TWI688749B - 可進行人體追蹤之追蹤測距系統及其方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種可進行人體追蹤之追蹤測距系統，包括：一影像感測器，用以擷取一輸入影像；一控制器，分析該輸入影像，以從該輸入影像辨識出一人形物體，並且取得該人形物體與該輸入影像的中心軸兩者間的偏移距離；一測距裝置，耦接該控制器；以及一傳動裝置，承載該測距裝置且耦接該控制器；其中，該控制器依據該偏移距離，控制該傳動裝置的動作，以修正該測距裝置與該人形物體之間的偏移角度，以及在修正該偏移角度後，該測距裝置透過發射一能量及接收一反射能量，而對該人形物體偵測一物體距離。

Description

可進行人體追蹤之追蹤測距系統及其方法
本發明係有關於測距裝置，特別是有關於一種可進行人體追蹤之追蹤測距系統及其方法。
在目前市面上之測距裝置的超音波應用，大都是使用無差別測距，即使是在測距裝置週圍的小動物或玩具，都會被超音波偵測到，讓測距裝置產生誤判。然而，若利用3D攝影影進行測距，往往需要大量的運算資源、及較多的電力，以致測距裝置需要更大的電池容量，且體積也無法縮小，測距裝置所承載的馬達也需要推動更重的負載。
因此，如何有效克服上述難題並減少機器對運算效能的依賴，成為一重要的課題。
本發明係提供一種可進行人體追蹤之追蹤測距系統，包括：一影像感測器，用以擷取一輸入影像；一控制器，分析該輸入影像，以從該輸入影像辨識出一人形物體，並且取得該人形物體與該輸入影像的中心點兩者間的偏移距離；一測距裝置，耦接該控制器；以及一傳動裝置，承載該測距裝置且耦接該控制器；其中，該控制器依據該偏移距離，控制該傳動裝置的動作，以修正該測距裝置與該人形物體之間的偏移角度，以及在修正該偏移角度後，該測距裝置透過發射一能量及接收一反射能量，而對該人形物體偵測一物體距離。
本發明更提供一種追蹤測距方法，適用於一追蹤測距系統，其中該追蹤測距系統包括一影像感測器、一測距裝置及一傳動裝置，且該傳動裝置承載該測距裝置，該方法包括：藉由該影像感測器，擷取一輸入影像；分析該輸入影像，以從該輸入影像辨識出一人形物體，並且取得該人形物體與該輸入影像的中心點兩者間的偏移距離；依據該偏移距離，控制該傳動裝置的動作，以修正該測距裝置與該人形物體之間的偏移角度；以及在修正該偏移角度後，藉由該測距裝置透過發射一能量及接收一反射能量，而對該人形物體偵測一物體距離。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
必須了解的是，以下之揭露提供一或多實施例或範例，用以實現本發明之不同特徵。以下揭露之特定的範例之元件以及安排係用以簡化本發明，當然，並非用以限定於這些範例。另外，圖式中的特徵並非按照比例繪製，僅用於解釋說明之目的。
第1圖係顯示依據本發明一實施例中之追蹤測距系統100的方塊圖。追蹤測距系統100包括控制器102、測距裝置103以及傳動裝置104。追蹤測距系統100可以另與外部主機105耦接，用以接收來自外部主機105的偵測距離指令，並將所偵測的距離資訊回傳給外部主機105。其中，追蹤測距系統100可透過有線或無線的方式與外部主機105耦接，本發明不限於此。
影像感測器101例如可為一電荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)感測器、或是一互補式金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)感測器，用以擷取一或多張輸入影像。控制器102可以是微控制器(microcontroller unit，MCU)、特殊應用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)等晶片，用以分析來自影像感測器101的輸入影像，並由從輸入影像辨識出人形物體。控制器102係控制傳動裝置104修正轉動角度，使得影像感測器101對準人形物體之正中心。接著，控制器102係透過測距裝置103對該人形物體偵測物體距離。
