專(zhuān)利名稱(chēng)：目標(biāo)的跟蹤系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及目標(biāo)的跟蹤技術(shù)，特別涉及得到目標(biāo)位置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析廣泛應(yīng)用于電影， 一見(jiàn)頻游戲，運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域。這些分沖斤 技術(shù)通常都是通過(guò)使用不同的傳感器來(lái)記錄物體的運(yùn)動(dòng)。最通常使用的 記錄技術(shù)是光學(xué)記錄。在光學(xué)記錄技術(shù)中標(biāo)識(shí)物;故附著在物體上，照相 機(jī)用來(lái)記錄標(biāo)識(shí)物的位置。為了降低背景光的干擾，提高標(biāo)識(shí)物的對(duì)比 度，通常采用紅外照相機(jī)和反射標(biāo)識(shí)物。紅外照相機(jī)是指照相機(jī)的鏡頭 前裝有用于去除可見(jiàn)光的紅外光過(guò)濾器以及一個(gè)紅外光源。
一些游戲機(jī)，比如Xavix系統(tǒng)，4又H使用一個(gè)反射標(biāo)識(shí)物用來(lái)控制 電視游戲。這個(gè)系統(tǒng)僅能識(shí)別非常簡(jiǎn)單的二維空間的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一些復(fù) 雜物體的三維空間運(yùn)動(dòng)一個(gè)標(biāo)識(shí)物是不夠的。比如，人的肢體運(yùn)動(dòng)。所 以在一些較為復(fù)雜的物體上，人們采用多個(gè)照相機(jī)和多個(gè)標(biāo)識(shí)物來(lái)追蹤 物體。
現(xiàn)在存在一些系統(tǒng)，例如Vicon運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，可以才全測(cè)出精確的三維 空間的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)系統(tǒng)需要多個(gè)(六個(gè)或八個(gè))相機(jī)。通常來(lái)說(shuō)追蹤物 體的位置的精度與相機(jī)的數(shù)量有關(guān)系，數(shù)量越多，精度越高。
但是這些做法仍然有一些不足之處。比如，當(dāng)多個(gè)標(biāo)識(shí)物中的任意 兩個(gè)在相機(jī)所拍攝的影像中重疊之后再分開(kāi)時(shí)，標(biāo)識(shí)物很容易被錯(cuò)誤地 識(shí)別成另一個(gè)。
又比如，由于多個(gè)相機(jī)的成本相對(duì)較高，如何利用單個(gè)相機(jī)來(lái)識(shí)別 一些相對(duì)復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng)，也是一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一個(gè)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，包括
至少兩個(gè)附著在所述目標(biāo)上的標(biāo)識(shí)物，所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物中任一 標(biāo)識(shí)物具有至少一個(gè)形狀特征與其它標(biāo)識(shí)物不同；
至少一個(gè)照相機(jī)用于產(chǎn)生一系列所述標(biāo)識(shí)物的影像；
4一個(gè)第 一模塊用于在所產(chǎn)生的 一 系列影像中根據(jù)所述至少 一個(gè)形 狀特征區(qū)分所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。形狀特征可以是形狀的規(guī)則程度或形狀的面積或表面的圖案，例 如，在標(biāo)識(shí)物的表面是否具有至少一個(gè)洞。本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)識(shí)物在 所述一系列影像中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲得目標(biāo)的一系列位置。