專利名稱：一種目標(biāo)檢測(cè)方法和設(shè)備及其使用的圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種目標(biāo)檢測(cè)方法和設(shè)備及其使用 的圖像采集裝置。
背景技術(shù)：
目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)一直是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的重要研究課題，在許多領(lǐng)域都有著 廣泛的應(yīng)用。目標(biāo)檢測(cè)作為前端的處理環(huán)節(jié)，是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)問(wèn)題。只有及時(shí)地檢 測(cè)到場(chǎng)景中的目標(biāo)，才能保證后繼的目標(biāo)跟蹤和識(shí)別等一系列處理工作的順利開(kāi)展。目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)很容易受外界光線特別是太陽(yáng)光的影響。因此目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備如果在 室外使用，被測(cè)目標(biāo)有較亮背景光，特別是受太陽(yáng)光或強(qiáng)燈直射時(shí)其測(cè)量的準(zhǔn)確性將受到 嚴(yán)重影響。此外，檢測(cè)過(guò)程中，待測(cè)目標(biāo)的晃動(dòng)或者處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其產(chǎn)生的位置偏差都會(huì) 給檢測(cè)精度帶來(lái)極大影響。如何解決較強(qiáng)光對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的干擾，以及如何解決運(yùn)動(dòng)過(guò)程中目標(biāo)檢測(cè)帶來(lái)的偏 差，一直是困擾和制約目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)用性能的瓶頸問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)而有待解決，目前已 引起國(guó)內(nèi)外專家的高度重視并圍繞這一課題開(kāi)展了深入廣泛的研究。本發(fā)明主要針對(duì)這兩 個(gè)難題提出了解決辦法。與本發(fā)明相關(guān)的解決目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)中陽(yáng)光干擾與物體移動(dòng)影響的現(xiàn)有技術(shù)方案 有以下3種。第一種方法為加濾波片或加太陽(yáng)光遮擋器件。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?No. 200820052299的專利提供了一種可在室外太陽(yáng)光下使用的光幕，包括單片機(jī)。所述單片 機(jī)分別與紅外接收頭和紅外發(fā)射頭連接，所述紅外接收頭本體正前面裝有遮光器，濾掉可 見(jiàn)光，僅保留紅外以及遠(yuǎn)紅外信號(hào)。上述方法不能從根本上解決問(wèn)題，不能消除物體移動(dòng)對(duì) 目標(biāo)檢測(cè)帶來(lái)的影響，而且濾波會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低，因此系統(tǒng)需提高發(fā)射功率，抵消掉濾光 導(dǎo)致的靈敏度下降。此外，系統(tǒng)加濾波片或遮擋器件使系統(tǒng)成本增高，使用不方便。第二種方法為基于背景差法的目標(biāo)檢測(cè)方法。背景差法基本思想是選取背景中的 一幅或幾幅圖像的平均作為背景圖像，然后將當(dāng)前幀與背景作差，并對(duì)差值圖像進(jìn)行適當(dāng) 處理，若所得到的像素?cái)?shù)大于某一閾值，則判定背景中存在目標(biāo)物，這樣目標(biāo)就能夠被精確 地提取出來(lái)。該方法容易受背景中光照影響和背景物體移動(dòng)等因素影響，而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)物體 陰影極大影響檢測(cè)精度。第三種方法為三幀差法。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镹o. 200610021067的專利提供了一種 復(fù)雜背景下紅外圖像序列中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，其屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。首先分別 計(jì)算紅外圖像序列中上一幀和當(dāng)前幀、以及當(dāng)前幀和下一幀的差分圖像；接著從兩幅差分 圖像中各自提取變化檢測(cè)模板；然后對(duì)兩幅變化檢測(cè)模板進(jìn)行并運(yùn)算取交集，得到運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)模板；最后對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模板做連通區(qū)域標(biāo)記，得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。其中，提取變化檢測(cè)模板具 體包括采取從直方圖兩端向中間迭代的方式估計(jì)差分圖像噪聲參數(shù)包括均值和方差的方 法提取初始變化檢測(cè)模板；采取小結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行腐蝕、膨脹后相與，大結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行閉運(yùn)算的形態(tài)學(xué)處理方式。三幀差法雖能有效消除運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的目標(biāo)偏差較準(zhǔn)確的進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)檢測(cè)，但沒(méi)有解決強(qiáng)光干擾對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的影響，而且實(shí)現(xiàn)算法較復(fù)雜，后期需對(duì)圖像進(jìn) 行大量的形態(tài)學(xué)處理以減少噪聲。