CN107113379A - 红外光源的亮度调节方法与装置、光学动捕摄像机 - Google Patents

红外光源的亮度调节方法与装置、光学动捕摄像机 Download PDF

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Abstract

红外光源的亮度调节方法包括：获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离；根据所述距离调节红外光源的亮度。因此，既可实现在被捕捉物距离摄像机镜头较远时，红外光源能够提供足够亮度的红外光，又能实现在被捕捉物距离摄像机镜头较近时，红外光源的发光亮度适当降低，从而减少了红外光源的发热量，避免了红外光源长时间设置为最大亮度而造成红外光源使用寿命缩短且会影响摄像机正常工作的问题。

Description

红外光源的亮度调节方法与装置、光学动捕摄像机
技术领域
本发明属于光源亮度调节技术领域，尤其涉及一种红外光源的亮度调节方法与装置、光学动捕摄像机。
背景技术
光学动作捕捉系统被广泛应用于电影动画特技制作、大型游戏制作、生命科学研究等领域。近年来随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术的发展，光学动作捕抓系统开始被应用于VR技术领域。
光学动作捕捉系统的核心器件是光学动捕摄像机。光学动捕摄像机主要由图像传感器、镜头、红外带通滤光单元、红外光源以及摄像机控制电路组成。红外光源发出的红外光照射到被捕捉物(人、动物等)上，绑定在被捕捉物上的反光球将该红外光反射，反射光通过镜头和红外带通滤光单元后被图像传感器记录。一般情况下，图像传感器对红外光波段的量子效率都比较低，因此需要较高亮度的红外光源，同时，被捕捉物距离镜头越远，就需要红外光源发出亮度越强的红外光，以确保有足够亮度的反射光能被图像传感器记录。一般情况下，由于被捕捉物是运动的，将红外光源的发光亮度始终调节到最大以确保当被捕捉物移动到距离摄像机镜头较远的时候都能有足够亮度的反射光。然而大亮度的红外光源所发出的热量较大，因此会缩短红外光源的使用寿命，甚至会影响摄像机的正常工作。因此，现有技术存在光学动捕摄像机的红外光源的发光亮度始终调节至最大而造成红外光源使用寿命缩短且会影响摄像机正常工作的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外光源的亮度调节方法，旨在解决现有技术所存在的光学动捕摄像机的红外光源的发光亮度始终调节至最大而造成红外光源使用寿命缩短且会影响摄像机正常工作的问题。
本发明是这样实现的，一种红外光源的亮度调节方法，所述红外光源设置于光学动捕摄像机中；所述红外光源的亮度调节方法包括：
获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离；
根据所述距离调节所述红外光源的亮度。
所述获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离的步骤具体为：
获取绑定在所述被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数；
根据所述横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算所述距离，或根据所述纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算所述距离。
所述获取绑定在所述被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数的步骤具体为：
获取场景拍摄图像；
从所述场景拍摄图像中获取绑定在被捕捉物上的多个反光球所对应的多个区域图像信息；
获取每个所述区域图像信息的每一行像素或每一列像素中像素灰度值大于预设灰度阈值的亮像素个数；
根据每个所述区域图像信息的所有行像素或所有列像素所对应的多个亮像素个数获取所述多个亮像素个数中的最大亮像素个数；
根据多个所述区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数获取所述多个最大亮像素个数中的最小值，所述最小值为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
所述根据所述距离调节所述红外光源的亮度的步骤具体为：
根据所述距离以及距离与亮度的对应关系调节所述红外光源的亮度。
本发明的另一目的还在于提供一种红外光源的亮度调节装置，所述红外光源设置于光学动捕摄像机中；所述红外光源的亮度调节装置包括：
距离获取模块，用于获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离；
亮度调节模块，用于根据所述距离调节所述红外光源的亮度。
所述距离获取模块包括：
有效径向像素个数获取单元，用于获取绑定在所述被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数；
