[发明专利]一种激光笔套件及其画图跟踪实现方法

权利要求书

1.一种激光笔套件的画图跟踪实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、基于颜色特征，通过摄像头识别特定的颜色对激光笔的位置进行初步检测；

S2、通过五帧差分算法对前端带有特定颜色的激光笔进行动态运动检测；

S3、利用混合高斯背景建模进行背景更新，提取出目标；

所述步骤S3具体操作如下：

S301、以每一个像素点在t＝1时刻的像素值X_t作为第1个高斯分布的均值μ₁，并赋予一个方差σ₁；

S302、X_t与当前K个高斯模型按照下述公式进行比较，找到匹配的分布模型：

|X_t-μ_i，t-1|≤2.5*σ_i，t-1；

S303、若所匹配的模型符合背景要求，则该像素属于背景，否则属于前景；

S304、按照下述公式对模型中的高斯分布权值进行调整：

ω_k，t＝(1-α)*ω_k，t-1+α*M_k，t

其中α是学习率，对于匹配的模型M_k，t＝1，否则其值为0；

S305、更新均值和方差：

μ_t＝(1-ρ)*μ_t-1+ρ*X_t

σ_t²＝(1-ρ)*σ_t-1²+ρ*(X_t-μ_t)^T(X_t-μ_t)；

S306、各模型根据ω/σ降序排列，权值大、标准差小的模型排在前面；

S307、选择前B个模型作为背景，根据下述公式来确定能够用来表达背景图像的高斯分布个数，参数T表示背景所占比例，只要被检测的像素值和背景模型中前B个高斯分布的任何一个相匹配，则认为该像素属于背景，否则认为是前景：

S4、将颜色识别、五帧差分和混合高斯三个方法检测的结果进行逻辑与运算，通过连通区域得到完整的激光笔目标。

2.根据权利要求1所述的一种激光笔套件的画图跟踪实现方法，其特征在于，所述步骤S2具体操作如下：

S201、连续选取相邻的5帧图像：

f_k-2(x，y)、f_k-1(x，y)、f_k(x，y)、f_k+1(x，y)、f_k+2(x，y)

将其转换成相应的灰度图：

I_k-2(x，y)、I_k-1(x，y)、I_k(x，y)、I_k+1(x，y)、I_k+2(x，y)；

S202、对5帧灰度图像进行帧差运算，得到差分结果d_i(x，y)(i＝1，2，3，4)：

d₁(x，y)＝|I_k(x，y)-I_k-2(x，y)|

d₂(x，y)＝|I_k(x，y)-I_k-1(x，y)|

d₃(x，y)＝|I_k(x，y)-I_k+1(x，y)|

d₄(x，y)＝|I_k(x，y)-I_k+2(x，y)|；

S203、进行二值化处理：

S204、对二值化结果进行逻辑“或”运算：

S205、进行逻辑“与”运算，得到第K帧图像的激光笔轮廓：

3.根据权利要求1所述的一种激光笔套件的画图跟踪实现方法，其特征在于，所述方法还包括先对图像进行中值滤波处理。

4.根据权利要求1所述的一种激光笔套件的画图跟踪实现方法，其特征在于，所述通过连通区域得到完整的激光笔目标具体操作如下：

计算每个连通区域的面积，设定轮廓面积阈值，把面积小于阈值的当作噪声抛弃，面积大于阈值的定位目标连通域，用前景色对轮廓内部填充，获得完整的运动目标。