen等人的“Laser Pointer Interaction”中公开了一种使用激光指针和照相装置实现交互的技术，其中使用校准技术(Calibration techniques)来实现显示和照相装置坐标的同步。

然而，在现有技术中用于自动地识别激光点并定位该激光点的技术仍然存在各种问题。

例如，专利文献1中的技术需要额外的硬件(即，散射光学元件)来定位激光指针，这增加的系统的复杂程度，并且导致系统成本的增加。

此外，专利文献2中的技术不能检测可见光(激光束)，并且需要额外的硬件支持(如，红外线发射部件和红外线传感器)，这同样地增加的系统的复杂程度以及成本。

另外，在Dan R.Olsen Jr.，Travis Nielsen等人的“Laser Pointer Interaction”中描述的技术仅关注激光点的最亮部分，而这可能降低检测结果的精度，并且要求照相装置的特定曝光条件，也就是，必须关闭照相装置的自动亮度调节功能。

因此，希望提供一种不需要额外的硬件支持也能够精确地识别激光点并定位激光点在图像中的位置的技术。

发明内容

为了解决现有技术中存在的各种技术问题，本发明提供一种在不依赖于诸如特定的散射部件或特定的照相装置之类的特定的硬件，并且降低对曝光条件的要求的同时，精确地识别激光点或区域的设备、方法以及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种用于识别激光点并在定位该激光点的坐标的设备，包括：前景计算单元，用于从照相装置所拍摄的图像中计算图像的前景图像；阈值估计单元，用于在设备的初始化阶段，基于前景计算单元计算的前景图像自动估计用于前景图像的像素的亮度、饱和度以及色调的阈值；激光点检测单元，用于基于前景图像以及像素的亮度、饱和度以及色调的阈值检测激光点；和定位单元，用于基于激光点检测单元检测到的激光点来计算激光点在所拍摄的图像中的坐标。

其中，根据本发明的一个实施例，前景计算单元首先计算所拍摄的图像的背景图像，并且通过从所拍摄的图像中减去背景图像来计算前景图像。

其中，根据本发明的一个实施例，阈值估计单元针对前景图像进行分析，通过统计前景图像中的像素的亮度、饱和度以及色调值来估计前景图像中的像素亮度、饱和度以及色调的阈值。

其中，根据本发明的一个实施例，激光点检测单元根据所拍摄的图像中的像素的亮度、饱和度以及色调值对像素进行分类，并且基于分类的结果来检测激光点，其中，如果像素满足以下关系

B(p)＞T1(b)

S(p)＜T1(s)

则将其划分为第一类像素，其中p为像素，B(p)为像素的亮度值，T1(p)为像素的亮度的第一阈值，s(p)为像素的饱和度值，而T1(s)为像素的饱和度的第一阈值，而如果像素满足以下关系

H(p)∈T(h)

B(p)＞T2(b)

S(p)＞T2(s)

则将其划分为第二类像素，其中H(p)为像素的色调值，T2(b)为像素的亮度的第二阈值，而T2(s)为像素的饱和度的第二阈值，和将剩余的像素分类为第三类像素。