距离计算单元，用于根据所述横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算所述距离，或根据所述纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算所述距离。
所述有效径向像素个数获取单元包括：
场景图像获取子单元，用于获取场景拍摄图像；
区域图像信息获取子单元，用于从所述场景拍摄图像中获取绑定在被捕捉物上的多个反光球所对应的多个区域图像信息；
亮像素个数获取子单元，用于获取每个所述区域图像信息的每一行像素或每一列像素中像素灰度值大于预设灰度阈值的亮像素个数；
最大亮像素个数获取子单元，用于根据每个所述区域图像信息的所有行像素或所有列像素所对应的多个亮像素个数获取所述多个亮像素个数中的最大亮像素个数；
有效径向像素个数获取子单元，用于根据多个所述区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数获取所述多个最大亮像素个数中的最小值，所述最小值为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
所述根据所述距离调节所述红外光源的亮度的过程具体为：
根据所述距离以及距离与亮度的对应关系调节所述红外光源的亮度。
本发明的另一目的还在于提供一种包括上述红外光源的亮度调节装置的光学动捕摄像机。
在本发明中，红外光源的亮度调节方法包括：获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离；根据所述距离调节红外光源的亮度。因此，既可实现在被捕捉物距离摄像机镜头较远时，红外光源能够提供足够亮度的红外光，又能实现在被捕捉物距离摄像机镜头较近时，红外光源的发光亮度适当降低，从而减少了红外光源的发热量，避免了红外光源长时间设置为最大亮度而造成红外光源使用寿命缩短且会影响摄像机正常工作的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的红外光源的亮度调节方法的实现流程图；
图2是图1所示步骤S1的实现流程图；
图3是图2所示步骤S10的实现流程图；
图4是本发明另一实施例提供的某一反光球所对应的区域图像信息；
图5是本发明另一实施例提供的红外光源的亮度调节装置的结构示意图；
图6是本发明另一实施例提供的红外光源的亮度调节装置的结构示意图；
图7是本发明另一实施例提供的红外光源的亮度调节装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的红外光源的亮度调节方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
对于本发明实施例所提供的红外光源的亮度调节方法，其中，红外光源设置于光学动捕摄像机中。
在步骤S1中，获取被捕捉物与红外光源之间的距离。
具体的，步骤S1的具体实现流程如图2所示，详述如下：
在步骤S10中，获取绑定在被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
具体的，反光球用于对照射到其表面上的红外光进行反射，从而使反射的红外光通过摄像机镜头、红外带通滤光单元后被图像传感器所记录。
具体的，步骤S10的具体实现流程如图3所示，详述如下：
在步骤S100中，获取场景拍摄图像。
具体的，对某一场景进行拍照获取场景拍摄图像。
在步骤S200中，从场景拍摄图像中获取绑定在被捕捉物上的多个反光球所对应的多个区域图像信息。
具体的，当拍摄的场景中包含多个被捕捉物时，从场景拍摄图像中获取绑定在多个被捕捉物上的多个反光球分别所对应的区域图像信息，其中，每一区域图像信息为场景拍摄图像中每个反光球的图像部分。进一步具体的，基于图像处理方法对场景拍摄图像中每个反光球所对应的图像部分进行区分。例如：当某一反光球直径为16毫米，且距离具有某特定参数的摄像机的镜头15.2米时，该反光球所对应的区域图像信息如图4所示。
在步骤S300中，获取每个区域图像信息的每一行像素或每一列像素中像素灰度值大于预设灰度阈值的亮像素个数。
具体的，步骤S300具体为：行像素或列像素中，像素灰度值大于预设灰度阈值的像素为亮像素，获取每个区域图像信息的每一行像素或每一列像素中亮像素的个数。
在步骤S400中，根据每个区域图像信息的所有行像素或所有列像素所对应的多个亮像素个数获取多个亮像素个数中的最大亮像素个数。
具体的，对于每一区域图像信息，其每一行像素对应一个亮像素个数，一区域图像信息包括多行像素，因此，多行像素对应多个亮像素个数，从多个亮像素个数中获取最大值，该最大值即为最大亮像素个数。例如：一区域图像信息包括5行像素，每一行像素所对应的亮像素个数分别为1、3、4、3、1，多个亮像素个数中的最大值为4，因此，最大亮像素个数为4。或者，每一列像素对应一个亮像素个数，一区域图像信息包括多列像素，因此，多列像素对应多个亮像素个数，从多个亮像素个数中获取最大值，该最大值即为最大亮像素个数。例如：当前位置拍摄图像包括5列像素，每一列像素所对应的亮像素个数分别为1、3、4、3、1，多个亮像素个数中的最大值为4，因此，最大亮像素个数为4。
