CN108111782A - 一种红外目标抗干扰检测方法和用于该方法的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红外目标抗干扰检测方法和用于该方法的检测装置，设计合理、无需设置预置位、抗干扰能力强。本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种红外目标抗干扰检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、检测装置上具有特定波长的目标红外灯；步骤二、摄像机滤除所选红外灯波长以外的波长的光线；步骤三、让检测装置的红外灯以频率为f，占空比为r的方波进行闪烁；步骤四、摄像机视野范围所摄视频中，检测出所有亮度大于阈值T的目标，形成候选目标集；步骤五、在候选目标集中，筛选出以频率为f，占空比为r进行闪烁的目标，删除其他目标，形成最终目标集。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外目标抗干扰检测方法和用于该方法的检测装置，应用在教育录播、视频会议系统中。
背景技术
在教育录播教室、会议室或者礼堂中，通常需要一种能自动检测发言者的方法和装置。现有的自动检测发言者的方法中，其中一种是对每个发言者设置一个摄像机预置位，当发言者要发言时，按下面前的麦克风开关，麦克风发送一个通知信号给控制主机，主机再调用麦克风相对应位置的预置点，从而实现对发言者的摄像，如申请号为201710163580.X的中国专利所示。
但以上方法存在比较大的缺点，预置位的方式必须事先设置预置位，且一个麦克风和一个预置位唯一对应，设置好后，摄像机的位置和麦克风的位置都不能移动，否则定位就不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、无需设置预置位、抗干扰能力强的红外目标抗干扰检测方法和用于该方法的检测装置。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种红外目标抗干扰检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、在室内安装一台摄像装置，摄像装置上设置有红外光摄像机和视频摄像机，红外灯在红外摄像机的成像视野范围内；麦克风上设置一个具有特定波长的红外灯；
步骤二、红外摄像机安装红外带通滤光片，滤除所选红外灯波长以外的波长的光线；
步骤三、让红外灯以频率为f、空比为r的方波进行闪烁；
红外灯的一个闪烁周期内，亮的时间必须大于红外摄像机采集一帧图像所耗费的时间，即红外灯的闪烁频率f、占空比r、红外摄像机的帧率P需满足如下条件：P×r>f；
步骤四、红外摄像机视野范围所摄视频中，检测出所有亮度大于阈值T的目标；
步骤五、对步骤四检测出的目标进行连通域分析，剔除明显不是红外灯的目标，然后形成候选目标集S0；
步骤六、在候选目标集S0中，根据以下两种方式之一筛选出候选目标集S0中的目标：(1)、在连续图像序列中，红外灯连续亮的图像帧数PL和紧接着连续暗的图像帧数PD，满足关系：
(P/f + 1)≥(PL+PD)≥(P/f - 1)；
(2)、在连续图像序列中，红外灯连续亮的图像帧数PL和紧接着连续暗的图像帧数PD，满足关系：
(P×r/f + 1)≥PL≥(P×r/f - 1) 且 [P×(1-r)/f + 1]≥PD≥[P×(1-r)/f - 1]；
步骤七、经过步骤六筛选后的最终目标集S即为真正的目标，检测出真正目标位置后，视频摄像机对目标进行特写。
本发明步骤五中，对步骤四检测出的目标进行连通域分析，由于红外灯为近似圆形，且离红外摄像机较近或者较远时，在红外摄像机中的大小范围基本可以确定，所以根据步骤四检测出的目标的外接矩形的长宽比、占空比、目标面积大小，可以剔除明显不是红外灯的目标，然后形成候选目标集S0。
本发明步骤三中，让红外灯以方波频率为f=5Hz、占空比为r=50%的方波进行闪烁。
本发明步骤四中，红外摄像机视野范围所摄视频中，检测出所有亮度大于阈值T=150的目标。
一种用于红外目标抗干扰检测方法的检测装置，其特征在于：包括摄像装置、红外灯和红外灯控制电路；摄像装置包括红外光摄像机；红外灯控制电路包括微处理器和红外灯驱动集成电路；微处理器与红外灯驱动集成电路连接；红外灯驱动集成电路与红外灯连接；红外灯用于安装在麦克风上；红外光摄像机与红外灯配合
本发明所述的红外灯控制电路还包括RC电路、一号电容、一号电阻、滤波电路、二号电容、一号二极管、电感、三号电容、二号电阻、三号电阻、四号电阻；一号电容和一号电阻均与微处理器连接；滤波电路与红外灯驱动集成电路连接；滤波电路由第五电容和第六电容并联构成；二号电容分别与红外灯驱动集成电路和一号二极管连接；红外灯驱动集成电路通过电感与红外灯连接；三号电容与电感和红外灯连接；三号电阻和四号电阻并联后一路与红外灯连接，另一路通过二号电阻与红外灯驱动集成电路连接。
