CN109409192B - 舞台激光导航即时校验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种舞台激光导航即时校验平台，包括：激光导航设备，设置在舞台的上方，用于对舞台上的各个站位位置进行各束激光投射，以帮助舞台上的各个演出人员在黑暗舞台环境下站位到自己的位置；红外拍摄设备，设置在舞台的对面，用于对舞台所在场景进行黑暗舞台环境下的红外图像拍摄，以获得对应的红外场景图像；频段解析设备，与所述红外拍摄设备连接，用于接收所述红外场景图像，将频域分成若干个均匀的频段，对所述红外场景图像进行频域分析，以确定所述红外场景图像占据的位于高频范围内的一个或多个频段，并将所述一个或多个频段作为一个或多个已检测频段输出。通过本发明，提高了舞台激光导航设备的控制精度。

Description

舞台激光导航即时校验平台

技术领域

本发明涉及激光导航领域，尤其涉及一种舞台激光导航即时校验平台。

背景技术

舞台激光灯定位进行控制的舞台激光灯有一定的要求：

a)首先你需要有控制舞台激光灯的控制软件；

b)然后要有DA转换接口，你购买软件的时候一般都是配套的；

c)使用这种控制模式的舞台激光灯必须要有ILDA接口，也就是我们通常所说的DB25或者是打印口。否则即使你有了激光控制软件也无能为力。

发明内容

为了解决激光导航精度不足的技术问题，本发明提供了一种舞台激光导航即时校验平台，采用高精度的图像识别模式，确定多个激光束分别与所述舞台位置交接的多个点，基于所述多个点的位置对激光导航设备的激光投射方向进行即时校验；采用智能化的模式对图像的细节进行增强，减少了其中的各个判断环节；基于亮度的检测和分块数据的噪声分析，获取剥离背景的待识别图像，提高了后续图像识别操作的准确性；在对图像内容进行频段分析的基础上，基于整体图像的信噪比大小对细节分量进行对应的边缘增强处理，避免了运算资源的浪费。

根据本发明的一方面，提供了一种舞台激光导航即时校验平台，所述平台包括：

激光导航设备，设置在舞台的上方，用于对舞台上的各个站位位置进行各束激光投射，以帮助舞台上的各个演出人员在黑暗舞台环境下站位到自己的位置；

红外拍摄设备，设置在舞台的对面，用于对舞台所在场景进行黑暗舞台环境下的红外图像拍摄，以获得对应的红外场景图像；

频段解析设备，与所述红外拍摄设备连接，用于接收所述红外场景图像，将频域分成若干个均匀的频段，对所述红外场景图像进行频域分析，以确定所述红外场景图像占据的位于高频范围内的一个或多个频段，并将所述一个或多个频段作为一个或多个已检测频段输出。

更具体地，在所述舞台激光导航即时校验平台中，还包括：

轮廓采集设备，与所述频段解析设备连接，用于接收所述红外场景图像和所述一个或多个已检测频段，从所述红外场景图像中滤除所述一个或多个已检测频段的相应信号以获得并输出剩余轮廓图像，还用于将从所述红外场景图像中剥离所述剩余轮廓图像后的图像作为细节检测图像输出；

边缘增强设备，与所述轮廓采集设备连接，用于接收所述红外场景图像、所述剩余轮廓图像和所述细节检测图像，测量所述红外场景图像的信噪比，并基于所述信噪比大小对所述细节检测图像执行不同强度的边缘增强处理，以获得对应的边缘处理图像，还用于将所述边缘处理图像与所述剩余轮廓图像进行频域合并处理，以获得对应的待处理图像，并输出所述待处理图像；所述基于所述信噪比大小对所述细节检测图像执行不同强度的边缘增强处理包括：所述信噪比越大，对所述细节检测图像执行的边缘增强处理的强度越小。

更具体地，在所述舞台激光导航即时校验平台中，还包括：

偏离度识别设备，与所述边缘增强设备连接，用于接收所述待处理图像，获取所述待处理图像的各个像素点的各个亮度值，对所述各个亮度值执行标准差计算，将获得的标准差的数值作为参考数据，所述偏离度识别设备还用于基于所述参考数据对所述待处理图像进行均匀式分割，以获得多个分割分块，并针对每一个分割分块，检测所述分割分块中幅值排名前三的三种噪声类型，基于所述三种噪声类型分别对应的幅值确定所述分割分块的信噪比，并基于所述分割分块的信噪比确定对所述分割分块进行背景分割的阈值大小。