本發(fā)明所述的跟蹤系統(tǒng)，所述目標(biāo)是由兩部分連接組成，具有三個(gè) 所述標(biāo)識(shí)物分別附著在目標(biāo)兩部分的端部和連接處，所述第二模塊通過(guò) 在 一 個(gè)初始位置標(biāo)定每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離，然后在所述的 一 系歹'J影像中測(cè)量每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離，再根據(jù)相應(yīng)數(shù)學(xué)公式分別計(jì)算出所 述目標(biāo)兩部分的空間角度坐標(biāo)從而獲得目標(biāo)的位置。該第二模塊進(jìn)一步適用于根據(jù)所述一系列位置識(shí)別所述目標(biāo)的運(yùn) 動(dòng)，所述識(shí)別包括從所述一系列位置中濾除重復(fù)位置，震動(dòng)位置，和錯(cuò) 誤位置的步驟。本發(fā)明所述的跟蹤系統(tǒng)，所述目標(biāo)是人或動(dòng)物的肢體，所述連接處 是人或動(dòng)物的關(guān)節(jié)。本發(fā)明所述所述的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第三;f莫塊用于將第二;^莫塊 所識(shí)別的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)同一個(gè)運(yùn)動(dòng)模板相比較。還包括第四模塊用于顯示第 三模塊的比較結(jié)果。以及第五模塊用于根據(jù)第三模塊的比較結(jié)果向所述 目標(biāo)顯示4言息。本發(fā)明還提出一種目標(biāo)跟蹤方法，包括步驟使用至少兩個(gè)附著在所述目標(biāo)上的標(biāo)識(shí)物，所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物中 任 一 標(biāo)識(shí)物具有至少 一 個(gè)形狀特征與其它標(biāo)識(shí)物不同；使用至少 一個(gè)照相機(jī)用于產(chǎn)生一 系列所述標(biāo)識(shí)物的影像； 在所產(chǎn)生的 一 系列影像中根據(jù)所述至少 一個(gè)形狀特征區(qū)分所述至 少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。所述的跟蹤方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述標(biāo)識(shí)物在所述一系列影像中 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲得目標(biāo)的 一 系列位置的步驟。所述的跟蹤方法中，所述目標(biāo)是由兩部分連4妻組成，具有三個(gè)所述 標(biāo)識(shí)物分別附著在目標(biāo)兩部分的端部和連接處，獲得目標(biāo)一系列位置的 步驟包括- 在一個(gè)初始位置標(biāo)定每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離；- 在所述的一 系列影像中測(cè)量每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離；- 根據(jù)相應(yīng)數(shù)學(xué)公式計(jì)算所述目標(biāo)兩部分的空間角度坐標(biāo)從而獲 得目標(biāo)的位置。本發(fā)明所述的跟蹤方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述一系列位置識(shí)別所述 目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，所述識(shí)別包括從所述一系列位置中濾除重復(fù)位置，震動(dòng)位 置，和錯(cuò)誤位置的步驟。還包括用所識(shí)別的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)同一個(gè)運(yùn)動(dòng)才莫板相比較的步驟。 以及顯示比較結(jié)果的步驟和根據(jù)比較結(jié)果向所述目標(biāo)顯示信息的 步驟。采用本發(fā)明提出的追蹤系統(tǒng)和發(fā)明，追蹤目標(biāo)位置的準(zhǔn)確性得到了 提高，使目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的識(shí)別更容易進(jìn)行。本追蹤系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)單，成本低廉， 適合眾多場(chǎng)合使用，比如游戲，體育運(yùn)動(dòng)，以及有運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者 康復(fù)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)情況用。