測距裝置103可以是超音波測距裝置、雷射測距裝置等，本發明不限於此。測距裝置103透過發射一能量及接收一反射能量，而對該物體偵測物體距離。在本實施例中，測距裝置103包括一超音波發射器(例如：喇叭)及一超音波接收器(例如：麥克風)，並耦接控制器102。測距裝置103藉由超音波發射器發射一超音波訊號以及超音波接收器接收該超音波訊號，用以偵測該物體距離。其中，測距裝置103可以發出固定頻率的超音波訊號，例如：40kHz、56kHz、60kHz等頻率，且控制器102控制超音波發射器持續發出101010的超音波信號，超音波信號經由障礙物反射後，再由超音波接收器接收該固定頻率的超音波信號。
傳動裝置104可以是步進馬達、機械手臂等，其耦接至控制器102，且用以承載測距裝置103及影像感測器101。控制器102可控制傳動裝置104移動或轉動測距裝置103及影像感測器101，進而達到追蹤人形物體的效果。在本實施例中，傳動裝置104為一直流(DC)步進馬達，但本發明並不限於此。
第2圖係顯示依據本發明一實施例中之追蹤測距系統200的示意圖。第2圖的追蹤測距系統200係基於第1圖的追蹤測距系統100的一種實施態樣。在一實施例中，追蹤測距系統200的影像感測器201、控制器202及測距裝置203可設置在同一個印刷電路板(printed circuit board，PCB)205上。其中，測距裝置203包括超音波發射器2031A及超音波接收器2031B。影像感測器201設置在超音波發射器2031A及超音波接收器2031B之中間位置，用以降低影像感測器201所擷取的輸入影像與測距裝置203之間的誤差。步進馬達206例如為一直流步進馬達，其可做為傳動裝置透過轉軸207而承接印刷電路板205，使印刷電路板205得以360度轉動。控制器202可控制步進馬達206的轉動進而追蹤人形物體。追蹤測距系統200可以另與一外部主機(圖未繪示)耦接，得以接收指令並回傳與人形物體的距離。控制器202追蹤人形物體並偵測距離的詳細方法將於後說明。
超音波發射器2031A可發射一超音波訊號，且超音波接收器2031B可接收反射後的該超音波訊號，用以偵測該物體距離。其中，測距裝置203可以發出固定頻率的超音波訊號，例如：40kHz、56kHz、60kHz等頻率，且控制器202控制超音波發射器2031A持續發出101010的超音波信號，超音波信號經由障礙物反射後，再由超音波接收器2031B接收該固定頻率的超音波信號。
在此實施例中，在步進馬達206及測距裝置203之間係設置一計數碼盤208，用以校正步進馬達206之方向。此外，在步進馬達206之週圍係設置複數個光源209，例如可為發光二極體(light-emitting diodes)，其例如可由下而上往測距裝置203之方向發射光線。此外，在印刷電路板205上，更設置光線感測器210A及210B，其係電性連接至控制器202。
計數碼盤208之俯視圖如第3圖所示，其中計數碼盤208係包括複數個第一光孔2081及複數個第二光孔2082。其中，第一光孔2081可稱為計步孔，且第一光孔2081係平均設置於計數碼盤208之第一外圈上，其中相鄰兩個第一光孔2081之間係具有一預定角度，例如為5或10度，視第一光孔2081之數量而定，但本發明並不限於此。第二光孔2082可稱為歸零孔，且第二光孔2082係設置於計數碼盤208之第二外圈，其中第二外圈之半徑係小於第一外圈。各個第二光孔2082係對應於部分第一光孔2081之位置或相鄰的兩個第一光孔2081之間的間隔，且第二光孔2082係以一預定樣式(pattern)排列，如第3圖所示。此外，光線感測器210A及210B係分別接收光源209所發出且穿過第一光孔2081及第二光孔2082之光線。
詳細而言，設置於步進馬達206週圍之光源209所發出之光線穿過第一光孔2081時，會被光線感測器210B接收，光源209所發出之光線穿過第二光孔2082時，會被光線感測器210A所接收。對於第二光孔2082所位於的第二外圈來說，因為只有數個第二光孔2082，故由光源209所發出之光線在大部分的時間都是被計數碼盤208所遮斷。然而，對於第一光孔2081所位於的第一外圈來說，因為第一光孔2081是平均分配在第一外圈上，所以當步進馬達206帶動印刷電路板205轉動時，光源209所發出之光線會間隔地穿過第一光孔2081或是被第一光孔2081之間的間隔所遮蔽。