本发明所述的RC电路由第五电阻、二号二极管和第四电容组成。
本发明所述的摄像装置还包括底座、云台装置和视频摄像机，云台装置设置在底座上，红外光摄像机固定设置在底座上，视频摄像机设置在云台装置上。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、无需为每个麦克风设置预置位；2、麦克风在应用现场可任意移动；3、对摄像机的安装位置限制小；4、通过设置红外灯以特定的方式闪烁，红外光摄像机通过图像算法检测识别红外光的特定闪烁方式，可排除太阳光、电子白板等红外干扰，确定真正的目标，抗干扰性能好，可靠性高，适应不同环境；5、实现简单，算法复杂度小，计算量小。
附图说明
图1为本发明实施例的算法流程图。
图2为本发明实施例的红外摄像机检测红外灯示意图。
图3为本发明实施例摄像装置的结构示意图。
图4为本发明实施例的红外灯控制电路与红外灯连接的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1-图4，本实施例包括如下步骤：
步骤一、在室内墙壁安装一台摄像装置，摄像装置上设置有红外光摄像机和视频摄像机，红外灯在红外摄像机的成像视野范围内；麦克风上设置一个具有发射角度170°、波长为940纳米的红外灯；
步骤二、红外摄像机安装940纳米红外带通滤光片，滤除940纳米以外的波长的光线；红外摄像机的帧率为25帧每秒；
步骤三、打开麦克风，给红外灯通电，让红外灯以方波频率为f=5Hz、占空比为r=50%的方波进行闪烁；
红外灯的一个闪烁周期内，亮的时间必须大于红外摄像机采集一帧图像所耗费的时间，即红外灯的闪烁频率f、占空比r、红外摄像机的帧率P需满足如下条件：P×r> f。
步骤四、红外摄像机视野范围所摄视频中，检测出所有亮度大于阈值T=150的目标，这样红外灯亮起时，亮度会大于此阈值，同时可排除其他比较暗的干扰目标。
步骤五、对步骤四检测出的目标进行连通域分析，由于红外灯为近似圆形，且离红外摄像机较近或者较远时，在红外摄像机中的大小范围基本可以确定，所以根据步骤四检测出的目标的外接矩形的长宽比、占空比、目标面积大小，可以剔除明显不是红外灯的目标，然后形成候选目标集S0；
步骤六、在候选目标集S0中，根据以下两种方式之一筛选出候选目标集S0中的目标：(1)、在连续图像序列中，红外灯连续亮的图像帧数PL和紧接着连续暗的图像帧数PD，满足关系：
(P/f + 1)≥(PL+PD)≥(P/f - 1)
即
6≥(PL+PD)≥4；
这样可排除以其他频率和占空比闪烁的目标或者常亮的目标；
(2)、在连续图像序列中，红外灯连续亮的图像帧数PL和紧接着连续暗的图像帧数PD，满足关系：
(P×r/f + 1)≥PL≥(P×r/f - 1) 且 [P×(1-r)/f + 1]≥PD≥[P×(1-r)/f - 1]
即
3.5≥PL≥1.5 且 3.5≥PD≥1.5；
这样可排除以其他频率和占空比闪烁的目标或者常亮的目标；
步骤七、经过步骤六筛选后的最终目标集S即为真正的目标，检测出真正目标位置后，控制可转动和可变焦的视频摄像机进行水平垂直转动，并拉近，对目标进行特写，并使麦克风前的发言者始终位于视频摄像机的画面正中心并保持合适大小。
一种用于红外目标抗干扰检测方法的检测装置，包括红外灯15、红外灯控制电路和摄像装置。
红外灯15安装在麦克风上。
摄像装置包括红外光摄像机1、底座2、云台装置3和视频摄像机4，红外光摄像机1、底座2、云台装置3和视频摄像机4为一体化结构，云台装置2设置在底座1上，红外光摄像机1固定设置在底座1的内部并通过底座1上的开孔摄制视频图像，视频摄像机4设置在云台装置3上，通过云台装置3的转动，可以调节视频摄像机4的工作方向。
红外灯15与红外光摄像机1配合。
底座2固定安装(壁挂或者吊杆固定安装均可)，且开孔正对会议室所有参会者的中间位置，固定在底座2内部的红外光摄像机1(内装850纳米或者940纳米的红外滤光片)透过底座2的开孔摄制会议室的红外视频图像，红外视频图像录制到麦克风上的红外灯15发出的红外光点。
红外灯控制电路控制红外灯15产生闪烁。
红外灯控制电路包括RC电路、微处理器4、一号电容5、一号电阻8、红外灯驱动集成电路9、滤波电路、二号电容10、一号二极管11、电感12、三号电容13、二号电阻14、三号电阻16和四号电阻17。
RC电路由第五电阻1、二号二极管2和第四电容3组成。RC电路与微处理器4连接，
RC电路通过VCC为微处理器4进行供电。
微处理器4的CTL脚与红外灯驱动集成电路9连接。
一号电容5和一号电阻8均与微处理器4连接。
滤波电路与红外灯驱动集成电路9连接。滤波电路由第五电容6和第六电容7并联构成。红外灯驱动集成电路9由滤波电路通过VCC进行供电。
二号电容10分别与红外灯驱动集成电路9和一号二极管11连接。
红外灯驱动集成电路9通过电感12与红外灯15连接。
三号电容13与电感12和红外灯15连接。
