[发明专利]读写场景中读写元素三维坐标的智能认定方法及其应用

权利要求书

1.一种读写场景中读写元素三维坐标的智能认定方法，其特征在于：采用至少一个与中央处理器连接的二维图像传感器，以不同位置或视角获取至少二幅该读写场景中包括读写人貌姿、读写的书本和/或依托该书本的桌面为读写元素在内的原始图像，所述中央处理器基于该图像传感器标定参数，采用立体匹配方法获得与至少一幅原始图像对应的深度图像并获知所述读写元素中任一目标读写元素的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述目标读写元素的三维坐标按以下步骤获取：

1)通过设定空间原点及边界定义三维扫描体，该扫描体为在Z方向上具有设定厚度的矩形体；

2)在Z方向上，将扫描体等间隔划分为大小相同位置不同的子扫描体；

3)基于所述原始图像和深度图像，求取所有子扫描体的点云密度；

4)沿Z轴方向扫描所述子扫描体，当扫描到的某个子扫描体的点云密度达到目标读写元素的设定阈值时，则判定当前子扫描体的中心位置为该目标读写元素的空间位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述空间原点为读写人面部轮廓中的嘴角标志点，所述目标读写元素为书本，在该空间原点以下0cm－80cm内，采用所述扫描体逐层扫描认定该书本的三维坐标。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：采用haar特征和adaboost分类器模式的识别方法在原始图像中识别目标并基于深度图像获取所述空间原点的三维坐标。

5.根据权利要求1－4中任一项所述的方法，其特征在于：所述图像传感器为一个黑白或彩色图像传感器，采用该图像传感器获取所述深度图像的步骤如下：

1)设定该图像传感器的几何位置或焦距，根据确定的标定物标定图像传感器的相机参数；

2)对包含所述目标读写元素所在的场景进行成像，获取第一幅原始图像并保存；

3)改变传感器的几何位置或焦距，对包含所述目标读写元素所在的场景再次进行成像，获取与第一幅原始图像成极几何约束关系的第二幅原始图像并保存；

4)采用局部、半全局或全局的立体匹配方法获取视差图并转换为所述的深度图像。

6.根据权利要求1－4中任一项所述的方法，其特征在于：所述图像传感器为二个黑白或彩色图像传感器，采用该图像传感器获取所述深度图像的步骤如下：

1)将二个图像传感器以左右方位分布，根据确定的标定物标定图像传感器的相机参数；

2)使用二个图像传感器分别对包含目标读写元素所在的场景进行成像，获取左向图像和右向图像并保存，所述左向图像与右向图像成极几何约束关系；

3)采用局部、半全局或全局的立体匹配方法获取视差图并转换为深度图像。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述获取视差图并转换为深度图像采用的是blockmatching的局部立体匹配方法。

8.一种自动测量读写距离的方法，包括中央处理器，其特征在于：应用权利要求1－7中任一项所述的方法，认定读写场景中包括以读写人貌姿、读写的书本和/或依托该书本的桌面为读写元素的三维坐标，分别确定读写人双眼和置于读写状态下的书本的三维坐标，由所述中央处理器动态跟踪并自动读出读写人双眼到所述书本的直线距离。

9.一种自动测量读写姿态的方法，包括中央处理器，其特征在于：应用权利要求1－7中任一项所述的方法，认定读写场景中包括以读写人貌姿、读写的书本和/或依托该书本的桌面为读写元素的三维坐标，设定读写人处于标准读写状态时对应的标准身姿的三维坐标，由该中央处理器动态跟踪并获取读写人动态读写姿势时对应的动态身姿的三维坐标，计算读写人动态身姿与标准身姿的三维坐标偏差值并输出。

10.一种自动测量读写姿态持续时间的方法，包括中央处理器，其特征在于：应用权利要求1－7中任一项所述的方法，认定读写场景中包括以读写人貌姿、读写的书本和/或依托该书本的桌面为读写元素的三维坐标，设定读写人相对于该读写元素处于标准读写状态时对应的标准身姿的三维坐标，由中央处理器动态跟踪并获取读写人处于该标准身姿下的连续累积时间并输出。