在檢測(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，掃描的時(shí)間往往也對(duì)檢測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。如上述介 紹的檢測(cè)方法以及其它某些檢測(cè)方法中，掃描一幀圖像通常需要15ms左右，而在這個(gè)時(shí)間 段內(nèi)，運(yùn)動(dòng)的物體可能已經(jīng)產(chǎn)生了較大位移，這樣使得采集的圖像以及后期的圖像處理會(huì) 產(chǎn)生較大偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，在強(qiáng)光背景下準(zhǔn)確檢測(cè)目標(biāo)物，并減小物體運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生的偏差，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述系統(tǒng)成本高、復(fù)雜且偏差大的缺陷，提供一種目標(biāo)檢測(cè)方 法和設(shè)備及其使用的圖像采集裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是將圖像傳感器分為多個(gè)圖像采集區(qū) 域，并連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以 獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，根據(jù)第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo) 與所述背景。本發(fā)明提供了一種目標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟控制調(diào)制光發(fā)射裝置向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光 脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述 光脈沖信號(hào)的反射能力不同；控制圖像傳感器對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器 包括多個(gè)圖像采集區(qū)域，并連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖像采集區(qū) 域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二光 強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置；在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述第一幀圖像和所述第二幀圖 像，并利用所述第一幀圖像和第二幀圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。在本發(fā)明所述的目標(biāo)檢測(cè)方法中，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè)置，并分別對(duì)應(yīng) 于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。在本發(fā)明所述的目標(biāo)檢測(cè)方法中，通過(guò)將所述第二幀圖像減去所述第一幀圖像所 得的差分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。本發(fā)明還提供了另一種目標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟控制調(diào)制光發(fā)射裝置向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光 脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述 光脈沖信號(hào)的反射能力不同；控制圖像傳感器對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器 包括多個(gè)圖像采集區(qū)域，并連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖像采集區(qū) 域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，并得到所述第一光強(qiáng)圖像和所述 第二光強(qiáng)圖像的差分圖像，將得到的差分圖像存儲(chǔ)到幀差分圖像的對(duì)應(yīng)位置；在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述幀差分圖像，并利用所述幀差
5分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。在本發(fā)明所述的另一種目標(biāo)檢測(cè)方法中，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè)置，并分 別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。本發(fā)明還提供了一種目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，包括調(diào)制光發(fā)射裝置，用于向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光 脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述 光脈沖信號(hào)的反射能力不同；圖像傳感器，用于對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感 器包括多個(gè)圖像采集區(qū)域；控制單元，用于控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同 一圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，所述第一光強(qiáng)圖像 和所述第二光強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置，在對(duì)所述多個(gè)圖像 采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述第一幀圖像和所述第二幀圖像，并利用所述第一幀圖像和 第二幀圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。