圖1是本發(fā)明一個(gè)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖； 圖2是本發(fā)明標(biāo)識(shí)物形狀特征的一個(gè)例子；圖3是本發(fā)明通過(guò)影像中的標(biāo)識(shí)物獲得目標(biāo)空間位置的數(shù)學(xué)坐標(biāo)示 意圖；圖4是本發(fā)明根據(jù)目標(biāo)位置識(shí)別目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)的原理示意圖。 以下結(jié)合具體實(shí)施例和

本發(fā)明的原理。
具體實(shí)施方式
圖l是一個(gè)目標(biāo)追蹤系統(tǒng)的示意圖。包括至少兩個(gè)(本示意圖中以123,所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物中任一標(biāo)識(shí)物具有至少一個(gè)形狀特征與其它 標(biāo)識(shí)物不同。本例中的標(biāo)識(shí)物為表面具有回光反射材料的反射標(biāo)識(shí)物。 本系統(tǒng)還包括至少一個(gè)照相機(jī)11 (本示意圖中僅以一個(gè)相機(jī)為例) 用于產(chǎn)生一 系列所述標(biāo)識(shí)物的影像。該照相機(jī)為帶有紅外光源的紅外照 相機(jī)。本系統(tǒng)還包括一個(gè)處理器14用于處理所產(chǎn)生的一系列影像。該處 理器14包括第一模塊141用于在所產(chǎn)生的一系列影像中根據(jù)所述至少一個(gè)形狀特征區(qū)分所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。所述標(biāo)識(shí)物的形狀特征可以是形狀的規(guī)則程度或形狀的面積或表 面的圖案，例如在標(biāo)識(shí)物的表面是否具有至少一個(gè)洞等任何能將其與其 它標(biāo)識(shí)物區(qū)別出來(lái)的特征。例如當(dāng)所述標(biāo)識(shí)物是三角形或多邊形多角形或很不規(guī)則的形狀 時(shí)，而另一個(gè)所述標(biāo)識(shí)物是圓形，此時(shí)可以根據(jù)標(biāo)識(shí)物形狀的規(guī)則性來(lái) 區(qū)分這兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。又如，可以通過(guò)標(biāo)識(shí)物的面積大小來(lái)區(qū)分不同的標(biāo)識(shí)物。以圖1中的三個(gè)標(biāo)識(shí)物為例標(biāo)識(shí)物123^皮:沒(méi)計(jì)成連接在一手柄的 末端上，人可以用手握住該手柄，這樣設(shè)計(jì)的好處是不容易被胳膊遮蓋， 當(dāng)然也可以直接連接在手腕上。標(biāo)識(shí)物123是三個(gè)標(biāo)識(shí)物中面積最大的。 三個(gè)標(biāo)識(shí)物在影像中的中心坐標(biāo)仏,人)可以計(jì)算出來(lái)。標(biāo)識(shí)物的中間到邊緣的平均距離可以用以下公式計(jì)算出。n. v a/(x,—Ic)+(y!陽(yáng)Jc) ,1、Distancemean = ~~^~^~^ ( l )其中Xi和Xj分別是邊緣像素的行和列，N是邊緣像素點(diǎn)的數(shù)量。 標(biāo)識(shí)物中心到邊緣的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以由以下公式得到SW 、'々 N-l形狀規(guī)則性系數(shù)便可以通過(guò)以下公式得出/l = Distancestd / Distancemean ( 3 )標(biāo)識(shí)物121可以取較小的形狀規(guī)則性系數(shù)，而標(biāo)識(shí)物122取形狀規(guī) 則性系數(shù)較大的，以便利用規(guī)則性系數(shù)這一形狀特征來(lái)區(qū)分兩個(gè)標(biāo)識(shí) 物。例如，可以分別取成圓形和三角形。這樣三個(gè)標(biāo)識(shí)物121、 122、 123 便可以非常容易的通過(guò)面積和規(guī)則性?xún)蓚€(gè)形狀特征;故區(qū)分開(kāi)。圖2是又一個(gè)形狀特征的例子。即標(biāo)識(shí)物的表面是否具有至少一個(gè) 洞。當(dāng)所述的標(biāo)識(shí)物是反射標(biāo)識(shí)物時(shí)，其中一個(gè)標(biāo)識(shí)物21的表面全部被處理成反射面，另一個(gè)標(biāo)識(shí)物的表面22有至少一個(gè)封閉圖形(最好 是圓形)的表面不是反射面。