因此，當步進馬達206帶動印刷電路板205轉動時，控制器202可依據光線感測器210A及210B所偵測到之光線強度的變化以判斷步進馬達206目前的轉動角度。舉例來說，若當光源209所發出的光線經過其中一個第一光孔2081時，且步進馬達206帶動印刷電路板205朝同一方向轉動(例如逆時針方向)，且光源209所發出的光線被上述第一光孔2081旁邊的間隔所遮蔽時，控制器202即可判斷步進馬達206已朝逆時針方向旋轉半個預定角度(或稱為半步)。接著，當步進馬達206持續帶動印刷電路板205朝同一方向轉動(例如逆時針方向)，且光源209所發出的光線經過下一個第一光孔2081時，控制器202即可判斷步進馬達206已再朝逆時針方向旋轉半個預定角度(或稱為半步)，依此類推。
需注意的是，每當測距系統200欲開始進行操作之前，控制器202均需先對步進馬達206進行方向校正。舉例來說，控制器202係依據光線感測器 210A及210B所偵測到之光線強度的變化以判斷步進馬達206之旋轉角度。在一實施例中，第二光孔2082為校正孔，且在測距系統200欲開始進行操作之前，控制器202會先控制步進馬達206進行旋轉，使得光源209所發射出之光線可經由第二光孔2082被光線感測器210A所接收。意即，控制器202控制步進馬達206進行旋轉，且當控制器202判斷步進馬達206已旋轉通過所有第二光孔2082時，即停止步進馬達206之旋轉，並將步進馬達206之目前角度視為基準角度(即0度角)，且完成步進馬達之角度校正程序。
在一實施例中，控制器202係取得影像感測器201所擷取的輸入影像，並與預先儲存在一資料庫(第2圖未繪示)中的複數筆人形物體資料進行面積比對。舉例來說，在資料庫中預先儲存的該複數筆人形物體資料可為人物的頭部及身體之粗略輪廓及相應的面積，且可亦稱為軀幹(torso)資料。在此實施例中，影像感測器201所擷取之影像解析度係使用QVGA(320x240)之解析度，但本發明並不限於此。
詳細而言，影像感測器201所擷取的輸入影像係用於進行人形物體之面積的判斷，此為運算複雜度較低之運算。再者，測距裝置203係利用上述人形物體之相關判斷機制以追蹤人形物體，為了追蹤測距系統200之功耗考量，影像感測器201所使用的影像解析度並不需太高，故可使用較低的QVGA解析度進行相關的人形物體追蹤運算。
在此實施例中，在資料庫中預先儲存的複數筆人形物體資料係可參考第4圖。舉例來說，人形物體資料401係包括身體部位及頭部401A，人形物體資料402係包括身體部位及頭部402A，其中人形物體資料402之面積係大於人形物體資料401。依據類似方式，可得知人形物體資料401～405之面積係由小而大依序排列，例如可分別表示不同體型大小的使用者。需注意的是，為了便於說明，在上述實施例中之人形物體資料的筆數係以5筆為例，但本發明並不限於此。
詳細而言，控制器202係分析來自影像感測器201的輸入影像，並由從輸入影像辨識出人形物體。接著，控制器202係將所辨識出的人形物體與在資料庫中所儲存的複數筆人形物體資料進行面積比對。若該人形物體之面積與資料庫中所儲存的一特定人形物體資料之面積差異小於一預定百分比(例如5%)，則表示兩者之面積相似，控制器202係計算輸入影像之中心軸的水平座標X。需注意的是，本發明並不限定於上述預定百分比。
接著，控制器202係計算輸入影像之中心軸的一偏移距離Xm，例如可將輸入之一半的水平解析度減去上述所計算出的水平座標以得到上述誤差距離Xm，例如Xm=160-X。控制器202並將所計算出的偏移距離Xm代入一計步轉動表(未繪示)以將偏移距離Xm轉換為步進馬達206所需轉動的步數(step)(即轉動角度)，並控制步進馬達206依據上述步數進行轉動，使得影像感測器201可對準人形物體之正中心。
進一步地，在測距裝置203對準人形物體後，控制器202係控制超音波發射器2031A發射固定頻率的超音波，並開始計時。在一預設時間內(例如：5秒或10秒)，控制器202等待有無超音波回傳，若無超音波回傳，則控制器202重新取得輸入影像以進行對輸入影像中之人形物體進行上述校正程序。若有超音波回傳，控制器202藉由內部的運算放大器(operational amplifier)將接收到的超音波進行訊號放大，在經由比較器(comparator)與一預設電壓Vt進行比較，以判斷接收到的超音波訊號經過轉換所得之電壓值是否大於預設電壓Vt。上述預設電壓Vt例如為0.9伏特，但本發明並不限於此。若接收的超音波訊號經過轉換所得之電壓值小於預設電壓Vt，則判定為無效的訊號；若接收的超音波訊號經過轉換所得之電壓值大於或等於預設電壓，則控制器202停止計時，將所計時的時間乘以音速(例如：約每秒340公尺)再除以2，以得到人形物體與追蹤測距系統200之間的物體距離。
