专利名称：物体运动轨迹的识别装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物体运动轨迹的识别滤波技术，更具体地说是涉及一种物体运动轨迹的识别装置，属于机器视觉图像处理应用领域。
背景技术：
基于机器视觉的运动物体轨迹识别可以通过双目摄像机三维重现技术进行实现， 具体又可以细分为摄像机参数标定和无标定两种类型，摄像机参数无标定类型精度稍高但是实现理论复杂、过程麻烦，摄像机参数标定类型理论简单、操作方便但是精度差强人意。因此，设计一种简单方便同时精度高的运动物体轨迹识别方法及装置是一个亟待解决的技术问题。
实用新型内容针对现有技术中存在的没有一种简单方便同时精度高的运动物体轨迹识别装置的问题，本实用新型的目的是提供一种物体运动轨迹的识别装置，能够方便地对于运动物体轨迹进行精确识别。为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案一种物体运动轨迹的识别装置，包括可调节支架、双目摄像机、图像采集卡以及处理终端，所述双目摄像机设于可调节支架上方，并与可调节支架固定连接；所述图像采集卡的输入端与双目摄像机的输出端相连；所述处理终端的输入端与图像采集卡的输出端相连。所述图像采集卡与双目摄像机之间通过AV线、1394线或/和网线连接。所述双目摄像机采用工业模拟相机或数字相机。所述处理终端为以下中的一种PC机、工控机以及嵌入式处理终端。所述处理终端为工控机。所述图像采集卡与处理终端之间的连线采用PCI总线方式。与现有技术相比，采用本实用新型的一种物体运动轨迹的识别装置，包括可调节支架、双目摄像机、图像采集卡以及处理终端，所述双目摄像机设于可调节支架上方，并与可调节支架固定连接；所述图像采集卡的输入端与双目摄像机的输出端相连；所述处理终端的输入端与图像采集卡的输出端相连。通过可调节支架将双目摄像机调整到最适宜于对轨迹进行识别的位置后固定，预备对运动物体轨迹进行识别。图像采集卡主要是以DSP数字信号处理器为主的硬件板卡，通过对双目摄像机的摄像信号进行采样以及解码等初步处理后，再将该信号发送至处理终端，处理终端中包括识别器及滤波器，由于所要识别轨迹的运动物体上贴有识别颜色标识，因此对标识通过颜色处理进行二值化分割，结合双目摄像机三维重现技术可以识别出相应时刻的位置，重复进行即可完成轨迹的识别。在完成轨迹识别后根据滤波效果通过软件选择相应滤波方案及滤波器，滤波方案包括均值滤波、FFT滤波、最优滤波以及自定义滤波，其中最优滤波是通过对轨迹特征进行分析、建立特征库、在三维立体空间或两维平面空间进行分解并得出子特征库后，根据特征建立相关约束关系，利用方差最小二乘准则进行最优化求解滤波，求解过程一般情况下可以通过在一定精度下循环求取来实现，特殊严格情况下使用相应自定义的极值求解方法来实现。由此可见，本实用新型的识别装置能够方便地对于运动物体轨迹进行精确识别。
图I是本实用新型的一种物体运动轨迹的识别装置 的结构示意图；图2是图I中的双目摄像机无旋转平移时的示意图；图3是本实用新型的一种物体运动轨迹的识别装置的轨迹识别滤波流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。请参阅图I、图2、图3所示的一种物体运动轨迹的识别装置10包括可调节支架11、双目摄像机12、图像采集卡13以及处理终端14，双目摄像机12设于可调节支架11的上方，并与可调节支架11固定连接；图像采集卡13的输入端与双目摄像机12的输出端之间通过AV线、1394线或/和网线连接；处理终端14的输入端与图像采集卡13的输出端之间连线采用PCI总线方式。处理终端14为PC机、工控机或嵌入式处理终端中的一种，其中优选工控机。可调节支架11能够将双目摄像机调整到最适宜于对轨迹进行识别的位姿，然后固定，预备对运动物体轨迹ρ(χ，1，Z)进行识别。双目摄像机12包括左镜头121以及右镜头122，双目摄像机12采用工业模拟相机或数字相机，双目摄像机要求如附图2所示的无旋转平移特殊放置，焦距P以及基线距23等参数提前标定，双目摄像机含有标准的AV接口、1394接口和千兆网接口，图2中还包括由左镜头121形成的左图像，右镜头122形成的右图像，左镜头121的光轴21，右镜头122的光轴22，传输线根据图像采集卡13中的接口采用AV线、1394线或/和网线。