這個(gè)封閉圖形的區(qū)域由于不反射光將在所 拍攝的影像中呈現(xiàn)黑色，在影像學(xué)中被稱(chēng)之為洞。通過(guò)計(jì)算標(biāo)識(shí)物中是 否有洞可以將所述兩個(gè)標(biāo)識(shí)物區(qū)別開(kāi)。若兩個(gè)標(biāo)識(shí)物都有洞，可以通過(guò) 比較洞的數(shù)量來(lái)區(qū)分不同的標(biāo)識(shí)物。標(biāo)識(shí)物區(qū)域內(nèi)洞的數(shù)量可以用歐拉 數(shù)來(lái)度量。在八連通域下的二值影像中，歐拉數(shù)可以通過(guò)下列公式來(lái)計(jì)算M/m =(》-》-2*ZO/4 (4)其中Num表示歐拉數(shù)；v, t和d分別表示二值影像中的二維像素矩陣以及它們?cè)诳臻g的旋轉(zhuǎn)等價(jià)模式。v的旋轉(zhuǎn)等價(jià)—1 (T-o r—0 1 —0 01 11 00 1 0 00 01 0模式包括d的旋轉(zhuǎn)等價(jià)模式包括 在標(biāo)識(shí)物區(qū)域中的數(shù)量0 00 1—1 00 11 01 11 11 01 10 1,t的旋轉(zhuǎn)等價(jià)模式包括。J>， Z, and 2>記錄了這些對(duì)應(yīng)才莫式應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的形狀特征不局限于上述幾種，任何可以用來(lái) 區(qū)分兩個(gè)標(biāo)識(shí)物形狀的形狀特征都可以應(yīng)用到本發(fā)明中。本例中所用的 相機(jī)為紅外相機(jī)，但本發(fā)明并不限于紅外相機(jī)，任何種類(lèi)的相機(jī)都可以 4吏用；標(biāo)識(shí)物也不應(yīng)纟皮限定為反射標(biāo)識(shí)物，^f壬〗可種類(lèi)的標(biāo)識(shí)物都可以應(yīng) 用本發(fā)明。本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二^f莫塊，用于根據(jù)所述標(biāo)識(shí)物在 所述一系列影像中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲得目標(biāo)的一系列位置。本發(fā)明所述的跟蹤系統(tǒng)，所述第二^t塊通過(guò)在一個(gè)初始位置標(biāo)定每 兩個(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離，然后在所述的一系列影像中測(cè)量每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物 之間的距離，再根據(jù)相應(yīng)數(shù)學(xué)公式分別計(jì)算出所述目標(biāo)兩部分的空間角 度坐標(biāo)從而獲得目標(biāo)的位置。圖3是兩個(gè)標(biāo)識(shí)物的中心E, S形成的直線的空間位置圖，其中， XOY平面是與照相機(jī)成像面平行的平面，EE'平行于Z軸即垂直于平面XOY，交點(diǎn)是E，， E，是標(biāo)示物E在XOY平面的投影，E，D平4亍于Y軸。 a和(3分別表示SE和平面XOY的夾角，以及SE在平面XOY的投影 SE，與Y軸的夾角。a和卩反映了兩個(gè)標(biāo)識(shí)物形成的直線的空間角度。a 和卩的值可以通過(guò)標(biāo)識(shí)物在XOY平面的中心坐標(biāo)和相互之間的3巨離得 到其中a的范圍是0度到360度，卩的范圍是-90度到90度。同樣以圖l為例，所述目標(biāo)以人的上肢為例，其連接處是上肢的關(guān) 節(jié)。三個(gè)標(biāo)識(shí)物121, 122, 123分別附著在三個(gè)關(guān)節(jié)處，處理器14進(jìn) 一步包括第二模塊142用于獲得肢體IO在影像中的位置。在上肢開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之前，上肢需要在起始位置停留片刻，以便第二模 塊142做標(biāo)定，記錄起始位置時(shí)上臂和前臂的空間角度并根據(jù)三個(gè)標(biāo)識(shí) 物之間的坐標(biāo)計(jì)算出標(biāo)識(shí)物在影像中的相互距離。標(biāo)定之后上肢開(kāi)始運(yùn) 動(dòng)。在所述一系列影像中，可以測(cè)得每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離。根據(jù)標(biāo) 定的參數(shù)，以及新的位置每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離依據(jù)上述數(shù)學(xué)公式即 可得出在新的位置上的所述目標(biāo)兩部分(上臂和前臂)的空間角度坐標(biāo) 從而獲得目標(biāo)的位置(即上肢的姿勢(shì))。