在本發(fā)明所述的目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備中，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè)置，并分別對(duì)應(yīng) 于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。在本發(fā)明所述的目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備中，通過(guò)將所述第二幀圖像減去所述第一幀圖像所 得的差分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。本發(fā)明還提供了另一種目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，包括調(diào)制光發(fā)射裝置，用于向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光 脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述 光脈沖信號(hào)的反射能力不同；圖像傳感器，用于對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感 器包括多個(gè)圖像采集區(qū)域；控制單元，用于控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同 一圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，并得到所述第一光 強(qiáng)圖像和所述第二光強(qiáng)圖像的差分圖像，將得到的差分圖像分別存儲(chǔ)到幀差分圖像的對(duì)應(yīng) 位置，在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述幀差分圖像，并利用所述幀差分圖 像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。在本發(fā)明所述的另一種目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備中，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè)置，并分 別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。本發(fā)明還提供了一種圖像采集裝置，包括調(diào)制光發(fā)射裝置，用于向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光 脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述 光脈沖信號(hào)的反射能力不同；圖像傳感器，用于對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感 器包括多個(gè)圖像采集區(qū)域；控制單元，用于控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同 一圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像。
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在本發(fā)明所述的圖像采集裝置中，所述控制單元進(jìn)一步將所述第一光強(qiáng)圖像和所 述第二光強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置。在本發(fā)明所述的圖像采集裝置中，所述述控制單元進(jìn)一步形成所述第一光強(qiáng)圖像 和所述第二光強(qiáng)圖像的差分圖像，并將所述差分圖像存儲(chǔ)到幀差分圖像的對(duì)應(yīng)位置。在本發(fā)明所述的圖像采集裝置中，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè)置，并分別對(duì)應(yīng) 于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。實(shí)施本發(fā)明的目標(biāo)檢測(cè)方法和設(shè)備及其使用的圖像采集裝置，具有以下有益效 果由于待測(cè)目標(biāo)與背景對(duì)光脈沖信號(hào)的反射能力不同，使得待測(cè)目標(biāo)與背景能很好的區(qū) 分開(kāi)，由此可減弱強(qiáng)光對(duì)待測(cè)目標(biāo)的影響。同時(shí)，本發(fā)明采用分區(qū)域連續(xù)掃描的方式，使得 每個(gè)區(qū)域兩次掃描之間的時(shí)隙非常小，在此期間運(yùn)動(dòng)的待測(cè)目標(biāo)位移偏差很小，從而只需 普通圖像傳感器便能準(zhǔn)確檢測(cè)目標(biāo)，甚至是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。因此，本發(fā)明無(wú)需專業(yè)高速攝像機(jī)， 大大降低了成本，提高了設(shè)備性能。