專利名稱：用于識別多個物體的形狀的方法與系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及人機交互。特別地，本發明涉及基于攝像頭的多物體形狀識別方法及其系統。
背景技術：
多年來，隨著多媒體技術的普及與發展，人們在對新型人機交互技術進行著不懈的探索。觸摸式交互已逐漸成為新的主流人機交互方式，其可以方便的應用于日常生活中的各類電子產品，如手機、平板電腦、觸摸屏以及筆記本觸摸板等。隨著多點觸控技術的普及，我們可以使用更豐富的方式操縱電子產品。現有的觸摸方式主要以識別與跟蹤觸摸點為基礎。然而，在使用觸摸設備時，用戶不僅可以使用指尖，還可以使用手的不同部位或者不同物體與觸摸平面接觸。如果觸摸系統可以對接觸物體的形狀加以識別，觸摸交互將具有更多的表達內容、與更靈活的操作方式。申請號為201110092619. 6的中國專利申請提供了光學觸摸屏及光學觸摸屏的觸摸定位方法。在該專利申請中使用一字線型激光照射點擊區域，位于測量區域兩頂角處安裝的攝像頭采集圖像。通過識別圖像中的光斑，并進行三角測量定位，以確定點擊位置。但該專利申請中僅描述了識別單點觸摸的方法，并不能識別物體形狀。申請號為201110070070. 0的中國專利申請提供了具有觸摸點形狀識別功能的觸摸屏。該專利申請中使用超聲波方法識別觸摸點形狀。申請號為200810201934. 6的中國專利申請提供了基于雙目立體視覺的多點觸摸方法。該專利申請中，使用立體視覺方法對雙目攝像頭采集圖像進行匹配，然后通過閾值方法選擇觸摸點。然而，現有技術中并未提供對觸摸平面上的多個物體的形狀進行高精度識別的方案。
發明內容
本發明綜合考慮了現有技術中存在的多方面問題，并以較低成本、較低計算復雜度和較低的系統的復雜度為代價，實現了對平面上的多個物體的形狀進行高精度識別的方案。本發明的技術方案為使用立體視覺技術，在一字線形激光照明的輔助下，識別桌面上多物體的形狀并跟蹤各位置。其具有以下特點(I)識別對象不限于手指，可以為具有形體的任何物體；同時也不限接觸介質的類型(如是否有穿戴手套等)；(2)可以識別物體的形狀通過激光照明的輔助，系統可以對物體與桌面接觸的形狀進行建模；(3)可同時識別多個物體由于系統使用立體匹配技術，所以對于每個待識別的物體，都可以獨立計算其深度信息(即與設備的距離)，這樣就可以同步對多個物體進行識另Ij，且不會混淆各識別目標。(4)易于攜帶，使用方便由于系統為光學觸摸系統，其可以方便的集成于一個硬件實體之上。在使用時，將設備置于桌子之上，便能以桌面為假象觸摸平面進行交互。根據本發明的實施例提供了基于光學系統識別多個物體的與第一平面的接觸面的形狀的方法，所述光學系統包括一字線型激光器、第一攝像頭與第二攝像頭，所述一字線型激光器的激光照射平面與第一平面平行，所述第一攝像頭與所述第二攝像頭的視野覆蓋所述第一平面，所述多個物體放置在所述第一平面上；所述方法包括使所述一字線型激光器的照射所述多個物體；使所述第一攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第一圖像；使所述第二攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第二圖像；以及基于所述第一圖像與所述第二圖像識別所述多個物體的形狀。根據本發明的實施例，其中所述第一攝像頭與所述第二攝像頭相對于所述第一平面的距離大于所述一字線型激光器相對于所述第一平面的距離；所述方法還包括校正所述第一圖像與所述第二圖像，得到與所述第一圖像相對應的第三圖像，以及與所述第二圖像相對應的第四圖像，使得所述第三圖像與所述第四圖像的對應行是對齊的；對所述第三圖像與所述第四圖像執行立體匹配，使得所述第三圖像中的多個第一像素與所述第四圖像中的多個第二像素建立一一對應關系，所述第一像素對應于所述多個物體的第一點，而同所述第一像素相對應的所述第二像素也對應于所述第一點；基于多個所述第一像素與多個所述第二像素，計算多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度；基于多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度，提取所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域；基于所述多個光斑區域內的所有點的坐標進行曲線擬合，擬合得到第一曲線；以及基于所述第一曲線得到所述多個物體的形狀。根據本發明的實施例，其中基于所述第一像素在所述第三圖像中的坐標與第二像素在所述第四圖像中的坐標，通過三角定位得到所述第一點的位置的空間坐標。根據本發明的實施例，進一步包括根據所述第一曲線，確定以所述第一曲線的左、右端點的連線的中點作為對稱中心的第二曲線，基于所述第一曲線與所述第二曲線得到所述多個物體的形狀。