當(dāng)目標(biāo)作了一個(gè)運(yùn)動(dòng)之后，通過(guò)連續(xù)的影像幀得到一系列位置，用該一系列位置即可表達(dá)出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。仍用上肢運(yùn)動(dòng)舉例，圖4A是上 肢運(yùn)動(dòng)示意圖。其中上肢從A位置運(yùn)動(dòng)到E位置，這個(gè)運(yùn)動(dòng)空間:故分成 A, B, C, D, E五個(gè)子空間，代表一個(gè)位置范圍。在A空間的任何位 置都將被筒單地歸納為位置A。所以，圖4A從A到E的運(yùn)動(dòng)可以用一 個(gè)位置序列表示為ABCDE,表示該運(yùn)動(dòng)從位置A開(kāi)始經(jīng)過(guò)B、 C、 D到 E。子空間的分割密度由所要求的精度決定，如果要求精度高則可以分 得密一些，例如上述乂人A到E的空間可以分成10個(gè)子空間 (ABCDEFGHIJ)。由于照相機(jī)拍攝的速度很快，比如，每秒24幀圖片，如果目標(biāo)運(yùn) 動(dòng)速度較慢，可能會(huì)有很多重復(fù)的位置，例如圖4A從A到E的運(yùn)動(dòng) 過(guò)程中根據(jù)照相機(jī)所拍攝到的影像圖片中所得到的 一 系列位置為(5)(6)AAAAABBBBBCCCCDDDDDEEEE。筌于此種情況，本發(fā)明在所述第二 才莫塊根據(jù)所述 一 系列位置識(shí)別所述目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn) 一 步包括從所述一 系列位置中濾除重復(fù)位置的步驟。經(jīng)過(guò)過(guò)濾，最后可以識(shí)別出該運(yùn)動(dòng)為 ABCDE,即從A到E的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)為了增加本系統(tǒng)的容錯(cuò)性，當(dāng)所追蹤的動(dòng)作兩相鄰子空間交界 處震動(dòng)時(shí)，例如運(yùn)動(dòng)功能障礙的人可能由于肌肉力量的原因而在CD交 界處停留晃動(dòng)，或則由于系統(tǒng)誤差原因?qū)е滤?jì)算出的位置產(chǎn)生不準(zhǔn)確 而產(chǎn)生上述震動(dòng)，則表示上述運(yùn)動(dòng)的位置序列可能變成 AAAAABBBBBCCCCDCDDDEEEE,在執(zhí)行濾除重復(fù)步驟后，該運(yùn)動(dòng)被 表示為ABCDCDE,在系統(tǒng)需要較大容錯(cuò)率的情況下，用戶(hù)通常不希望 這樣的晃動(dòng)一皮當(dāng)作是正常的運(yùn)動(dòng)而表示出來(lái)。因此，可選的，在系統(tǒng)需要較大容錯(cuò)率的情況下，本發(fā)明推薦在濾 除重復(fù)位置之后再進(jìn)行一個(gè)濾除震動(dòng)的步驟，將XYX類(lèi)型的震動(dòng)也過(guò) 濾掉，直接用X代替XYX位置。上例中經(jīng)過(guò)這一步驟后位置序列 ABCDCDE會(huì)被改寫(xiě)為ABCDE。另外，由于一些原因，例如某個(gè)標(biāo)識(shí)物被擋住片刻，或其他原因?qū)?致的錯(cuò)誤識(shí)別標(biāo)識(shí)物，會(huì)產(chǎn)生一些錯(cuò)誤位置。例如，上述的位置序列 AAAAABBBBBCCCCDDDDDEEEE 有 可 能 變 成 AAAAABBBBBCECCDDDDDEEEE,這個(gè)位置序列中，兩個(gè)CCM立置之 間突然出現(xiàn)一個(gè)E,這顯然是不可能的。為了避免這樣的錯(cuò)誤位置，可選的，本發(fā)明在濾除重復(fù)位置的步驟 之后還可以采用了 一個(gè)濾除錯(cuò)誤位置的步驟。該步驟中將突然出現(xiàn)的非 相鄰子空間的錯(cuò)誤位置濾除。此處所指的相鄰子空間是指物理上的相 鄰，并非所選擇的字母代碼的相鄰。在得出了目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡之后，本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)還可以進(jìn)一 步包括第三模塊用于將第二模塊所識(shí)別的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)同一個(gè)運(yùn)動(dòng)模板相 比較。仍以圖l所示的跟蹤系統(tǒng)為例，所述的運(yùn)動(dòng)才莫板事先預(yù)存在處理器 14中用于與識(shí)別出的以位置序列表達(dá)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)比。