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明目標(biāo)檢測(cè)方法第一實(shí)施例的流程圖；圖2是本發(fā)明目標(biāo)檢測(cè)方法第二實(shí)施例的流程圖；圖3是本發(fā)明目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備或圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4a_b是本發(fā)明目標(biāo)檢測(cè)方法的兩種分區(qū)域掃描方法示意圖；圖5是本發(fā)明目標(biāo)檢測(cè)方法的過(guò)程示意圖；圖6a_b是本發(fā)明與未分區(qū)域的目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明的目標(biāo)檢測(cè)方法第一實(shí)施例的流程圖，包括以下步驟在步驟Sl中，控制調(diào)制光發(fā)射裝置向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第 二光強(qiáng)度的光脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所 述背景對(duì)所述光脈沖信號(hào)的反射能力不同；反射能力的不同可能是由于反射率、距離遠(yuǎn)近 不同或者其它一些影響反射能力的因素；在本實(shí)施例中，選擇在待測(cè)目標(biāo)表面涂上一層高 性能反光材料來(lái)提高其反射能力，或直接貼附上反光薄膜，如鍍鋁反光聚脂薄膜等。在步驟S2中，控制圖像傳感器對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所 述圖像傳感器包括多個(gè)圖像采集區(qū)域，并連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同 一圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像。在步驟S3中，將所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二光強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像 和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置；同時(shí)檢測(cè)掃描是否結(jié)束，如果未結(jié)束則轉(zhuǎn)Si對(duì)下一個(gè)區(qū)域進(jìn)行 掃描。在步驟S4中，在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述第一幀圖像和所 述第二幀圖像，并利用所述第一幀圖像和第二幀圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。在本發(fā)明提供的方法中，由于待測(cè)目標(biāo)相對(duì)于背景來(lái)說(shuō)，對(duì)光脈沖信號(hào)的反射能 力較強(qiáng)，因此待測(cè)目標(biāo)在第一光強(qiáng)下成像的區(qū)域與第二光強(qiáng)下成像的區(qū)域的灰度有較大的
7差異，而背景在兩個(gè)光強(qiáng)下成像的區(qū)域灰度差異不大，因此通過(guò)相應(yīng)的圖像識(shí)別方法，如通 過(guò)將所述第二幀圖像減去所述第一幀圖像所得的差分圖像即可區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述
曲旦 冃足°如圖2所示，為本發(fā)明的目標(biāo)檢測(cè)方法第二實(shí)施例的流程圖，包括步驟S10、S20、 S30和S40，分別對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例的步驟Si、S2、S3和S4，區(qū)別僅在于在步驟S30中，計(jì) 算所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二光強(qiáng)圖像的差分圖像，并將得到的差分圖像存儲(chǔ)到幀差分 圖像的對(duì)應(yīng)位置，同時(shí)檢測(cè)掃描是否結(jié)束，如果未結(jié)束則轉(zhuǎn)Sio對(duì)下一個(gè)區(qū)域進(jìn)行掃描；在 步驟S40中，在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述幀差分圖像，并利用所述幀 差分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。如圖3所示，本發(fā)明還提供了一種目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備100，包括調(diào)制光發(fā)射裝置101、圖 像傳感器102和控制單元103 ；其中，調(diào)制光發(fā)射裝置101用于向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有 第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所 述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述光脈沖信號(hào)的反射能力不同；圖像傳感器102，用于對(duì)所述 待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器包括多個(gè)圖像采集區(qū)域；控制單 元103，用于控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖像采集 區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二 光強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置，在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完 成掃描后，獲得所述第一幀圖像和所述第二幀圖像，并利用所述第一幀圖像和第二幀圖像 來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。在一實(shí)施例中，控制單元103可以通過(guò)將所述第二幀圖 像減去所述第一幀圖像所得的差分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。在另一實(shí)施例中，目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)與上述相同，且調(diào)制光發(fā)射裝置101和圖像 傳感器102與上述功能相同，區(qū)別僅在于控制單元103控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光 強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一區(qū)域分別掃描一次后，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖 像，并得到所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二光強(qiáng)圖像的差分圖像，將得到的差分圖像分別存 儲(chǔ)到幀差分圖像的對(duì)應(yīng)位置，在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述幀差分圖 像，并利用所述幀差分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。