紅外攝像機感應系統(tǒng)包含采集卡,攝像機,濾光片,紅外燈,激光頭,紅外激光筆。
1、采集卡
采集卡主要是捕獲外界光電、視頻、音頻等模擬信號并將其數(shù)字化導入計算機進行數(shù)字處理的設(shè)備,主要有圖像采集卡、視頻采集卡、音頻采集卡(比如聲卡)、數(shù)據(jù)采集卡等。我們用到的是圖像采集卡,即把攝像機捕捉到的模擬信號轉(zhuǎn)化成計算機能識別的數(shù)字圖像。數(shù)字圖像就是指比如640*480 的像素,每個像素由R,G,B 三基色組成。也就是說攝像機不能直接把模擬信號轉(zhuǎn)遞給計算機,必須通過采集卡數(shù)據(jù)才能到計算機,編寫程序時主要是要和采集卡的對接,而和攝像機沒有什么直接關(guān)系。地面互動時對攝像機分辨率要求不高,一般640*480即可,因為檢測的是人體,相應于整體圖像來說,還是很大的。所以一般的攝像機分辨率在互動時就夠用了。
我們更關(guān)心的是攝像機的鏡頭計算,即安裝多高,能捕捉多大面積,這和投影機的鏡頭有些類似,但計算方法又有差別。
一般場合的應用,可選擇可變焦鏡頭,從2.8mm到12mm,銷頭有三個圈可以轉(zhuǎn)動,最靠近相機的是清晰度調(diào)節(jié),中間的是進光亮調(diào)節(jié),最外面的是大小調(diào)節(jié)),先調(diào)最外面的捕捉大小,再調(diào)清晰度,最后調(diào)進光亮。我們一般把捕捉大小調(diào)節(jié)為比顯示介質(zhì)略大一點,然后四個點移動到顯示介質(zhì)的四點頂點,讓它們重疊。但如果碰到超短焦投影機,就不能用常規(guī)的2.8mm到12mm的鏡頭了,得選用魚眼鏡頭,即在很短的距離可以捕捉比較大的畫面。
2、攝像機
攝像機主要分為三種: USB 攝像機,網(wǎng)絡(luò)攝像機和模擬攝像機,前兩個屬于數(shù)字攝像機,如上所講,解碼芯片做了在攝像機上面,而模擬攝像機的解碼工作是由采集卡完成的。那為什么我們通常用的都是要加采集卡的模擬攝像機呢?一是因為我們行業(yè)中應用的都是黑白攝像機,,購買模擬攝像機時,黑白和彩色是分開的,而USB攝像機一般都是彩色的(也有黑白的);二是因為USB線如果太長會不穩(wěn)定,但BNC線(模擬攝像機和采集卡之間的連接線)理論上可以到500米。由于網(wǎng)絡(luò)攝像機要占用電腦的網(wǎng)口(而電腦網(wǎng)口一般用于組成局域網(wǎng))且網(wǎng)線最長也就100米左右。
3、濾光片
濾光片主要是用于過濾掉可見光,即投影機,LED屏或屏體發(fā)出的可見光。為什么要過濾掉這些光呢?因為當互動時,如果攝像機能看到顯示介質(zhì)的光,那麻煩就大了。我們用背景差法和幀差法檢測到進入?yún)^(qū)域的人或運行的物體,攝像機感應到了后,會在相應的位置作互動觸發(fā),觸發(fā)后,顯示介質(zhì)上的畫面也會動,此時攝像機也會檢測到此動作,會在畫面動的位置再繼續(xù)觸發(fā),這個過程會無止境的動下去。在外界看來,互動畫面會亂動。所以必須用濾光片把顯示介質(zhì)的光濾掉,即我們在加了濾光片的攝像機中看不到顯示介質(zhì)的畫面。
濾光片只能安裝在黑白攝像機上,因為彩色攝像機為了讓彩色畫面不受紅外的影響,會在成像的芯片前面安裝一層過濾紅外的薄膜,如果再加濾光片,圖像就變黑了,什么都看不到。加紅外燈也沒用,因為那層薄膜就是用于過濾掉紅外光的。網(wǎng)絡(luò)彩色攝像機可以選擇白天和夜晚兩種模型,即彩色和黑白在選擇黑白后,會聽到攝像機有一聲“咔嚓”的聲音,就是把這種薄膜從成像芯片前面移除掉了,從而變成黑白模式了。所以網(wǎng)絡(luò)攝像機的黑白模式也可以用于我們的互動檢測。
過濾投影機的濾光片一般用850nm的,濾光片可以貼在鏡頭前面,也可以加在鏡頭和攝像機中間。一般加在鏡頭和攝像機中間,不容易掉落。但要過濾掉LED屏的光或屏體的光,必須用950nm的濾光片。把安裝850nm濾光片的相機對著LED屏,會把屏上的東西看的清清楚楚,所以必須用950nm濾光片。950nm 濾光片一般用于單反相機,會比較大,所以需用玻璃刀切成小片后加入攝像機中。
4、紅外燈
在黑白攝像機安裝濾光片后,如果光線比較暗,那攝像機看到的幾乎是全黑的,紅外燈主要用于補光,加上紅外燈后,攝像機的像會變的明亮。紅外燈的一個參數(shù)比較重要,就是發(fā)散角度,有30度、60度、90度、120度等,在做地面互動層高不太高的情況下,一般選擇120度或更大的角度,角度越大,發(fā)散越廣,紅外光越均勻,但如果層高很高,投影機都要用到長焦鏡的情況下(攝像機也得選擇相對應的長焦鏡頭),一定要選擇小角度的紅外燈。
攝像機圖像紅外光越均勻越好,原因是進行人體或運行檢測時,背景差法會選擇一個閾值,此閾值對一幀圖像的所有位置是一樣的,如果圖像不均勻,那選擇一個一樣的閾值就不太正確了。對于像面地互動這種粗一點的檢測,紅外光不均勻還不太嚴重,用紅外攝機作多點觸摸時,對紅外光均勻的要求更加嚴格。
5、激光頭
激光頭也稱一字激光頭,一般發(fā)射角度為90度到120度,會打出來一層很薄的扇形光,形成一條肉眼看不到的線,它發(fā)射出來的紅外面鋪滿整個屏幕,這個激光紅外面的厚度大約為2mm,當手指等物體貼近時,激光紅外面形成點,紅外攝像機被捕到這些亮點,把點的坐標傳遞給計算機。激光頭和攝像機配合后就不需要紅外燈了,通常用于多點觸摸等需要精確捕捉的情況。
6、紅外激光筆
在電子沙盤或其它一些展項中,用激光筆代替人手指進行點擊操作。紅外激光筆會發(fā)出來一束很強的紅外光,紅外攝像機里面會看到一個非常亮的白點,背景差的閾值可以設(shè)置的很高,此點很容易檢測到。
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