此時，控制器202會判斷目前之計算循環是否為第一循環。若為第一循環，則會重複執行上述流程以計算出另一物體距離，例如可由影像感測器201取得更新的輸入影像並重新進行分析以計算出另一物體距離。若不是第一循環，則表示在目前循環及上一循環中均會計算出相應的物體距離。接著，控制器202係計算目前循環之物體距離及上一循環之物體距離之差值，並判斷上述差值是否大於一閾值(例如10公分)。若上述差值大於上述閾值，則控制器202會重新由影像感測器201取得輸入影像，並重新進行上述流程。若上述差值小於或等於上述閾值，則控制器202會將該目前循環之物體距離回報至外部主機。舉例來說，外部主機例如可依據控制器202所回傳之物體距離以控制追蹤測距系統200所設置的一移動部件，使得移動部件進行移動，使得追蹤測距系統200可與人形物體維持在一定的距離範圍內。
第5A-5B圖係顯示依據本發明一實施例中之追蹤測距方法的流程圖。第5A-5B圖之流程可適用於第1圖及第2圖之追蹤測距系統100及200。舉例來說，追蹤測距系統200包括影像感測器201、一控制器202、一測距裝置203及一傳動裝置204，其中傳動裝置204承載測距裝置203及影像感測器202。追蹤測距系統200另外與外部主機耦接，以接收偵測距離指令並回傳距離資訊。
在步驟S502，追蹤測距系統200開機。
在步驟S504，控制器202判斷是否從外部主機接收一測距指令，若否，則繼續執行S504；若是，則進入步驟S506。舉例來說，上述測距指令例如可為一聲音指令、手勢指令等等，但本發明並不限於此。
在步驟S506，藉由影像感測器201，擷取一輸入影像。
在步驟S508，控制器202分析輸入影像以由該輸入影像中辨識出一人形物體，並將該人形物體與一資料庫中預先儲存之人形物體資料進行比對。舉例來說，在資料庫中預先儲存的人形物體資料例如可為不同體型(具有不同面積)之軀幹資料，例如包括身體及頭部。
在步驟S510，當該輸入影像中之人形物體與人形物體資料中之一特定人形物體相似時，控制器202係計算輸入影像之中心軸的水平座標，以及輸入影像之中心軸與人形物體之一偏移距離。舉例來說，追蹤測距系統200需要持續地對準人形物體的中心點才能進行追蹤，故需先計算出輸入影像之中心軸與人形物體之偏移距離。
在步驟S512，控制器202依據該偏移距離，控制傳動裝置旋轉以修正測距裝置與人形物體之間的偏移角度。舉例來說，上述測距裝置與人形物體之間的偏移角度的修正例如可將影像感測器201之輸入影像的中心軸對準人形物體之中心點。
在步驟S514，藉由測距裝置203發射一能量及接收一反射能量，而偵測出人形物體之物體距離。舉例來說，測距裝置203包括超音波發射器2031A及超音波接收器2031B。超音波發射器2031A可發射一超音波訊號，且超音波接收器2031B可接收反射後的該超音波訊號，用以偵測該物體距離。
在步驟S516，控制器202係判斷目前循環是否為第一循環。舉例來說，在後續步驟S518之計算中需要使用目前循環之物體距離及上一循環之物體距離的差值。若目前循環為第一循環，則需回到步驟S506，再重複執行步驟S506－S514之流程(即目前循環會成為上一循環)，以取得目前循環之物體距離及上一循環之物體距離。
在步驟S518，控制器202係計算目前循環之物體距離及上一循環之物體距離的差值。
在步驟S520，控制器202係判斷上述差值是否大於一閾值。若是，則回到步驟S506，若否，則執行步驟S522。需注意的是，若上述差值大於上述閾值，在重複執行S506－S514之流程中，每一次重新執行上述流程，步進馬達206之轉動角度會減少半步(half step)。例如第二次執行上述流程，步進馬達206之轉動角度會減少半步；第三次執行上述流程，步進馬達206之轉動角度會減少一步；第四次執行上述流程，步進馬達206之轉動角度會減少一又二分之一步，依此類推。
在步驟S522，控制器202係回傳目前循環之物體距離至外部主機。舉例來說，外部主機例如可依據控制器202所回傳之物體距離以控制追蹤測距系統200所設置的一移動部件，使得移動部件進行移動，使得追蹤測距系統200可與人形物體維持在一定的距離範圍內。