更具体地，在所述舞台激光导航即时校验平台中，还包括：

背景剥离设备，与所述偏离度识别设备连接，用于针对每一个分割分块，基于确定的阈值对所述分割分块执行背景分割处理以获得对应的待识别分块，并将各个分割分块的各个待识别分块进行拟合，以获得待识别图像，并输出所述待识别图像；

第一处理设备，与所述背景剥离设备连接，用于接收所述待识别图像，对所述待识别图像中的各个目标外形进行检测，对检测到的各个目标外形进行加深处理，以获得对应的加深处理图像，并输出所述加深处理图像；所述对检测到的各个目标外形进行加深处理，以获得对应的加深处理图像包括：获取所述待识别图像中组成各个目标外形的各个像素点，将获取的各个像素点的像素值降为其本身数值的百分之四十；

第一检测设备，与所述第一处理设备连接，用于接收所述加深处理图像，并确定所述加深处理图像中分布在不同频段的能量大小，将能量小于等于限量的多个频段作为多个待处理频段输出；

第二处理设备，与所述第一检测设备和所述第一处理设备分布连接，用于接收所述多个待处理频段以及所述加深处理图像，基于所述多个待处理频段对所述加深处理图像执行带通滤波处理，以获得来自所述加深处理图像的、存在所述多个待处理频段的带通滤波图像，还用于获得从所述加深处理图像中去除所述带通滤波图像的带通保留图像；

第三处理设备，与所述第二处理设备连接，用于基于所述带通滤波图像的动态分布范围对所述带通滤波图像执行增益处理，以获得并输出增益处理图像，其中，所述带通滤波图像的动态分布范围越宽，对所述带通滤波图像执行的增益处理力度越小；

第四处理设备，分别与所述第二处理设备和所述第三处理设备连接，用于接收所述增益处理图像和所述带通保留图像，将所述增益处理图像和所述带通保留图像整合以获得并输出频域处理图像；

激光识别设备，与所述第四处理设备连接，用于接收所述频域处理图像，基于预设激光灰度阈值范围确定所述频域处理图像中的各个激光像素，基于各个激光像素组合成多个激光束，还基于预设舞台轮廓确定所述频域处理图像中的舞台位置，并将多个激光束分别与所述舞台位置交接的多个点作为多个交接点；

激光校验设备，分别与所述激光识别设备和所述激光导航设备连接，用于基于所述多个交接点各自在所述频域处理图像中的位置，确定每一个交接点对应的激光束的定位偏差，并将各个激光束的各个定位偏差反馈给所述激光定位设备；

其中，所述激光导航设备接收所述各个激光束的各个定位偏差，并基于所述每一个激光束的定位偏差对相应激光束的投射进行校验。

更具体地，在所述舞台激光导航即时校验平台中：所述参考数据越大，对所述待处理图像进行均匀式分割获得的分割分块的数量越多。

更具体地，在所述舞台激光导航即时校验平台中：所述偏离度识别设备和所述背景剥离设备采用不同的SOC芯片来实现。

更具体地，在所述舞台激光导航即时校验平台中：所述背景剥离设备采用DSP处理芯片来实现，DSP处理芯片还包括内置存储单元，用于分别与所述信噪比检测设备和所述背景剥离设备连接；

其中，所述背景剥离设备用于存储所述信噪比检测设备确定的各个分割分块的各个阈值。

具体实施方式

下面将对本发明的舞台激光导航即时校验平台的实施方案进行详细说明。

由于舞台灯光发热量大,人工控制灯光跟踪舞台演员不可能一个人长时间完成,而且灯光耀眼,给操作者带来很大难度,因此急需一种可以自动控制跟踪演员的设备。基于此，本文介绍了超声波定位原理，然后提出了一种基于STM32单片机并结合无线通讯技术和激光技术的舞台自动气泡灯系统设计。舞台激光定位系统不只局限于舞台追踪，还可以扩大范围，应用到其他工程现场。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种舞台激光导航即时校验平台，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的舞台激光导航即时校验平台包括：