本發(fā)明還提供了一種圖像采集裝置，其結(jié)構(gòu)與上述目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備相同，且調(diào)制光 發(fā)射裝置101和圖像傳感器102與上述功能相同，區(qū)別僅在于控制單元103控制圖像傳感 器102連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一區(qū)域分別掃描一次后，以獲得第 一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像；上述目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備或圖像采集裝置都可與數(shù)據(jù)傳輸裝置104連接，將目標(biāo)檢測(cè)結(jié) 果或圖像采集結(jié)果傳輸?shù)酵ㄓ糜?jì)算機(jī)200進(jìn)行后續(xù)處理。需要說(shuō)明的是，上述方法、設(shè)備和裝置中第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且兩者 之間的差值應(yīng)使得在進(jìn)行圖像采集時(shí)能夠區(qū)分開(kāi)；第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度其中一個(gè)優(yōu)選 為零，使得第一、二光強(qiáng)之間的差異最大，便于后期的圖像識(shí)別；在本發(fā)明的實(shí)施例中，選擇 第二光強(qiáng)度大于第一光強(qiáng)度。本發(fā)明的方法、設(shè)備和裝置可以選取發(fā)出不同波長(zhǎng)的調(diào)制光 發(fā)射裝置101，如紅外光、紫外光等；優(yōu)選紅外光。本發(fā)明的方法、設(shè)備和裝置選用的圖像傳 感器102可以為普通CMOS傳感器或CXD圖像傳感器。如圖4a_b所示，為本發(fā)明目標(biāo)檢測(cè)方法的兩種分區(qū)域掃描方法示意圖。如上所
8述，本發(fā)明的方法和設(shè)備及其采用的圖像采集裝置中的圖像傳感器包括多個(gè)圖像采集區(qū) 域；在不同的實(shí)施例中，圖像采集區(qū)域的劃分也可能不同。本申請(qǐng)列出了兩種具體的劃分方 法，但本發(fā)明并不限制圖像采集區(qū)域的劃分方式及數(shù)量。因?yàn)楫?dāng)包括兩個(gè)或兩個(gè)以上區(qū)域 時(shí)，無(wú)論其形狀如何，每個(gè)區(qū)域在連續(xù)進(jìn)行第一光強(qiáng)圖像掃描和第二光強(qiáng)圖像掃描之間的 時(shí)間差會(huì)短于，先對(duì)所有區(qū)域進(jìn)行第一光強(qiáng)圖像掃描，再重新對(duì)所有區(qū)域進(jìn)行第二光強(qiáng)圖 像掃描之間的時(shí)間差，使得待測(cè)目標(biāo)的位移小于明顯小于后者，使得對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)更加精 確。針對(duì)圖像采集區(qū)域的不同劃分以及相應(yīng)的曝光形式，可能需要定制對(duì)應(yīng)的圖像傳感器。如圖4a所示，圖中區(qū)域1、2、3……代表多個(gè)圖像采集區(qū)域，其在一個(gè)方向上連續(xù) 設(shè)置，并分別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列，例如在本實(shí)施例中，區(qū)域 1、2、3……均為N個(gè)像素行或像素列，N為正整數(shù)。這是一種最簡(jiǎn)單的實(shí)施方式，也適用于目 前市場(chǎng)上的普通圖像傳感器。調(diào)制光發(fā)射裝置101在連續(xù)的時(shí)間Tl、T2、T3……里分別依 次發(fā)出第一光強(qiáng)、第二光強(qiáng)、第一光強(qiáng)……，圖像傳感器則分別在連續(xù)的時(shí)間T1、T2、T3…… 里對(duì)區(qū)域1、2、3……進(jìn)行依次掃描，并將在第一光強(qiáng)下掃描的圖像存儲(chǔ)到第一幀圖像I1 ；將 在第二光強(qiáng)下掃描的圖像存儲(chǔ)到第2幀圖像I2中，直至所有圖像采集區(qū)域掃描結(jié)束。最后， 將第二幀圖像I2減去第一幀圖像I1所得差分圖像即為待測(cè)目標(biāo)圖像。這樣區(qū)域1在兩幀 圖像中的時(shí)間差為Τ2-Τ1，區(qū)域2為Τ4-Τ3，其它區(qū)域以此類推。而如果不分區(qū)域掃描，而 是先在第一光強(qiáng)下對(duì)所有區(qū)域進(jìn)行掃描，再在第二光強(qiáng)下對(duì)所有區(qū)域進(jìn)行掃描，那么區(qū)域1 在兩幀圖像中的時(shí)間差為掃描完一副圖像的時(shí)間，即Tm+1-Tl，其中M為區(qū)域數(shù)，該值明顯大 于T2-T1的值，因此本發(fā)明的方法和設(shè)備減小了運(yùn)動(dòng)物體的位移偏差。如圖4b所示，圖中區(qū)域1、2、3……代表多個(gè)圖像采集區(qū)域，以兩列的形式分布。其 中，區(qū)域1、3、5……為第一列區(qū)域，區(qū)域2、4、6……為第二列區(qū)域，調(diào)制光發(fā)射裝置101在連 續(xù)的時(shí)間T1、T2、T3……里分別依次發(fā)出第一光強(qiáng)、第二光強(qiáng)、第一光強(qiáng)……，圖像傳感器則 分別在連續(xù)的時(shí)間Τ1、Τ2、Τ3……里對(duì)區(qū)域1、2、3……進(jìn)行依次掃描，并將在第一光強(qiáng)下掃 描的圖像存儲(chǔ)到第一幀圖像I1 ；將在第二光強(qiáng)下掃描的圖像存儲(chǔ)到第2幀圖像I2中，直至 所有圖像采集區(qū)域掃描結(jié)束。最后，將第二幀圖像I2減去第一幀圖像I1所得差分圖像即為 待測(cè)目標(biāo)圖像。