在步骤S500中，根据多个区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数获取多个最大亮像素个数中的最小值，最小值为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
具体的，步骤S500具体为：每个区域图像信息对应一个最大亮像素个数，多个区域图像信息对应多个最大亮像素个数，从多个最大亮像素个数中选取最小值，该最小值即为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数，其中，若多个区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数均是根据行像素获取的，则该最小值为横径向有效像素个数；若多个区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数均是根据列像素获取的，则该最小值为纵径向有效像素个数。
在步骤S20中，根据横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算距离，或根据纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算距离。
具体的，图像传感器的横向像素个数、光学动捕摄像机镜头的横向视野角、图像传感器的纵向像素个数以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角均为光学动捕摄像机系统的预定值。
具体的，根据横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算距离的步骤具体为：
其中，L表示距离，N1表示图像传感器的横向像素个数，SIZE表示反光球的直径，n1表示横径向有效像素个数，FOV1表示光学动捕摄像机镜头的横向视野角。
具体的，根据纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算距离的步骤具体为：
其中，L表示距离，N2表示图像传感器的纵向像素个数，SIZE表示反光球的直径，n2表示纵径向有效像素个数，FOV2表示光学动捕摄像机镜头的纵向视野角。
在步骤S2中，根据距离调节红外光源的亮度。
具体的，步骤S2具体为：根据距离以及距离与亮度的对应关系调节红外光源的亮度。
具体的，根据计算出的距离以及距离与亮度的对应关系可以得到当前距离下所需要的亮度，从而将红外光源的亮度调节到当前距离下所需要的亮度。
具体的，在应用中，当光学动捕摄像机的软件和硬件均确定后，可根据实际工程测试来确定距离与亮度的对应关系。例如可采用以下工程测试方法：将反光球放置于距离摄像机镜头a米远的位置，根据该距离下所拍摄到的反光球图像来不断调整红外光源的亮度，从而找到该距离下较为合适的红外光源亮度A，进而确定了距离a与亮度A的对应关系。通过不断调整反光球与摄像机镜头之间的距离，从而可确定多个距离分别所对应的红外光源亮度。
图5示出了本发明另一实施例提供的红外光源的亮度调节装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
红外光源的亮度调节装置包括距离获取模块100和亮度调节模块200，其中，红外光源设置于光学动捕摄像机中。
距离获取模块100用于获取被捕捉物与红外光源之间的距离。
亮度调节模块200用于根据距离调节红外光源的亮度。
具体的，亮度调节模块200根据距离以及距离与亮度的对应关系调节红外光源的亮度。进一步具体的，亮度调节模块200根据被捕捉物与红外光源之间的距离以及距离与亮度的对应关系得到当前距离下所需要的亮度，从而将红外光源的亮度调节到当前距离下所需要的亮度。
具体的，在应用中，当光学动捕摄像机的软件和硬件均确定后，可根据实际工程测试来确定距离与亮度的对应关系。例如可采用以下工程测试方法：将反光球放置于距离摄像机镜头a米远的位置，根据该距离下所拍摄到的反光球图像来不断调整红外光源的亮度，从而找到该距离下较为合适的红外光源亮度A，进而确定了距离a与亮度A的对应关系。通过不断调整反光球与摄像机镜头之间的距离，从而可确定多个距离分别所对应的红外光源亮度。
作为本发明一实施例，如图6所示，距离获取模块100包括有效径向像素个数获取单元101和距离计算单元102。
有效径向像素个数获取单元101用于获取绑定在被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
具体的，反光球用于对照射到其表面上的红外光进行反射，从而使反射的红外光通过摄像机镜头、红外带通滤光单元后被图像传感器所记录。
距离计算单元102用于根据横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算距离，或根据纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算距离。
