[发明专利]一种实时判别摄像机光轴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时判别摄像机光轴的方法，尤其涉及一种用于实时判别机器视觉中物体相对位姿的方法，属于机器视觉领域。

背景技术

随着科技的发展，人机交互的需求变得越来越多，在电子游戏中加入人机交互会使得游戏更加逼真，从而赢得市场。在模拟射击游戏当中，我们需要实时计算出虚拟枪打在屏幕上的坐标点，这时必须知道虚拟枪和屏幕的相对位置。

传统方法是利用激光定位，即开枪射击时打出激光，求出激光的位置即可得到虚拟枪的射击位置。这种方法存在以下缺点：激光在强光背景下效果很不理想，且容易被LED屏吸收，第二点是激光器对人眼安全存在隐患。另外的一种方法是固定虚拟枪在一个底盘上，计算出虚拟枪的水平和俯仰角度，加上屏幕与虚拟枪的距离已知，便可求出虚拟枪的射击位置。缺点是机械精度要求高且用户体验不好。

另外一种做法是在游戏的显示屏上安置LED作为特征点来判断二者的相对位姿。当均匀地安置LED时，如何在虚拟枪和屏幕的相对位姿发生变化时区分各个LED成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明公开的一种实时判别摄像机光轴的方法，要解决的技术问题是利用游戏的显示屏上安置的LED与计算虚拟枪映射的位置关系，实现判别机器视觉中物体相对位姿，且本发明判别速度快、结果精度高、受外界干扰小。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种实时判别摄像机光轴的方法，包括如下步骤：

步骤一：在游戏显示屏幕上安装LED闪烁，所述的安装LED闪烁的数量根据视场大小而定。虚拟枪内置用于实时采集屏幕上安装LED闪烁图像的高速相机，并对采集屏幕上安装LED闪烁图像进行去除背景光处理，所述的去除背景光方法优选帧间差分法。

步骤二：根据虚拟枪实时采集游戏屏幕上LED闪烁的点数和LED闪烁的奇偶性建立采集LED闪烁位置与游戏显示屏幕LED闪烁实际位置的映射关系，实现实时判别机器视觉中物体相对位姿。

所述的步骤二具体实现方法为：

步骤2.1：定义采集游戏屏幕上LED闪烁图像次数为奇数时为奇数帧，采集游戏屏幕上LED闪烁图像次数为偶数时为偶数帧。

步骤2.2：给游戏屏幕上LED闪烁编号，按顺时针顺序编为LED闪烁1、LED闪烁2、LED闪烁3、LED闪烁4、LED闪烁5、LED闪烁6，定义LED闪烁1、LED闪烁2、LED闪烁6为奇场，LED闪烁3、LED闪烁4、LED闪烁5为偶场。

步骤2.3：LED闪烁点亮时，设置其值为正；LED闪烁熄灭时，设置其值为0。

步骤2.4：奇数帧时，给LED闪烁1、LED闪烁2、LED闪烁6通电点亮，偶数帧时，给LED闪烁3、LED闪烁4、LED闪烁5通电点亮。

步骤2.5：判断虚拟枪实时采集的LED闪烁对应的编号是LED闪烁1、LED闪烁2、LED闪烁6组中的一个，或是LED闪烁3、LED闪烁4、LED闪烁5中的一个。

步骤2.5具体判断方法为：当采集游戏屏幕上LED闪烁奇数帧图像闪烁时，利用步骤一中的帧间差分法实现当前帧减去上一帧，提取LED闪烁的值和位置，当前LED值为正则判断是LED闪烁1、LED闪烁2、LED闪烁6组中的一个。若LED值为负则判断是LED闪烁3、LED闪烁4、LED闪烁5组中的一个。当采集游戏屏幕上LED闪烁偶数帧图像闪烁时，利用步骤一中的帧间差分法实现当前帧减去上一帧，提取LED闪烁的值和位置，当前LED值为正则判断是LED闪烁3、LED闪烁4、LED闪烁5中的一个。若LED值为负则判断是LED闪烁1、LED闪烁2、LED闪烁6中的一个。

步骤2.6：根据步骤2.5判断结果，结合LED闪烁1、LED闪烁2、LED闪烁3、LED闪烁4、LED闪烁5、LED闪烁6的实际几何关系判断建立采集LED闪烁位置与游戏显示屏幕LED闪烁实际位置的映射关系。

步骤2.6具体判断方法为：

步骤2.6.1：若获取LED闪烁的个数少于四个，则判断虚拟枪指向了屏幕外。

步骤2.6.2：若获取LED闪烁的个数为四个，利用步骤2.5判断其中有三个LED闪烁为奇场LED闪烁，另一个为偶场LED闪烁的一个，定义为参考点；或者其中有三个LED闪烁为偶场LED闪烁，另一个为奇场LED闪烁的一个，定义为参考点。