根據本發明的實施例，其中計算所述第一像素與所述第二像素的顏色的平均值，得到所述第一點的顏色；以及計算所述第一像素與所述第二像素的亮度的平均值，得到所述第一點的亮度。根據本發明的實施例，其中基于多個所述第一點的亮度閾值，提取出所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域；或者基于多個所述第一點的顏色閾值，提取出所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域。根據本發明的實施例，其中所述第一攝像頭與所述第二攝像頭相對于所述第一平面的距離相同，且所述第一攝像頭與所述第二攝像頭的光軸彼此平行。根據本發明的實施例，其中空間中任一點出現于第三圖像中的位置與該點出現于第四圖像中的位置具有相同的縱坐標。根據本發明的另一實施例，提供了一種基于光學系統識別多個物體的與第一平面的接觸面的形狀的裝置，所述光學系統包括一字線型激光器、第一攝像頭與第二攝像頭，所述一字線型激光器的激光照射平面與第一平面平行，所述第一攝像頭與所述第二攝像頭的視野覆蓋所述第一平面，所述多個物體放置在所述第一平面上；所述裝置包括用于使所述一字線型激光器的照射所述多個物體的模塊；用于使所述第一攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第一圖像的模塊；用于使所述第二攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第二圖像的模塊；以及用于基于所述第一圖像與所述第二圖像識別所述多個物體的形狀的模塊。根據本發明的該另一實施例，其中所述第一攝像頭與所述第二攝像頭相對于所述第一平面的距離大于所述一字線型激光器相對于所述第一平面的距離；所述裝置還包括用于校正所述第一圖像與所述第二圖像的模塊，得到與所述第一圖像相對應的第三圖像，以及與所述第二圖像相對應的第四圖像，使得所述第三圖像與所述第四圖像的對應行是對齊的；用于對所述第三圖像與所述第四圖像執行立體匹配的模塊，使得所述第三圖像中的多個第一像素與所述第四圖像中的多個第二像素建立一一對應關系，所述第一像素對應于所述多個物體的第一點，而同所述第一像素相對應的所述第二像素也對應于所述第一點；用于基于多個所述第一像素與多個所述第二像素，計算多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度的模塊；用于基于多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度，提取所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域的模塊；用于基于所述多個光斑區域內的所有點的坐標進行曲線擬合，擬合得到第一曲線的模塊；以及用于基于所述第一曲線得到所述多個物體的形狀的模塊。
當連同附圖閱讀時，通過參考后面對示出性的實施例的詳細描述，將最佳地理解本發明以及優選的使用模式和其進一步的目的和優點，其中附圖包括圖1繪制了根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統的整體結構圖；圖2展示了根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統的控制電路的框圖；圖3展示了根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統的示意圖；圖4示出了根據本發明的實施例的多物體形狀識別過程的示意圖；圖5示出了根據本發明的實施例的多物體形狀構造過程的示意圖；以及圖6展示了根據本發明的實施例的用于識別多個物體的形狀的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1是根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統的整體結構圖。如圖1所示，根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統包括計算機主機100、兩個攝像頭110、激光發射器112和識別區域114。計算機主機100包括顯示器101，在顯示器101上展示出作為舉例的虛擬交互軟件102以及作為對用戶輸入的提示的光標103。在識別區域114上有識別物體116和手部118。識別物體116可以有一個或多個，手部118可作為識別物體的一種。通過識別一個或多個識別物體116，特別是識別一個或多個識別物體116的位置和形狀，實現用戶與計算設備的交互。激光發射器112是一字線型激光器。