圖5是本發(fā)明目標(biāo)檢測(cè)方法的過(guò)程示意圖；其過(guò)程如上所述，在獲得第一幀圖像 I1和第2幀圖像I2后，將第二幀圖像I2減去第一幀圖像I1所得差分圖像即為待測(cè)目標(biāo)圖像。需要說(shuō)明的是(1)結(jié)合圖4a_b來(lái)看，I2-I1實(shí)際上是為兩幀圖像中的對(duì)應(yīng)區(qū)域相減，即為圖像I2 中的區(qū)域1與I1中的區(qū)域1相減，I2的區(qū)域2與I1的區(qū)域2相減，依此類推；(2)N值的選取N值越小，掃描像素行越小即區(qū)域越小，兩幀圖像間的時(shí)間間隙越 短，物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偏移誤差越小，同時(shí)圖像質(zhì)量會(huì)略差些；因此在實(shí)際應(yīng)用中，N值的選 取需權(quán)衡考慮圖像質(zhì)量增強(qiáng)與減弱物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偏移兩個(gè)因素，選取一個(gè)值達(dá)到兩者平 衡，N的優(yōu)選取值范圍為1-72個(gè)像素行。N值優(yōu)選等于8，也就是每掃描8行作為一個(gè)區(qū)域， 則一幅480*680的圖像，有60個(gè)區(qū)域相減。如圖6a_b是本發(fā)明與未分區(qū)域的目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比示意圖；圖6a所示為未分區(qū) 域的傳統(tǒng)的整幅圖像幀差法圖像采集結(jié)果，圖中虛線表示待測(cè)目標(biāo)原位置，實(shí)線表示圖像掃描結(jié)束后待測(cè)目標(biāo)位置。由于掃描完整幅圖像所需時(shí)間比掃描本發(fā)明所述的一個(gè)區(qū)域的 時(shí)間長(zhǎng)很多，待一幀圖像掃描完后，兩幀圖像之間待測(cè)目標(biāo)會(huì)產(chǎn)生很大的偏差，給檢測(cè)精度 帶了很大影響。圖6b所示為本發(fā)明的方法和設(shè)備掃描所得的兩幀圖像，圖中虛線表示為圖 像I1中目標(biāo)所在位置，實(shí)線表示I2中目標(biāo)所在實(shí)際位置。可以看出待測(cè)目標(biāo)偏差很小，肉 眼幾乎看不見(jiàn)。通過(guò)比較可得，在本發(fā)明的目標(biāo)檢測(cè)方法中，待測(cè)目標(biāo)偏差較小。而傳統(tǒng)整幅圖像 幀差法中為盡量減小圖中所示偏差，往往是采用價(jià)格昂貴的高速攝相機(jī)來(lái)采集圖像，給實(shí) 際應(yīng)用帶來(lái)很大局限性。本發(fā)明的方法和設(shè)備很好的解決了物體移動(dòng)帶來(lái)的偏差問(wèn)題，只 需普通的圖像傳感器就能達(dá)到很好的檢測(cè)效果，極大的節(jié)省了成本。以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制；應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍；因此，凡根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的 涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟控制調(diào)制光發(fā)射裝置向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光脈沖信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述光脈沖信號(hào)的反射能力不同；控制圖像傳感器對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器包括多個(gè)圖像采集區(qū)域，并連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二光強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置；在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述第一幀圖像和所述第二幀圖像，并利用所述第一幀圖像和第二幀圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè) 置，并分別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，通過(guò)將所述第二幀圖像減去所 述第一幀圖像所得的差分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。
4.一種目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟控制調(diào)制光發(fā)射裝置向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光脈沖 信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述光脈 沖信號(hào)的反射能力不同；控制圖像傳感器對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器包括 多個(gè)圖像采集區(qū)域，并連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖像采集區(qū)域分 別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，并得到所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二 光強(qiáng)圖像的差分圖像，將得到的差分圖像存儲(chǔ)到幀差分圖像的對(duì)應(yīng)位置；在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述幀差分圖像，并利用所述幀差分圖 像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè) 置，并分別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。