激光导航设备，设置在舞台的上方，用于对舞台上的各个站位位置进行各束激光投射，以帮助舞台上的各个演出人员在黑暗舞台环境下站位到自己的位置；

红外拍摄设备，设置在舞台的对面，用于对舞台所在场景进行黑暗舞台环境下的红外图像拍摄，以获得对应的红外场景图像；

频段解析设备，与所述红外拍摄设备连接，用于接收所述红外场景图像，将频域分成若干个均匀的频段，对所述红外场景图像进行频域分析，以确定所述红外场景图像占据的位于高频范围内的一个或多个频段，并将所述一个或多个频段作为一个或多个已检测频段输出。

接着，继续对本发明的舞台激光导航即时校验平台的具体结构进行进一步的说明。

在所述舞台激光导航即时校验平台中，还包括：

轮廓采集设备，与所述频段解析设备连接，用于接收所述红外场景图像和所述一个或多个已检测频段，从所述红外场景图像中滤除所述一个或多个已检测频段的相应信号以获得并输出剩余轮廓图像，还用于将从所述红外场景图像中剥离所述剩余轮廓图像后的图像作为细节检测图像输出；

边缘增强设备，与所述轮廓采集设备连接，用于接收所述红外场景图像、所述剩余轮廓图像和所述细节检测图像，测量所述红外场景图像的信噪比，并基于所述信噪比大小对所述细节检测图像执行不同强度的边缘增强处理，以获得对应的边缘处理图像，还用于将所述边缘处理图像与所述剩余轮廓图像进行频域合并处理，以获得对应的待处理图像，并输出所述待处理图像；所述基于所述信噪比大小对所述细节检测图像执行不同强度的边缘增强处理包括：所述信噪比越大，对所述细节检测图像执行的边缘增强处理的强度越小。

在所述舞台激光导航即时校验平台中，还包括：

偏离度识别设备，与所述边缘增强设备连接，用于接收所述待处理图像，获取所述待处理图像的各个像素点的各个亮度值，对所述各个亮度值执行标准差计算，将获得的标准差的数值作为参考数据，所述偏离度识别设备还用于基于所述参考数据对所述待处理图像进行均匀式分割，以获得多个分割分块，并针对每一个分割分块，检测所述分割分块中幅值排名前三的三种噪声类型，基于所述三种噪声类型分别对应的幅值确定所述分割分块的信噪比，并基于所述分割分块的信噪比确定对所述分割分块进行背景分割的阈值大小。

在所述舞台激光导航即时校验平台中，还包括：

背景剥离设备，与所述偏离度识别设备连接，用于针对每一个分割分块，基于确定的阈值对所述分割分块执行背景分割处理以获得对应的待识别分块，并将各个分割分块的各个待识别分块进行拟合，以获得待识别图像，并输出所述待识别图像；

第一处理设备，与所述背景剥离设备连接，用于接收所述待识别图像，对所述待识别图像中的各个目标外形进行检测，对检测到的各个目标外形进行加深处理，以获得对应的加深处理图像，并输出所述加深处理图像；所述对检测到的各个目标外形进行加深处理，以获得对应的加深处理图像包括：获取所述待识别图像中组成各个目标外形的各个像素点，将获取的各个像素点的像素值降为其本身数值的百分之四十；

第一检测设备，与所述第一处理设备连接，用于接收所述加深处理图像，并确定所述加深处理图像中分布在不同频段的能量大小，将能量小于等于限量的多个频段作为多个待处理频段输出；

第二处理设备，与所述第一检测设备和所述第一处理设备分布连接，用于接收所述多个待处理频段以及所述加深处理图像，基于所述多个待处理频段对所述加深处理图像执行带通滤波处理，以获得来自所述加深处理图像的、存在所述多个待处理频段的带通滤波图像，还用于获得从所述加深处理图像中去除所述带通滤波图像的带通保留图像；

第三处理设备，与所述第二处理设备连接，用于基于所述带通滤波图像的动态分布范围对所述带通滤波图像执行增益处理，以获得并输出增益处理图像，其中，所述带通滤波图像的动态分布范围越宽，对所述带通滤波图像执行的增益处理力度越小；

第四处理设备，分别与所述第二处理设备和所述第三处理设备连接，用于接收所述增益处理图像和所述带通保留图像，将所述增益处理图像和所述带通保留图像整合以获得并输出频域处理图像；