以比4交所j故動(dòng)作與模板的符合程度。本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)還可以在用戶(hù)啟動(dòng)本跟蹤系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)用戶(hù)的選 擇以圖片或聲音的形式顯示相應(yīng)的模板以供用戶(hù)參考。本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)還可以進(jìn) 一 步包括第四才莫塊用于顯示第三才莫塊 的比較結(jié)果。以圖l為例，13是一個(gè)用戶(hù)終端，可以是一個(gè)電視或顯示器。第四模塊131用于顯示第三模塊143的比較結(jié)果。顯示的方法也可 以是多樣的，例如以聲音的形式告訴用戶(hù)動(dòng)作是否與模板一致；也可以 以可視化的形式顯示比較的結(jié)果，例如用圖片或文字或其結(jié)合來(lái)表示。 比如，當(dāng)動(dòng)作一致時(shí)可以顯示"正確"，不一致時(shí)可以顯示"錯(cuò)誤"或 則簡(jiǎn)單地用對(duì)號(hào)或錯(cuò)號(hào)來(lái)表示。本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括第五^t塊用于根據(jù)第三沖莫塊 的比較結(jié)果向所述目標(biāo)顯示信息。仍以圖l為例，第五才莫塊132一皮設(shè)計(jì) 用于根據(jù)第三模塊143的比較結(jié)果。顯示的信息可以根據(jù)用戶(hù)的愛(ài)好選 擇一些用戶(hù)喜歡的視聽(tīng)數(shù)據(jù)或游戲，以便激勵(lì)用戶(hù)繼續(xù)他的運(yùn)動(dòng)。例如， 如果比較結(jié)果是"正確"，則系統(tǒng)便播放用戶(hù)喜歡的一首歌曲獎(jiǎng)勵(lì)用戶(hù)， 或則顯示一些病人喜歡的照片，或則提供一個(gè)小游戲給病人玩。這一功 能在運(yùn)動(dòng)功能障礙的病人進(jìn)行恢復(fù)訓(xùn)練時(shí)非常有用。因?yàn)橥ǔＲ恍┩矄?的動(dòng)作對(duì)于這樣的病人來(lái)說(shuō)都是很困難的，而且重復(fù)訓(xùn)練會(huì)使病人感覺(jué)很枯燥，最后不能堅(jiān)持訓(xùn)練。本發(fā)明還提供了一種目標(biāo)跟蹤方法，包括步驟- 使用至少兩個(gè)附著在所述目標(biāo)上的標(biāo)識(shí)物，所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物 中任一標(biāo)識(shí)物具有至少 一個(gè)形狀特征與其它標(biāo)識(shí)物不同；- 使用至少 一個(gè)照相機(jī)用于產(chǎn)生 一 系列所述標(biāo)識(shí)物的影像；- 在所產(chǎn)生的 一 系列影像中根據(jù)所述至少 一個(gè)形狀特征區(qū)分所述 至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。該方法的各個(gè)步驟在上述跟蹤系統(tǒng)的介紹中已有詳細(xì)說(shuō)明，因此， 不再贅述。本發(fā)明所述的跟蹤方法，還可以進(jìn)一步包括根據(jù)所述標(biāo)識(shí)物在所述 一系列影像中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲得目標(biāo)的 一 系列位置的步驟。例如，當(dāng)所述目標(biāo)是由兩部分連接組成，具有三個(gè)所述標(biāo)識(shí)物分別 附著在目標(biāo)兩部分的端部和連接處時(shí)，獲得目標(biāo) 一 系列位置的步驟包 括- 在一個(gè)初始位置才交準(zhǔn)每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離；- 在所述的一系列影4象中測(cè)量每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離；- 根據(jù)相應(yīng)數(shù)學(xué)公式計(jì)算所述目標(biāo)兩部分的空間角度坐標(biāo)從而獲ii得目標(biāo)的位置。上述獲得目標(biāo)的一系列位置的步驟已在上文中作了詳細(xì)說(shuō)明，此處省略。本發(fā)明所述的跟蹤方法，還可以進(jìn)一 步包括根據(jù)所述一 系列位置識(shí) 別所述目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，所述識(shí)別包括從所述一 系列位置中濾除重復(fù)位置， 震動(dòng)位置，和錯(cuò)誤位置的步驟。