6.一種目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括調(diào)制光發(fā)射裝置，用于向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光脈沖 信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述光脈 沖信號(hào)的反射能力不同；圖像傳感器，用于對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器包 括多個(gè)圖像采集區(qū)域；控制單元，用于控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖 像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，所述第一光強(qiáng)圖像和所 述第二光強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置，在對(duì)所述多個(gè)圖像采集 區(qū)域完成掃描后，獲得所述第一幀圖像和所述第二幀圖像，并利用所述第一幀圖像和第二 幀圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè) 置，并分別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，通過(guò)將所述第二幀圖像減去所 述第一幀圖像所得的差分圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。
9.一種目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括調(diào)制光發(fā)射裝置，用于向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光脈沖 信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述光脈 沖信號(hào)的反射能力不同；圖像傳感器，用于對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器包 括多個(gè)圖像采集區(qū)域；控制單元，用于控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一 圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，并得到所述第一光強(qiáng) 圖像和所述第二光強(qiáng)圖像的差分圖像，將得到的差分圖像分別存儲(chǔ)到幀差分圖像的對(duì)應(yīng)位 置，在對(duì)所述多個(gè)圖像采集區(qū)域完成掃描后，獲得所述幀差分圖像，并利用所述幀差分圖像 來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù)設(shè) 置，并分別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。
11.一種圖像采集裝置，其特征在于，包括調(diào)制光發(fā)射裝置，用于向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光脈沖 信號(hào)，其中所述第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度不相等，且所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景對(duì)所述光脈 沖信號(hào)的反射能力不同；圖像傳感器，用于對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器包 括多個(gè)圖像采集區(qū)域；控制單元，用于控制圖像傳感器連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖 像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述控制單元進(jìn)一步將所述 第一光強(qiáng)圖像和所述第二光強(qiáng)圖像分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述述控制單元進(jìn)一步形成 所述第一光強(qiáng)圖像和所述第二光強(qiáng)圖像的差分圖像，并將所述差分圖像存儲(chǔ)到幀差分圖像 的對(duì)應(yīng)位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像采集裝置，其特征在于，所述多個(gè)圖像采集區(qū)域連續(xù) 設(shè)置，并分別對(duì)應(yīng)于所述圖像傳感器的正整數(shù)個(gè)像素行或像素列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種目標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟控制調(diào)制光發(fā)射裝置向待測(cè)目標(biāo)及背景發(fā)射具有第一光強(qiáng)度和第二光強(qiáng)度的光脈沖信號(hào)，其中所述待測(cè)目標(biāo)與背景對(duì)所述光脈沖信號(hào)的反射能力不同；控制圖像傳感器對(duì)所述待測(cè)目標(biāo)與背景進(jìn)行圖像采集，其中所述圖像傳感器包括多個(gè)圖像采集區(qū)域，并連續(xù)在所述第一光強(qiáng)度和所述第二光強(qiáng)度下對(duì)同一圖像采集區(qū)域分別掃描一次，以獲得第一光強(qiáng)圖像和第二光強(qiáng)圖像，并分別儲(chǔ)存到第一幀圖像和第二幀圖像的對(duì)應(yīng)位置；利用所述第一幀圖像和第二幀圖像來(lái)區(qū)分所述待測(cè)目標(biāo)與所述背景。本發(fā)明還提供了一種目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備和圖像采集裝置。本發(fā)明的方法和設(shè)備能夠在強(qiáng)光背景下，對(duì)目標(biāo)甚至是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行精確的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G06T7/20GK101937563SQ20091010816
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者周琨, 師丹瑋 申請(qǐng)人:深圳泰山在線科技有限公司