激光识别设备，与所述第四处理设备连接，用于接收所述频域处理图像，基于预设激光灰度阈值范围确定所述频域处理图像中的各个激光像素，基于各个激光像素组合成多个激光束，还基于预设舞台轮廓确定所述频域处理图像中的舞台位置，并将多个激光束分别与所述舞台位置交接的多个点作为多个交接点；

激光校验设备，分别与所述激光识别设备和所述激光导航设备连接，用于基于所述多个交接点各自在所述频域处理图像中的位置，确定每一个交接点对应的激光束的定位偏差，并将各个激光束的各个定位偏差反馈给所述激光定位设备；

其中，所述激光导航设备接收所述各个激光束的各个定位偏差，并基于所述每一个激光束的定位偏差对相应激光束的投射进行校验。

在所述舞台激光导航即时校验平台中：所述参考数据越大，对所述待处理图像进行均匀式分割获得的分割分块的数量越多。

在所述舞台激光导航即时校验平台中：所述偏离度识别设备和所述背景剥离设备采用不同的SOC芯片来实现。

以及在所述舞台激光导航即时校验平台中：所述背景剥离设备采用DSP处理芯片来实现，DSP处理芯片还包括内置存储单元，用于分别与所述信噪比检测设备和所述背景剥离设备连接；

其中，所述背景剥离设备用于存储所述信噪比检测设备确定的各个分割分块的各个阈值。

另外，红外拍摄设备使用的红外热成像技术原理如下。由于黑体辐射的存在，任何物体都依据温度的不同对外进行电磁波辐射。波长为2.0到1000微米的部分称为热红外线。热红外成像通过对热红外敏感CCD对物体进行成像，能反映出物体表面的温度场。热红外在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。红外热成像原理并不神秘，从物理学原理分析，人体就是一个自然的生物红外辐射源，能够不断向周围发射和吸收红外辐射。正常人体的温度分布具有一定的稳定性和特征性，机体各部位温度不同，形成了不同的热场。当人体某处发生疾病或功能改变时，该处血流量会相应发生变化，导致人体局部温度改变，表现为温度偏高或偏低。根据这一原理，通过热成像系统采集人体红外辐射，并转换为数字信号，形成伪色彩热图，利用专用分析设备，能够为人体识别和人体医疗等各个应用领域提供方便。

采用本发明的舞台激光导航即时校验平台，针对现有技术中舞台激光导航设备精度无法满足当前需求的技术问题，通过采用高精度的图像识别模式，确定多个激光束分别与所述舞台位置交接的多个点，基于所述多个点的位置对激光导航设备的激光投射方向进行即时校验；采用智能化的模式对图像的细节进行增强，减少了其中的各个判断环节；基于亮度的检测和分块数据的噪声分析，获取剥离背景的待识别图像，提高了后续图像识别操作的准确性；在对图像内容进行频段分析的基础上，基于整体图像的信噪比大小对细节分量进行对应的边缘增强处理，避免了运算资源的浪费，从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种舞台激光导航即时校验平台，其特征在于，包括：

激光导航设备，设置在舞台的上方，用于对舞台上的各个站位位置进行各束激光投射，以帮助舞台上的各个演出人员在黑暗舞台环境下站位到自己的位置；

红外拍摄设备，设置在舞台的对面，用于对舞台所在场景进行黑暗舞台环境下的红外图像拍摄，以获得对应的红外场景图像；

频段解析设备，与所述红外拍摄设备连接，用于接收所述红外场景图像，将频域分成若干个均匀的频段，对所述红外场景图像进行频域分析，以确定所述红外场景图像占据的位于高频范围内的一个或多个频段，并将所述一个或多个频段作为一个或多个已检测频段输出；

轮廓采集设备，与所述频段解析设备连接，用于接收所述红外场景图像和所述一个或多个已检测频段，从所述红外场景图像中滤除所述一个或多个已检测频段的相应信号以获得并输出剩余轮廓图像，还用于将从所述红外场景图像中剥离所述剩余轮廓图像后的图像作为细节检测图像输出；

