[发明专利]一种基于视觉的运动物体多关节位置识别的靶标系统

说明书

技术领域

本发明属于位置检测传感器领域，具体设计一种基于视觉的快速多目标识别的靶标装置及方法。

背景技术

随着机器视觉的不断发展，视觉测距、识别得到广泛的应用。为了获得目标物体的位置信息，并准确区分目标各部位信息，设立一个可快速识别的靶标装置是必不可少。可识别的靶标装置其实就是对目标物体上的靶标进行提前设计，当图像采集系统采集到某靶标信息后，上位机能根据设计时靶标信息判定该靶标所对应的目标物的信息，从而实现目标物的识别。

目前，可识别的靶标装置的设计主要从两方面入手。

其一，是外形上的改变。即通过将靶标设计成不同的几何形状或者添加、减少LED的数量来识别目标物。该方法思路简单，应用方便。但是在同一项工程中使用不同的靶标的外形，增加了靶标外形设计的工作量，并对识别后的后续测量所使用的算法有较高的限制。同时当识别目标数量较多时，该方法在不同外形确定上有重大缺陷，目标识别速度慢。

其二，是通过靶标自身特性的变化来达到识别靶标的功能。如使用黑白格编码的模式和使用LED固定频闪模式实现识别的目的。其中黑白格编码只能应用于明亮环境下，在暗环境下识别变得困难，同时靶标尺寸过大。相比较而言固定频闪的LED靶标识别精度高，可应用于后续测距算法中。但对于多个目标的识别上，利用固定频率就变得有些麻烦，甚至影响到识别的精度及识别速度。

发明内容

本发明是为了解决现有靶标识别方法中应用固定频闪的LED进行目标识别时，对于多目标乃至大量目标进行识别时，识别速度慢，靶标设计复杂、识别成本高的问题，本发明提供了一种基于视觉的运动物体多关节位置识别的靶标系统。

一种基于视觉的运动物体多关节位置识别的靶标系统，它包括视觉采集单元、数据处理单元和靶标驱动单元；

视觉采集单元，用于通过相机采集待测关节上的M个LED灯亮、灭的图像信息，其中，M为大于1的整数；

数据处理单元，根据相机曝光时间确定待测关节上的M个LED灯的亮闪频率，利用二进制格雷码编码，对待测关节上的M个LED灯进行标识，还用于对采集的M个LED灯亮、灭的图像信息进行处理，获得待测关节的位置信息，其中，每个LED灯的位置对应一个关节的位置，

靶标驱动单元，用于根据确定待测关节上的M个LED灯的亮闪频率编码，对M个LED灯进行驱动。

数据处理单元，根据相机曝光时间确定待测关节上的M个LED灯的亮闪频率，利用二进制格雷码编码，对待测关节上的M个LED灯进行标识的具体过程为：

首先，根据相机曝光时间确定待测关节上的M个LED灯的亮闪频率，设定区分周期，在一个区分周期内，对每个LED灯在相机的每次曝光时间内的状态进行“0”或“1”标记，其中，数字“1”表示LED灯“亮”，数字“0”表示LED灯“暗”，

其次，每个LED灯，根据曝光次序，对每次曝光时间内记录的状态值，依次形成二进制码序列，每个LED灯的对应一个二进制码序列，所有LED灯的二进制码序列不同，所有LED灯所对应的二进制码序列形成原始标准模板，

区分周期的时间长度为各次曝光时间的总和。

数据处理单元还用于对采集的M个LED灯亮、灭的图像信息进行处理，获得待测关节的位置信息的具体过程为：

数据处理单元根据每一个曝光时间里不同部位的LED亮灭情况，及一个区分周期内所有LED整体亮灭情况，生成0、1信号，并将该0、1信号转化为格雷码编码信息，从而根据已生成的格雷码信息与原始标准模板中的二进制码序列进行匹配，从而确定待测关节的位置信息，

其中，数字“1”表示LED灯“亮”，数字“0”表示LED灯“暗”。

所述的待测关节上的LED灯的个数为7时，每个曝光时间内LED灯的亮灭情况表见表1：

表1每个曝光时间LED灯的亮灭情况表

。

数据处理单元包括数据处理模块和无线发送模块，靶标驱动单元包括无线接收模块、LED驱动控制模块和电源模块，

数据处理模块，用于根据相机曝光时间确定待测关节上的M个LED灯的亮闪频率，利用二进制格雷码编码，对待测关节上的M个LED灯进行标识，且还用于对采集的M个LED灯亮、灭的图像信息进行处理，获得待测关节的位置信息，

无线发送模块，用于发送LED灯的亮闪频率控制信号，

无线接收模块，用于接收LED灯的亮闪频率控制信号，