激光發射器112用于照明識別區域114。照明區域114可以為桌面，將激光發射器112及攝像頭110放置于桌面上。激光發射器112的照射平面與桌面平行。放置于桌面上的識別物體116和/或手部118，會由于被照射，而在面向激光發射器112的一側具有線形光斑，其光斑的形狀與長度隨識別物體116和/或手部118與桌面接觸的形狀改變。激光照射平面的高度與桌面越接近，識別物體116和/或手部118上的光斑與識別物體116和/或手部118同桌面之間的接觸面的形狀則越相近，識別精度也更高。兩個攝像頭110的光軸彼此平行。兩個攝像頭110與激光發射器112可放置于一平板上，使得兩個攝像頭110與激光發射器112位于同一平面。優選地，兩個攝像頭110分別位于激光發射器112的兩側，且兩個攝像頭110的連線與激光發射器112所發射的一字線形激光所處的平面平行。兩個攝像頭110同時采集其視野內的圖像。控制電路對采集到的兩幅圖像進行匹配，使用視差與圖像的亮度(或色彩)信息生成待識別物體被激光照射部分的光斑區域圖，擬合并得到識別物體116和/或手部118與桌面接觸區域的形狀。識別結果可以通過數據線傳送到計算機主機100中，并以不同形狀的光標103顯示于顯示器101 上。圖2展示了根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統的控制電路的框圖。在一個實施例中，控制電路包括存儲器管理器201、隨機訪問存儲器(RAM，Random AccessMemory) 202、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory) 203、電源管理模塊204、協處理器205、微處理器206、輸入輸出控制器207、攝像頭控制器208與209、USB控制器210。微處理器206是整個控制電路的核心，可采用RISC類嵌入式處理器。協處理器205專職處理圖像處理相關的任務，具有大規模并行處理能力，可采用DSP (數字信號處理器)或者其他嵌入式向量處理器，也可以采用定制開發的ASIC(應用專用集成電路)或FPGA(現場可編程邏輯陣列)。微處理器206與協處理器205之間用中斷方式、GPIO(通用輸入輸出管腳)方式、雙端口存儲器方式、或者其他總線傳輸方式進行通訊。微處理器和協處理器通過存儲器管理器201訪問存儲設備，通過輸入輸出控制器207訪問外接設備。存儲器管理器201連接了 RAM 202和ROM 203。RAM 202承載了控制電路在運行中的運算數據。ROM 203是非易失性存儲器，可以用來儲存控制電路的啟動程序和系統程序。輸入輸出控制器207是微處理器206和外部設備的橋梁。微處理器206通過輸入輸出控制器207與外部設備進行通訊。在這個范例實現中，輸入輸出控制器207主要連接了兩類設備，攝像頭控制器208/209和USB (通用串行總線)控制器210。其中，USB控制器210將控制電路與計算機主機101 (可以是個人計算機，也可以是其他嵌入式系統、電子設備、移動終端、手機或者游戲平臺)連接，傳達計算機主機100給控制電路的命令，并且將物體識別的數據發回給計算機主機100。在多種實施例中，控制電路和計算機主機100之間的鏈接也可以通過其他方式連接，例如有線、無線網絡連接等。攝像頭控制器208/209的數量優選是2個。攝像頭控制器208/209連接外部攝像頭，將捕捉到的視頻圖像通過輸入輸出控制207器傳達給微處理器206和協處理器205。在控制電路的工作過程中，攝像頭控制器208/209為控制電路提供了代表多個識別物體116的原始數據，微處理器206和協處理器205對原始數據進行處理，最終處理結果通過USB控制器210傳遞給計算機主機100。值得注意的是，協處理器205是可選的部件，它的存在目的是加速圖像處理相關的算法，提高物體識別的速度和精度。如果微處理器206的計算能力已經能夠達成應用環境的識別效率的需求，那么可以省略協處理器205，以節省成本。而對于某些應用環境，我們還可以將物體識別的算法計算過程轉移到主機100上，使得整個控制電路可以進行更進一步的裁剪。剪裁后的控制電路用于接收攝像頭控制器208/209傳進來的原始數據，將其整合并傳輸到主機100。圖3展示了根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統的示意圖。其中激光發射器112、兩個攝像頭110以及識別物體116均放置在桌面304上。這里桌面304僅作為舉例，根據本發明的用于識別多個物體的形狀的系統可以置放或固定于任何平面上，該平面也不限于水平面，可與水平面成任意的角度。如桌面、計算機屏幕上方(或下方)、鍵盤上等，所置于的平面即為系統的假象觸摸平面。激光發射器112發射光束303。