前文已有詳細(xì)說(shuō)明，本處節(jié)略。本發(fā)明所述的跟蹤方法，還可以進(jìn)一 步包括用所識(shí)別的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)同 一個(gè)運(yùn)動(dòng)沖莫板相比4支的步驟。前文已有詳細(xì)說(shuō)明，本處節(jié)略。本發(fā)明所述的跟蹤方法，還可以進(jìn)一步包括顯示比較結(jié)果的步驟， 還可以進(jìn)一步包括根據(jù)比較結(jié)果向所述目標(biāo)顯示信息的步驟。這兩個(gè)步 驟前文也有詳細(xì)說(shuō)明，本處節(jié)略。應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例中的跟蹤系統(tǒng)僅為說(shuō)明本發(fā)明的原理，不應(yīng) 被看作是對(duì)本發(fā)明的限制。所述的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)可以用一個(gè)相機(jī)或多個(gè)相才幾進(jìn)4亍拍才聶；可以用兩個(gè)或兩個(gè)以上標(biāo)識(shí)物進(jìn)4亍目標(biāo)標(biāo)識(shí)；所述目標(biāo) 可以是任何目標(biāo)，不僅限于人的上肢，還可以是動(dòng)物的肢體或其它物體， 比如機(jī)器人等。
權(quán)利要求
1.一個(gè)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，包括-至少兩個(gè)附著在所述目標(biāo)上的標(biāo)識(shí)物，所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物中任一標(biāo)識(shí)物具有至少一個(gè)形狀特征與其它標(biāo)識(shí)物不同；-至少一個(gè)照相機(jī)用于產(chǎn)生一系列所述標(biāo)識(shí)物的影像；-一個(gè)第一模塊用于在所產(chǎn)生的一系列影像中根據(jù)所述至少一個(gè)形狀特征區(qū)分所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跟蹤系統(tǒng)，所述形狀特征是形狀的規(guī)則程 度或形狀的面積或形狀的表面圖案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二模塊，用于根 據(jù)所述標(biāo)識(shí)物在所述一系列影像中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲得目標(biāo)的一系列位置。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的跟蹤系統(tǒng)，所述目標(biāo)是由兩部分連接組 成，具有三個(gè)所述標(biāo)識(shí)物分別附著在目標(biāo)兩部分的端部和連接處，所述 第二模塊通過(guò)在一個(gè)初始位置校準(zhǔn)每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離，然后在所 述的 一 系列影像中測(cè)量每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離，再根據(jù)相應(yīng)數(shù)學(xué)公式 分別計(jì)算出所述目標(biāo)兩部分的空間角度坐標(biāo)從而獲得目標(biāo)的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的跟蹤系統(tǒng)，所述目標(biāo)是人或動(dòng)物的肢體， 所述連接處是人或動(dòng)物的關(guān)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中任意一項(xiàng)所述的跟蹤系統(tǒng)，所述第二模塊 進(jìn)一步適用于根據(jù)所述一系列位置識(shí)別所述目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，所述識(shí)別包括 從所述一系列位置中濾除重復(fù)位置，震動(dòng)位置，和錯(cuò)誤位置的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第三^t塊用于將第 二才莫塊所識(shí)別的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)同 一個(gè)運(yùn)動(dòng)才莫板相比較。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第四模塊用于顯示第三模塊的比較結(jié)果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第五;f莫塊用于根據(jù) 第三模塊的比較結(jié)果向所述目標(biāo)顯示信息。