图像采集卡13使用以DSP数字信号处理器为主的硬件板卡，通过连接线完成对摄像机信号的采样、解码等初步处理，并提供软件接口与处理终端14进行通信。处理终端14采用工控机、PC机或其他上位系统，提供识别、滤波功能运行的操作系统平台。由于所要识别轨迹的运动物体上贴有识别颜色标识，因此处理终端14中的识别器对标识通过颜色处理进行二值化分割，结合双目摄像机三维重现技术可以识别出相应时刻的位置，重复进行即可完成轨迹的识别。完成轨迹识别后根据滤波效果通过软件选择相应滤波方案及滤波器。滤波方案包括均值滤波、FFT滤波、最优滤波以及自定义滤波。其中最优滤波是通过对轨迹特征进行分析，建立特征库，在三维立体空间或两维平面空间进行分解，得出子特征库，根据特征建立相关约束关系，利用方差最小二乘准则进行最优化求解滤波，求解过程一般情况下可以通过在一定精度下循环求取来实现，特殊严格情况下使用相应自定义的极值求解方法来实现。最后，将最有滤波处理后的轨迹进行存储。以下结合平面圆形轨迹对所提的最优滤波方案进行详细描述[0024]A)以双目摄像机中左目摄像机前向和侧向为轴建立平面惯性坐标系，记录各坐标轴上子轨迹的数据信息。B)建立圆形轨迹特征库BI)圆形轨迹曲线分解后，在各坐标轴上的子轨迹该为严格的正弦曲线。B2)由于圆形轨迹的半径与子轨迹正弦曲线振幅相对应，因此每条子轨迹正弦曲线的振幅相同。B3)每条子轨迹除振幅相同的约束外，还应该满足每条子轨迹正弦曲线频率相同的要求。C)根据步骤B2中子轨迹特征库抽象出子轨迹的特征规则 ::I _ ——^ :二 -· W I 》 B'· '气 3 % s* _ J
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■·J. -·' -—>.....-上式中，代表圆形轨迹在惯性坐标系下圆心的X轴坐标，b0代表圆形轨迹在惯性坐标系下圆心的y轴坐标，J1代表圆形轨迹分解到X轴的子轨迹的正弦曲线方程(圆形轨迹按坐标轴分解后是正弦曲线)，O1为该正弦曲线的频率，ap a2为振幅参数，J2代表圆形轨迹分解到I轴的子轨迹的正弦曲线方程，ω2为该正弦曲线的频率，Vb2为振幅参数，X为相应变量。D)基于步骤A中记录的数据信息按照最小二乘准则以及精度要求利用循环求解方式进行数据拟合滤波，得出结果即为最优。E)将最优滤波后的轨迹结果进行存储。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。
权利要求1.一种物体运动轨迹的识别装置，其特征在于包括可调节支架、双目摄像机、图像采集卡以及处理终端，所述双目摄像机设于可调节支架上方，并与可调节支架固定连接；所述图像采集卡的输入端与双目摄像机的输出端相连；所述处理终端的输入端与图像采集卡的输出端相连。
2.根据权利要求I所述的识别装置，其特征在于所述图像采集卡与双目摄像机之间通过AV线、1394线或/和网线连接。
3.根据权利要求I所述的识别装置，其特征在于所述双目摄像机采用工业模拟相机或数字相机。
4.根据权利要求I所述的识别装置，其特征在于所述处理终端为以下中的一种PC机、工控机以及嵌入式处理终端。
5.根据权利要求4所述的识别装置，其特征在于所述处理终端为工控机。
6.根据权利要求I所述的识别装置，其特征在于所述图像采集卡与处理终端之间的连线采用PCI总线方式。
专利摘要本实用新型公开了一种物体运动轨迹的识别装置，包括可调节支架、双目摄像机、图像采集卡以及处理终端，双目摄像机设于可调节支架上方，并与可调节支架固定连接；图像采集卡的输入端与双目摄像机的输出端相连；处理终端的输入端与图像采集卡的输出端相连。通过可调节支架将双目摄像机调整到最适宜于对轨迹进行识别的位置后固定，预备对运动物体轨迹进行识别。图像采集卡主要是以DSP数字信号处理器为主的硬件板卡，通过对双目摄像机的摄像信号进行采样以及解码等初步处理后，再将该信号发送至处理终端，通过处理终端的识别及滤波，能够方便地对于运动物体轨迹进行精确识别。
文档编号G01C11/00GK202382732SQ201120516499
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者王会明, 王娟, 王宝磊 申请人:上海理工大学