激光束303照射一個或多個識別物體116，并在識別物體116靠近其與桌面304的接觸面的位置形成光斑，該光斑反映了識別物體116與桌面305的接觸面的形狀。攝像頭110具有攝像頭視野范圍301。識別物體116位于攝像頭視野范圍301內。優選地，將兩個攝像頭110放置在相對于桌面304略高于激光發射器112的位置，并使攝像頭視野范圍301略向下傾斜。使得激光束303照射的光斑圖像在兩個攝像頭110所捕獲圖像中占有更大的縱向范圍，從而可降低圖像匹配難度并提高正確率。在這樣的布置下，所捕獲的圖像中，更靠近激光發射器112與兩個攝像頭110的識別物體116反射所得的光斑，將位于捕獲圖像的更下部。圖4示出了根據本發明的實施例的多物體形狀識別過程的示意圖。圖4中，左視圖400與右視圖420是兩個攝像頭110分別捕獲的圖像。在左視圖400與右視圖420中，包括激光束303照射在多個識別物體116上形成的激光照射光斑422。由于安裝系統中的誤差，兩個攝像頭110的相對于桌面304的高度可能存在細微差異及視線可能并不完全平行，因而優選地對左視圖400與右視圖420執行立體校正402，得到左校正圖410與右校正 圖412，使得左校正圖410與右校正圖412的對應行是對齊的。換句話說，左校正圖410的任一像素與該像素在右校正圖412中的對應像素位于同一行內，而右校正圖412的任一像素與該像素在左校正圖410中的對應像素位于同一行內。因而識別物體116的任一點出現于左校正圖410中的位置與其出現于右校正圖412中的位置具有相同縱坐標。立體校正過程對所屬領域技術人員是已知的，例如可采用CharlesLoop 和 Zhengyou Zhang 發表的“Computing RectifyingHomographies for StereoVision，， (Computer Vision and PatternRecognition,1999.1EEE Computer SocietyConference on 1999)中提供的圖像校正方法。接下來，對左校正圖410與右校正圖412執行立體匹配405，使得左校正圖410中的像素與右校正圖412中的像素建立一一對應關系。所屬領域技術人員會意識到，由于兩
個攝像頭的視野范圍不完全相同，因而左校正圖410右校正圖412種的像素并非完全--
對應的。對于左校正圖410邊緣位置的某些像素，可能在右校正圖412中不存在與之對應的像素。但這不影響對識別物體116的識別。若左校正圖410中的一個像素對應于識別物體116上的一點，那么同該像素相對應的右校正圖412中的像素也對應于識別物體116上的那一點。立體匹配過程對所屬領域技術人員也是已知的。立體匹配過程可以采用例如塊匹配算法、動態規劃算法、圖割算法等。DanielScharstein等發表的“A taxonomy andevaluation ofdense two-framestereo correspondence algorithms，， (InternatinalJournal of ComputerVision, 2001)對多種立體匹配算法進行綜述。經過立體匹配后，左校正圖410與右校正圖412中對應于多個識別物體116的像素實現了一一對應。以及由于左校正圖410與右校正圖412存在視差，因而可利用例如三角定位方法得到多個識別物體116的各個空間點的坐標。還可以基于左校正圖410與右校正圖412中的對應像素，得到多個識別物體116的空間點的顏色和亮度。例如，可利用左校正圖410與右校正圖412中的對應像素的顏色的平均值，作為多個識別物體116的對應點的顏色，而利用左校正圖410與右校正圖412中的對應像素的亮度的平均值，作為多個識別物體116的對應點的亮度。在一個例子中，可以簡化三角定位過程。由于經過了立體校正，對于左校正圖410與右校正圖412中相對應的兩個像素，在其各自所屬的圖像中具有不同的橫坐標以及相同的縱坐標。設左校正圖410中的像素的坐標為(xl，y)，而圖右校正圖412對應像素的坐標為(x2，y)。那么d = xl_x2則表示為該兩像素的視差。根據透鏡成像原理，可以近似得到這兩個像素所代表的空間點坐標為X = (xl+x2-m) L/ (2d)，Y = (2y-n) L/ (2d)，Z = fL/d (其中 m 與 n 分別為圖像水平與豎直方向上的像素個數，L為兩個攝像頭中心的實際距離，f為鏡頭焦距)。由于識別物體116的被激光照射區域在圖像中亮度會明顯高于未被照射的區域(或色彩有明顯區別)，所以可通過對多個識別物體116的對應點的亮度(或色彩)進行聚類選取，確定識別物體116上被激光照射所形成的光斑區域。還可以基于亮度和/或顏色的閾值，確定光斑區域。對于桌面304上有多個識別物體116的情況，可得到多個光斑區域。光斑區域反映了識別物體116的形狀。