三号电阻16和四号电阻17并联后一路与红外灯15连接，另一路通过二号电阻14与红外灯驱动集成电路9连接。
各元器件作用为：
RC电路:上电延时电路；
一号电容5：缓启动电容；
一号电阻8：下拉电阻；
第五电容6、第六电容7：滤波电容；
二号电容10：充电电容；
一号二极管11：回流二极管；
电感12：滤波电感；
三号电容13：滤波电容；
二号电阻14：环路补偿电阻；
三号电阻16、四号电阻17：反馈电阻。
微处理器4受外部控制脚EN进行控制，当EN脚为低电平时，微处理器4通过CTL脚控制红外灯驱动集成电路9熄灭红外灯15，当EN脚为高电平时，微处理器4通过产生特定频率和占空比波形，通过CTL脚控制红外灯驱动集成电路9让红外灯15进行闪烁。
可通过调节三号电阻16和四号电阻17的阻值改变红外灯15的驱动电流以改变红外灯15的发光亮度。
本发明的视频摄像机4是可见光视频摄像头。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种红外目标抗干扰检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、在室内安装一台摄像装置，摄像装置上设置有红外光摄像机和视频摄像机，红外灯在红外摄像机的成像视野范围内；麦克风上设置一个具有特定波长的红外灯；
步骤二、红外摄像机安装红外带通滤光片，滤除所选红外灯波长以外的波长的光线；
步骤三、让红外灯以频率为f、空比为r的方波进行闪烁；
红外灯的一个闪烁周期内，亮的时间必须大于红外摄像机采集一帧图像所耗费的时间，即红外灯的闪烁频率f、占空比r、红外摄像机的帧率P需满足如下条件：P×r>f；
步骤四、红外摄像机视野范围所摄视频中，检测出所有亮度大于阈值T的目标；
步骤五、对步骤四检测出的目标进行连通域分析，剔除明显不是红外灯的目标，然后形成候选目标集S0；
步骤六、在候选目标集S0中，根据以下两种方式之一筛选出候选目标集S0中的目标：(1)、在连续图像序列中，红外灯连续亮的图像帧数PL和紧接着连续暗的图像帧数PD，满足关系：
(P/f + 1)≥(PL+PD)≥(P/f - 1)；
(2)、在连续图像序列中，红外灯连续亮的图像帧数PL和紧接着连续暗的图像帧数PD，满足关系：
(P×r/f+1)≥PL≥(P×r/f-1)且[P×(1-r)/f+1]≥PD≥[P×(1-r)/f-1]；
步骤七、经过步骤六筛选后的最终目标集S即为真正的目标，检测出真正目标位置后，视频摄像机对目标进行特写。
2.根据权利要求1所述的红外目标抗干扰检测方法，其特征在于：步骤五中，对步骤四检测出的目标进行连通域分析，由于红外灯为近似圆形，且离红外摄像机较近或者较远时，在红外摄像机中的大小范围基本可以确定，所以根据步骤四检测出的目标的外接矩形的长宽比、占空比、目标面积大小，可以剔除明显不是红外灯的目标，然后形成候选目标集S0。
3.根据权利要求1所述的红外目标抗干扰检测方法，其特征在于：步骤三中，让红外灯以方波频率为f=5Hz、占空比为r=50%的方波进行闪烁。
4.根据权利要求1所述的红外目标抗干扰检测方法，其特征在于：步骤四中，红外摄像机视野范围所摄视频中，检测出所有亮度大于阈值T=150的目标。
5.一种用于权利要求所述1-4所述的红外目标抗干扰检测方法的检测装置，其特征在于：包括摄像装置、红外灯和红外灯控制电路；摄像装置包括红外光摄像机；红外灯控制电路包括微处理器和红外灯驱动集成电路；微处理器与红外灯驱动集成电路连接；红外灯驱动集成电路与红外灯连接；红外灯用于安装在麦克风上；红外光摄像机与红外灯配合。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的红外灯控制电路还包括RC电路、一号电容、一号电阻、滤波电路、二号电容、一号二极管、电感、三号电容、二号电阻、三号电阻、四号电阻；一号电容和一号电阻均与微处理器连接；滤波电路与红外灯驱动集成电路连接；滤波电路由第五电容和第六电容并联构成；二号电容分别与红外灯驱动集成电路和一号二极管连接；红外灯驱动集成电路通过电感与红外灯连接；三号电容与电感和红外灯连接；三号电阻和四号电阻并联后一路与红外灯连接，另一路通过二号电阻与红外灯驱动集成电路连接。
7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的RC电路由第五电阻、二号二极管和第四电容组成。
8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的摄像装置还包括底座、云台装置和视频摄像机，云台装置设置在底座上，红外光摄像机固定设置在底座上，视频摄像机设置在云台装置上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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