具体的，图像传感器的横向像素个数、光学动捕摄像机镜头的横向视野角、图像传感器的纵向像素个数以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角均为光学动捕摄像机系统的预定值。
具体的，距离计算单元102根据横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算距离的过程具体为：
其中，L表示距离，N1表示图像传感器的横向像素个数，SIZE表示反光球的直径，n1表示横径向有效像素个数，FOV1表示光学动捕摄像机镜头的横向视野角。
具体的，距离计算单元102根据纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算距离的过程具体为：
其中，L表示距离，N2表示图像传感器的纵向像素个数，SIZE表示反光球的直径，n2表示纵径向有效像素个数，FOV2表示光学动捕摄像机镜头的纵向视野角。
作为本发明一实施例，如图6所示，有效径向像素个数获取单元101包括场景图像获取子单元110、区域图像获取子单元111、亮像素个数获取子单元112、最大亮像素个数获取子单元113及有效径向像素个数获取子单元114。
场景图像获取子单元110用于获取场景拍摄图像。
具体的，对某一场景进行拍照获取场景拍摄图像。
区域图像信息获取子单元111用于从所述场景拍摄图像中获取绑定在被捕捉物上的多个反光球所对应的多个区域图像信息。
具体的，当拍摄的场景中包含多个被捕捉物时，从场景拍摄图像中获取绑定在多个被捕捉物上的多个反光球分别所对应的区域图像信息，其中，每个区域图像信息为场景拍摄图像中每个反光球的图像部分。进一步具体的，基于图像处理方法对场景拍摄图像中每个反光球所对应的图像部分进行区分。例如：当某一反光球直径为16毫米，且距离具有某特定参数的摄像机的镜头15.2米时，该反光球所对应的区域图像信息如图4所示。
亮像素个数获取子单元112用于获取每个所述区域图像信息的每一行像素或每一列像素中像素灰度值大于预设灰度阈值的亮像素个数。
具体的，行像素或列像素中，像素灰度值大于预设灰度阈值的像素为亮像素，获取每个区域图像信息的每一行像素或每一列像素中亮像素的个数。
最大亮像素个数获取子单元113用于根据每个所述区域图像信息的所有行像素或所有列像素所对应的多个亮像素个数获取所述多个亮像素个数中的最大亮像素个数。
具体的，对于每一区域图像信息，其每一行像素对应一个亮像素个数，一区域图像信息包括多行像素，因此，多行像素对应多个亮像素个数，从多个亮像素个数中获取最大值，该最大值即为最大亮像素个数。例如：一区域图像信息包括5行像素，每一行像素所对应的亮像素个数分别为1、3、4、3、1，多个亮像素个数中的最大值为4，因此，最大亮像素个数为4。或者，每一列像素对应一个亮像素个数，一区域图像信息包括多列像素，因此，多列像素对应多个亮像素个数，从多个亮像素个数中获取最大值，该最大值即为最大亮像素个数。例如：当前位置拍摄图像包括5列像素，每一列像素所对应的亮像素个数分别为1、3、4、3、1，多个亮像素个数中的最大值为4，因此，最大亮像素个数为4。
有效径向像素个数获取子单元114用于根据多个所述区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数获取所述多个最大亮像素个数中的最小值，所述最小值为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
具体的，每个区域图像信息对应一个最大亮像素个数，多个区域图像信息对应多个最大亮像素个数，从多个最大亮像素个数中选取最小值，该最小值即为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数，其中，若多个区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数均是根据行像素获取的，则该最小值为横径向有效像素个数；若多个区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数均是根据列像素获取的，则该最小值为纵径向有效像素个数。
本发明还提供了红外光源的亮度调节装置的另一种优先的实施例，图7示出了红外光源的亮度调节装置的另一种结构，红外光源的亮度调节装置包括处理器30(processor)，通信接口31(Communications Interface)，存储器32(memory)，总线33。
处理器30，通信接口31，存储器32通过总线33完成相互间的通信。
通信接口31，用于与外界设备，例如，个人电脑、服务器等通信。
处理器30，用于执行程序34。
具体地，程序34可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
处理器30可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器32，用于存放程序34。存储器32可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序34具体可以包括：
距离获取模块100，用于获取被捕捉物与红外光源之间的距离。