光斑區域圖424展示了計算得到的多個光斑區域。對每一個光斑區域內所有點的三維空間坐標進行多項式或其他數學方法擬合，得到的多個直線或曲線方程分別表示了各光斑區域的空間點的分布。因而所得到的多個直線或曲線方程近似描述了多個識別物體116與桌面304的接觸部分在面向攝像頭110 —側的形狀。圖5示出了根據本發明的實施例的多物體形狀構造過程的示意圖。圖5中，一字線型激光照射識別物體116，并在識別物體116上形成激光照射光斑522。通過兩個攝像頭110所采集的圖像，參看圖4，可得到由光斑區域圖擬合的三維空間曲線或直線502。三維空間曲線或直線502近似描述了識別物體116與桌面304的接觸部分在面向攝像頭110 —側的形狀。在優選的實施例中，將三維空間曲線或直線502投影到桌面304或觸摸平面上，得到在觸摸平面上投影的二維平面曲線或直線504。然后，可以對識別物體116背向攝像頭110 —側的形狀進行推測。在一個例子中，進行對稱推測，這適用于生活中常見的大部分物品，從而獲得物體的整體形狀。在對稱推測中，確定二維平面曲線或直線504的左端點508(圖5中的點A)和右端點509 (圖5中的點B)，將點A與點B的中點作為對稱中心507，并得到背面二維曲線或直線506，背面二維曲線或直線506與二維平面曲線或直線504相對于對稱中心507呈中心對稱。基于二維平面曲線或直線504與背面二維曲線或直線506，可構造出識別物體完整形狀524，其代表了識別出的識別物體116的形狀，并且也具備識別物體116在觸摸平面(例如桌面304)的位置信肩、O當有多個識別物體116時，可得到多個二維平面曲線或直線504，并基于中心對稱，得到多個背面二維曲線或直線506，進而得到多個識別物體完整形狀524。可將識別物體完整形狀524及其位置信息作為光標103顯示在顯示器101中，并作為用戶的輸入，應用于虛擬交互軟件102。在進一步的實施例中，還通過對二維平面曲線或直線504和/或背面二維曲線或直線506上的點的跟蹤來實現對運動的識別物體116的跟蹤。圖6展示了根據本發明的實施例的用于識別多個物體的形狀的方法的流程圖。在步驟602，從攝像頭I采集圖像，在步驟604，從攝像頭2采集圖像。優選地，從攝像頭I與攝像頭2的圖像采集可同時進行。在步驟606，對從攝像頭I采集的圖像進行立體校正，得到校正圖像I。在步驟608，對從攝像頭2采集的圖像進行立體校正，得到校正圖像2。在步驟610，對校正圖像I和校正圖像2進行立體匹配，使得校正圖像I中的像素與校正圖像
2中的像素建立--對應關系，若校正圖像I中的像素對應于識別物體的一點，則同校正圖
像I中的像素相對應的校正圖像2中的像素也對應于識別物體中的同一點。在步驟614，基于校正圖像I與校正圖像2中對應的各像素的視差信息與其所對應空間點的亮度(或色彩)，提取激光照射在識別物 體上形成的光斑區域。當識別物體有多個時，所形成的光斑區域也有多個。在步驟616，對所提取的光斑區域進行曲線擬合，擬合得到的空間曲線代表識別物體與觸摸平面的接觸部分在面向攝像頭一側的形狀。在步驟618，基于擬合得到的空間曲線，推測識別物體背向攝像頭一側的背面曲線。在一個實施例中，重復執行步驟602-608，以實現對運動的識別物體的跟蹤。利用對一個或多個識別物體的識別結果，可獲得具有更多的表達內容、更靈活的操作方式的人機交互。已經為了示出和描述的目的而展現了對本發明的描述，并且不旨在以所公開的形式窮盡或限制本發明。對所屬領域技術人員，許多調整和變化是顯而易見的。
權利要求
1.一種基于光學系統識別多個物體與第一平面的接觸面的形狀的方法，所述光學系統包括一字線型激光器、第一攝像頭與第二攝像頭，所述一字線型激光器的激光照射平面與第一平面平行，所述第一攝像頭與所述第二攝像頭的視野覆蓋所述第一平面，所述多個物體放置在所述第一平面上；所述方法包括使所述一字線型激光器的照射所述多個物體；使所述第一攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第一圖使所述第二攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第二圖像；以及基于所述第一圖像與所述第二圖像識別所述多個物體的形狀。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一攝像頭與所述第二攝像頭相對于所述第一平面的距離大于所述一字線型激光器相對于所述第一平面的距離；所述方法還包括校正所述第一圖像與所述第二圖像，得到與所述第一圖像相對應的第三圖像，以及與所述第二圖像相對應的第四圖像，使得所述第三圖像與所述第四圖像的對應行是對齊的；對所述第三圖像與所述第四圖像執行立體匹配，使得所述第三圖像中的多個第一像素與所述第四圖像中的多個第二像素建立一一對應關系，所述第一像素對應于所述多個物體的第一點，而同所述第一像素相對應的所述第二像素也對應于所述第一點；基于多個所述第一像素與多個所述第二像素，計算多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度；基于多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度，提取所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域；基于所述多個光斑區域內的所有點的坐標進行曲線擬合，擬合得到第一曲線；以及基于所述第一曲線得到所述多個物體的形狀。