边缘增强设备，与所述轮廓采集设备连接，用于接收所述红外场景图像、所述剩余轮廓图像和所述细节检测图像，测量所述红外场景图像的信噪比，并基于所述信噪比大小对所述细节检测图像执行不同强度的边缘增强处理，以获得对应的边缘处理图像，还用于将所述边缘处理图像与所述剩余轮廓图像进行频域合并处理，以获得对应的待处理图像，并输出所述待处理图像；所述基于所述信噪比大小对所述细节检测图像执行不同强度的边缘增强处理包括：所述信噪比越大，对所述细节检测图像执行的边缘增强处理的强度越小；

偏离度识别设备，与所述边缘增强设备连接，用于接收所述待处理图像，获取所述待处理图像的各个像素点的各个亮度值，对所述各个亮度值执行标准差计算，将获得的标准差的数值作为参考数据，所述偏离度识别设备还用于基于所述参考数据对所述待处理图像进行均匀式分割，以获得多个分割分块，并针对每一个分割分块，检测所述分割分块中幅值排名前三的三种噪声类型，基于所述三种噪声类型分别对应的幅值确定所述分割分块的信噪比，并基于所述分割分块的信噪比确定对所述分割分块进行背景分割的阈值大小；

背景剥离设备，与所述偏离度识别设备连接，用于针对每一个分割分块，基于确定的阈值对所述分割分块执行背景分割处理以获得对应的待识别分块，并将各个分割分块的各个待识别分块进行拟合，以获得待识别图像，并输出所述待识别图像；

第一处理设备，与所述背景剥离设备连接，用于接收所述待识别图像，对所述待识别图像中的各个目标外形进行检测，对检测到的各个目标外形进行加深处理，以获得对应的加深处理图像，并输出所述加深处理图像；所述对检测到的各个目标外形进行加深处理，以获得对应的加深处理图像包括：获取所述待识别图像中组成各个目标外形的各个像素点，将获取的各个像素点的像素值降为其本身数值的百分之四十；

第一检测设备，与所述第一处理设备连接，用于接收所述加深处理图像，并确定所述加深处理图像中分布在不同频段的能量大小，将能量小于等于限量的多个频段作为多个待处理频段输出；

第二处理设备，与所述第一检测设备和所述第一处理设备分布连接，用于接收所述多个待处理频段以及所述加深处理图像，基于所述多个待处理频段对所述加深处理图像执行带通滤波处理，以获得来自所述加深处理图像的、存在所述多个待处理频段的带通滤波图像，还用于获得从所述加深处理图像中去除所述带通滤波图像的带通保留图像；

第三处理设备，与所述第二处理设备连接，用于基于所述带通滤波图像的动态分布范围对所述带通滤波图像执行增益处理，以获得并输出增益处理图像，其中，所述带通滤波图像的动态分布范围越宽，对所述带通滤波图像执行的增益处理力度越小；

第四处理设备，分别与所述第二处理设备和所述第三处理设备连接，用于接收所述增益处理图像和所述带通保留图像，将所述增益处理图像和所述带通保留图像整合以获得并输出频域处理图像；

激光识别设备，与所述第四处理设备连接，用于接收所述频域处理图像，基于预设激光灰度阈值范围确定所述频域处理图像中的各个激光像素，基于各个激光像素组合成多个激光束，还基于预设舞台轮廓确定所述频域处理图像中的舞台位置，并将多个激光束分别与所述舞台位置交接的多个点作为多个交接点；

激光校验设备，分别与所述激光识别设备和所述激光导航设备连接，用于基于所述多个交接点各自在所述频域处理图像中的位置，确定每一个交接点对应的激光束的定位偏差，并将各个激光束的各个定位偏差反馈给所述激光定位设备；

其中，所述激光导航设备接收所述各个激光束的各个定位偏差，并基于所述每一个激光束的定位偏差对相应激光束的投射进行校验。

2.如权利要求1所述的舞台激光导航即时校验平台，其特征在于：

所述参考数据越大，对所述待处理图像进行均匀式分割获得的分割分块的数量越多。

3.如权利要求2所述的舞台激光导航即时校验平台，其特征在于：

所述偏离度识别设备和所述背景剥离设备采用不同的SOC芯片来实现。

4.如权利要求3所述的舞台激光导航即时校验平台，其特征在于：

所述背景剥离设备采用DSP处理芯片来实现，DSP处理芯片还包括内置存储单元，用于分别与所述信噪比检测设备和所述背景剥离设备连接；

其中，所述背景剥离设备用于存储所述信噪比检测设备确定的各个分割分块的各个阈值。