綜上所述，本發明提供了新穎的追蹤測距系統及其方法，利於與人類互動。本發明在測距裝置加上影像感測器，藉由影像感測器取得一人形物體的輸入影像，再由控制器分析輸入影像後取得輸入影像之中心軸與人形物體之中心點之間的偏移角度，並驅動傳動裝置將該人形物體保持在測距裝置的中間位置，再透過測距裝置偵測與該人形物體的距離資訊。本發明的追蹤測距系統及其方法可有效減少對機器運算效能的依賴，進而達到節省成本及省電節能的效果。
於權利要求中使用如"第一"、"第二"、"第三"等詞係用來修飾權利要求中的元件，並非用來表示之間具有優先權順序，先行關係，或者是一個元件先於另一個元件，或者是執行方法步驟時的時間先後順序，僅用來區別具有相同名字的元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100～追蹤測距系統； 101～影像感測器； 102～控制器； 103～測距裝置； 104～傳動裝置； 105～外部主機； 200～追蹤測距系統； 201～影像感測器； 202～控制器； 203～測距裝置； 204～傳動裝置； 2031A～超音波發射器； 2031B～超音波接收器； 205～印刷電路板； 206～步進馬達； 207～轉軸； 208～計數碼盤； 209～光源； 210A、210B～光線感測器； 2081～第一光孔； 2082～第二光孔； 401－405～人形物體資料； 401A－405A～頭部； S502－S522～步驟。
第1圖係顯示依據本發明一實施例中之追蹤測距系統100的方塊圖。 第2圖係顯示依據本發明一實施例中之追蹤測距系統200的示意圖。 第3圖係顯示依據本發明第2A圖實施例中之計數碼盤的示意圖。 第4圖係顯示依據本發明一實施例中之人形物體資料的示意圖。 第5A-5B圖係顯示依據本發明一實施例中之追蹤測距方法的流程圖。
200～追蹤測距系統； 201～影像感測器； 202～控制器； 203～測距裝置； 204～傳動裝置； 2031A～超音波發射器； 2031B～超音波接收器； 205～印刷電路板； 206～步進馬達； 207～轉軸； 208～計數碼盤； 209～光源； 210A、210B～光線感測器。

Claims (8)

  1. 一種可進行人體追蹤之追蹤測距系統，包括：一影像感測器，用以擷取一輸入影像；一控制器，分析該輸入影像，以從該輸入影像辨識出一人形物體，並且取得該人形物體與該輸入影像的中心點兩者間的偏移距離；一測距裝置，耦接該控制器；以及一傳動裝置，承載該測距裝置且耦接該控制器；其中，該控制器依據該偏移距離，控制該傳動裝置的動作，以修正該測距裝置與該人形物體之間的偏移角度，以及在修正該偏移角度後，該測距裝置透過發射一能量及接收一反射能量，而對該人形物體偵測一物體距離，其中該控制器係將該人形物體與一資料庫中預先儲存之複數筆人形物體資料進行比對，其中當該人形物體與該複數筆人形物體資料中之一特定人形物體相似時，該控制器係計算該輸入影像之中心軸的水平座標、以及該輸入影像之中心軸與該人形物體之該偏移距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可進行人體追蹤之追蹤測距系統，其中該測距裝置係藉由一超音波發射器對該人形物體發射一超音波訊號以及一超音波接收器接收該超音波訊號，用以偵測該人形物體之該物體距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可進行人體追蹤之追蹤測距系統，其中該傳動裝置承載該影像感測器，且該控制器係將該偏移距離轉換為該偏移角度，控制該傳動裝置依據該偏移角度轉動該測距裝置，使該測距裝置對準該人形物體。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之可進行人體追蹤之追蹤測距系統，其中當該測距裝置偵測該物體距離後且該控制器判斷目前循環為第一循環，該控制器係重新由該影像感測器取得更新的該輸入影像並進行分析，依據該更新的輸入影像修正該測距裝置與該人形物體的該偏移角度，並計算該目前循環之該物體距離及上一循環之該物體距離之差值，其中當該差值大於一閾值，該控制器重新分析另一更新的該輸入影像以取得另一偏移角度，控制該傳動裝置依據該另一偏移角度減去半個預定角度以轉動該測距裝置。