亮度调节模块200，用于根据距离调节红外光源的亮度。
基于上述红外光源的亮度调节装置在光学动捕摄像机中的应用优势，本发明还提供一种包括上述红外光源的亮度调节装置的光学动捕摄像机。
在本发明中，红外光源的亮度调节方法包括：获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离；根据所述距离调节红外光源的亮度。因此，既可实现在被捕捉物距离摄像机镜头较远时，红外光源能够提供足够亮度的红外光，又能实现在被捕捉物距离摄像机镜头较近时，红外光源的发光亮度适当降低，从而减少了红外光源的发热量，避免了红外光源长时间设置为最大亮度而造成红外光源使用寿命缩短且会影响摄像机正常工作的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种红外光源的亮度调节方法，所述红外光源设置于光学动捕摄像机中；其特征在于，所述红外光源的亮度调节方法包括：
获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离；
根据所述距离调节所述红外光源的亮度。
2.如权利要求1所述的红外光源的亮度调节方法，其特征在于，所述获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离的步骤具体为：
获取绑定在所述被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数；
根据所述横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算所述距离，或根据所述纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算所述距离。
3.如权利要求2所述的红外光源的亮度调节方法，其特征在于，所述获取绑定在所述被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数的步骤具体为：
获取场景拍摄图像；
从所述场景拍摄图像中获取绑定在被捕捉物上的多个反光球所对应的多个区域图像信息；
获取每个所述区域图像信息的每一行像素或每一列像素中像素灰度值大于预设灰度阈值的亮像素个数；
根据每个所述区域图像信息的所有行像素或所有列像素所对应的多个亮像素个数获取所述多个亮像素个数中的最大亮像素个数；
根据多个所述区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数获取所述多个最大亮像素个数中的最小值，所述最小值为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
4.如权利要求1所述的红外光源的亮度调节方法，其特征在于，所述根据所述距离调节所述红外光源的亮度的步骤具体为：
根据所述距离以及距离与亮度的对应关系调节所述红外光源的亮度。
5.一种红外光源的亮度调节装置，所述红外光源设置于光学动捕摄像机中；其特征在于，所述红外光源的亮度调节装置包括：
距离获取模块，用于获取被捕捉物与所述红外光源之间的距离；
亮度调节模块，用于根据所述距离调节所述红外光源的亮度。
6.如权利要求5所述的红外光源的亮度调节装置，其特征在于，所述距离获取模块包括：
有效径向像素个数获取单元，用于获取绑定在所述被捕捉物上的反光球的横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数；
距离计算单元，用于根据所述横径向有效像素个数、图像传感器的横向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的横向视野角计算所述距离，或根据所述纵径向有效像素个数、图像传感器的纵向像素个数、所述反光球的直径以及光学动捕摄像机镜头的纵向视野角计算所述距离。
7.如权利要求6所述的红外光源的亮度调节装置，其特征在于，所述有效径向像素个数获取单元包括：
场景图像获取子单元，用于获取场景拍摄图像；
区域图像信息获取子单元，用于从所述场景拍摄图像中获取绑定在被捕捉物上的多个反光球所对应的多个区域图像信息；
亮像素个数获取子单元，用于获取每个所述区域图像信息的每一行像素或每一列像素中像素灰度值大于预设灰度阈值的亮像素个数；
最大亮像素个数获取子单元，用于根据每个所述区域图像信息的所有行像素或所有列像素所对应的多个亮像素个数获取所述多个亮像素个数中的最大亮像素个数；
有效径向像素个数获取子单元，用于根据多个所述区域图像信息所对应的多个最大亮像素个数获取所述多个最大亮像素个数中的最小值，所述最小值为横径向有效像素个数或纵径向有效像素个数。
8.如权利要求5所述的红外光源的亮度调节装置，其特征在于，所述根据所述距离调节所述红外光源的亮度的过程具体为：
根据所述距离以及距离与亮度的对应关系调节所述红外光源的亮度。
9.一种光学动捕摄像机，其特征在于，所述光学动捕摄像机包括权利要求5-8任一项所述的红外光源的亮度调节装置。
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