10. —種目標(biāo)跟蹤方法，包括步驟- 使用至少兩個(gè)附著在所述目標(biāo)上的標(biāo)識(shí)物，所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物 中任一標(biāo)識(shí)物具有至少 一個(gè)形狀特征與其它標(biāo)識(shí)物不同；- 使用至少 一 個(gè)照相機(jī)用于產(chǎn)生 一 系列所述標(biāo)識(shí)物的影像；- 在所產(chǎn)生的一 系列影像中根據(jù)所述至少 一個(gè)形狀特征區(qū)分所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的跟蹤方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述標(biāo)識(shí)物 在所述一 系列影像中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲得目標(biāo)的 一 系列位置的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的跟蹤方法，所述目標(biāo)是由兩部分連接組 成，具有三個(gè)所述標(biāo)識(shí)物分別附著在目標(biāo)兩部分的端部和連接處，獲得目標(biāo)一 系列位置的步驟包括- 在一個(gè)初始位置校準(zhǔn)每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離；- 在所述的 一 系列影像中測(cè)量每?jī)蓚€(gè)標(biāo)識(shí)物之間的距離；- 根據(jù)相應(yīng)數(shù)學(xué)公式計(jì)算所述目標(biāo)兩部分的空間角度坐標(biāo)從而獲 得目標(biāo)的位置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12中任意一項(xiàng)所述的跟蹤方法，進(jìn)一步包 括根據(jù)所述一系列位置識(shí)別所述目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，所述識(shí)別包括從所述一系 列位置中濾除重復(fù)位置，震動(dòng)位置，和錯(cuò)誤位置的步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用所識(shí)別的目標(biāo) 運(yùn)動(dòng)同 一個(gè)運(yùn)動(dòng)才莫板相比較的步驟。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步包括顯示比較結(jié)果的 步驟以及根據(jù)比較結(jié)果向所述目標(biāo)顯示信息的步驟。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一個(gè)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)和方法，包括至少兩個(gè)附著在所述目標(biāo)上的標(biāo)識(shí)物，所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物中任一標(biāo)識(shí)物具有至少一個(gè)形狀特征與其它標(biāo)識(shí)物不同；至少一個(gè)照相機(jī)用于產(chǎn)生一系列所述標(biāo)識(shí)物的影像；以及一個(gè)第一模塊用于在所產(chǎn)生的一系列影像中根據(jù)所述至少一個(gè)形狀特征區(qū)分所述至少兩個(gè)標(biāo)識(shí)物。采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，可以有效地跟蹤目標(biāo)，進(jìn)而識(shí)別目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G06T7/20GK101582166SQ20081009913
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者D·P·凱利, 慧 劉, 劉運(yùn)強(qiáng), 嶸 宋, 進(jìn) 王 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司