  5. 一種追蹤測距方法，適用於一追蹤測距系統，其中該追蹤測距系統包括一影像感測器、一測距裝置及一傳動裝置，且該傳動裝置承載該測距裝置，該方法包括：藉由該影像感測器，擷取一輸入影像；分析該輸入影像，以從該輸入影像辨識出一人形物體，並且取得該人形物體與該輸入影像的中心點兩者間的偏移距離；依據該偏移距離，控制該傳動裝置的動作，以修正該測距裝置與該人形物體之間的偏移角度；以及在修正該偏移角度後，藉由該測距裝置透過發射一能量及接收一反射能量，而對該人形物體偵測一物體距離，其中取得該人形物體與該輸入影像的中心點兩者間的偏移距離之步驟包括：將該人形物體與一資料庫中預先儲存之複數筆人形物體資料進行比對； 當該人形物體與該複數筆人形物體資料中之一特定人形物體相似時，計算該輸入影像之中心軸的水平座標、以及該輸入影像之中心軸與該人形物體之該偏移距離。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之追蹤測距方法，其中該測距裝置係藉由一超音波發射器對該人形物體發射一超音波訊號以及一超音波接收器接收該超音波訊號，用以偵測該人形物體之該物體距離。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之追蹤測距方法，更包括：將該偏移距離轉換為該偏移角度，控制該傳動裝置依據該偏移角度轉動該測距裝置，使該測距裝置對準該人形物體。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之追蹤測距方法，更包括：當該測距裝置偵測該物體距離後且判斷目前循環為第一循環，重新由該影像感測器取得更新的該輸入影像並進行分析；依據該更新的輸入影像修正該測距裝置與該物體的該偏移角度；計算目前循環之該物體距離及上一循環之該物體距離之差值；以及當該差值大於一閾值，重新分析另一更新的該輸入影像以取得另一偏移角度，控制該傳動裝置依據該另一偏移角度減去半個預定角度以轉動該測距裝置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11745608B2 (en) * 2021-05-07 2023-09-05 Electric Power Research Institute, Inc. Connector system for conductive charging of electric vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100303300A1 (en) * 2008-02-12 2010-12-02 Set Svanholm Localizing a survey instrument in relation to a ground mark
TW201510961A (zh) * 2013-09-02 2015-03-16 Chunghwa Telecom Co Ltd 盲人用影像識別偵測器
US9618602B2 (en) * 2013-05-01 2017-04-11 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for using gestures to control a laser tracker
US9744670B2 (en) * 2014-11-26 2017-08-29 Irobot Corporation Systems and methods for use of optical odometry sensors in a mobile robot
CN107414867A (zh) * 2017-09-08 2017-12-01 陕西来复科技发展有限公司 以红外探测为导向的无轨式倒水机器人

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7466336B2 (en) * 2002-09-05 2008-12-16 Eastman Kodak Company Camera and method for composing multi-perspective images
US7672514B2 (en) * 2004-03-02 2010-03-02 Sarnoff Corporation Method and apparatus for differentiating pedestrians, vehicles, and other objects