3.根據權利要求2所述的方法，其中基于所述第一像素在所述第三圖像中的坐標與第二像素在所述第四圖像中的坐標，通過三角定位得到所述第一點的位置的空間坐標。
4.根據權利要求2所述的方法，進一步包括根據所述第一曲線，確定以所述第一曲線的左、右端點的連線的中點作為對稱中心的第二曲線，基于所述第一曲線與所述第二曲線得到所述多個物體的形狀。
5.根據權利要求2-3之一所述的方法，其中計算所述第一像素與所述第二像素的顏色的平均值，得到所述第一點的顏色；以及計算所述第一像素與所述第二像素的亮度的平均值，得到所述第一點的亮度。
6.根據權利要求2-4之一所述的方法，其中基于多個所述第一點的亮度閾值，提取出所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域；或者基于多個所述第一點的顏色閾值，提取出所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域。
7.根據權利要求1-5之一所述的方法，其中所述第一攝像頭與所述第二攝像頭相對于所述第一平面的距離相同，且所述第一攝像頭與所述第二攝像頭的光軸彼此平行。
8.根據權利要求2-7之一所述的方法，其中空間中任一點出現于第三圖像中的位置與該點出現于第四圖像中的位置具有相同的縱坐標。
9.一種基于光學系統識別多個物體與第一平面的接觸面的形狀的裝置，所述光學系統包括一字線型激光器、第一攝像頭與第二攝像頭，所述一字線型激光器的激光照射平面與第一平面平行，所述第一攝像頭與所述第二攝像頭的視野覆蓋所述第一平面，所述多個物體放置在所述第一平面上；所述裝置包括用于使所述一字線型激光器的照射所述多個物體的模塊；用于使所述第一攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第一圖像的模塊；用于使所述第二攝像頭捕捉所述一字線型激光器的照射所述多個物體所形成的第二圖像的模塊；以及用于基于所述第一圖像與所述第二圖像識別所述多個物體的形狀的模塊。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中所述第一攝像頭與所述第二攝像頭相對于所述第一平面的距離大于所述一字線型激光器相對于所述第一平面的距離；所述裝置還包括用于校正所述第一圖像與所述第二圖像的模塊，得到與所述第一圖像相對應的第三圖像，以及與所述第二圖像相對應的第四圖像，使得所述第三圖像與所述第四圖像的對應行是對齊的；用于對所述第三圖像與所述第四圖像執行立體匹配的模塊，使得所述第三圖像中的多個第一像素與所述第四圖像中的多個第二像素建立一一對應關系，所述第一像素對應于所述多個物體的第一點，而同所述第一像素相對應的所述第二像素也對應于所述第一點；用于基于多個所述第一像素與多個所述第二像素，計算多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度的模塊；用于基于多個所述第一點的位置、顏色和/或亮度，提取所述一字線型激光器的照射所述多個物體而在所述多個物體上形成的多個光斑區域的模塊；用于基于所述多個光斑區域內的所有點的坐標進行曲線擬合，擬合得到第一曲線的模塊；以及用于基于所述第一曲線得到所述多個物體的形狀的模塊。
全文摘要
提供了用于識別多個物體的形狀的方法與系統，基于光學系統識別多個物體的形狀。光學系統包括一字線型激光器、第一攝像頭與第二攝像頭，一字線型激光器的激光照射平面與第一平面平行，第一攝像頭與第二攝像頭的視野覆蓋第一平面，多個物體放置在第一平面上；該方法包括使一字線型激光器的照射多個物體；使第一攝像頭捕捉一字線型激光器的照射多個物體所形成的第一圖像；使第二攝像頭捕捉一字線型激光器的照射多個物體所形成的第二圖像；以及基于第一圖像與第二圖像識別多個物體的形狀。
文檔編號G01B11/24GK103033145SQ201310006319
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者劉津甦, 黨建勛 申請人:天津鋒時互動科技有限公司