JP2005284410A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Omron Corp 車両認識装置及び車両認識方法
TW200727204A (en) * 2006-01-06 2007-07-16 Univ Nat Kaohsiung Applied Sci Bi-directional people counter for pedestrian passing flow
CN102697504A (zh) * 2012-06-27 2012-10-03 成都炳辉科技有限公司 睡眠状态侦测方法和睡眠状态侦测仪
CN103747346B (zh) * 2014-01-23 2017-08-25 中国联合网络通信集团有限公司 一种多媒体视频播放的控制方法及多媒体视频播放器
WO2017018941A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 Eins Technology Pte Ltd Smart devices that capture images and sensed signals
CN105717927A (zh) * 2016-04-13 2016-06-29 京东方科技集团股份有限公司 承载装置及用于所述承载装置的控制方法
US11295547B2 (en) * 2016-05-09 2022-04-05 Board Of Trustees Of Michigan State University System and method for detecting interaction with living object
CN106371460A (zh) * 2016-09-07 2017-02-01 四川天辰智创科技有限公司 寻找目标的方法及装置
CN206224246U (zh) * 2016-10-19 2017-06-06 九阳股份有限公司 一种实现目标定位与跟踪的机器人
CN107168379A (zh) * 2017-06-07 2017-09-15 深圳市鑫益嘉科技股份有限公司 一种动态追踪装置及追踪方法
CN107358219B (zh) * 2017-07-24 2020-06-09 艾普柯微电子（上海）有限公司 人脸识别方法及装置
CN108009501A (zh) * 2017-12-01 2018-05-08 宁波高新区锦众信息科技有限公司 一种机器人的人脸识别系统
TWI662289B (zh) * 2018-07-02 2019-06-11 廣達電腦股份有限公司 追蹤測距系統及其方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100303300A1 (en) * 2008-02-12 2010-12-02 Set Svanholm Localizing a survey instrument in relation to a ground mark
US9618602B2 (en) * 2013-05-01 2017-04-11 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for using gestures to control a laser tracker
TW201510961A (zh) * 2013-09-02 2015-03-16 Chunghwa Telecom Co Ltd 盲人用影像識別偵測器
US9744670B2 (en) * 2014-11-26 2017-08-29 Irobot Corporation Systems and methods for use of optical odometry sensors in a mobile robot
CN107414867A (zh) * 2017-09-08 2017-12-01 陕西来复科技发展有限公司 以红外探测为导向的无轨式倒水机器人

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