CN106959109A - 一种用于动态对象的跟踪方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于动态对象的跟踪方法及装置。该方法包括：获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；以所述动态对象的当前位置为原点建立坐标系；在所述坐标系中，根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向。本发明提供的方法受外界环境因素干扰较小，可稳定地对动态对象进行跟踪。

Description

一种用于动态对象的跟踪方法及装置

技术领域

本发明涉及运动识别技术领域，尤其涉及一种用于动态对象的跟踪方法及装置。

背景技术

随着科技的不断发展，动态物体的识别和跟踪技术也得到了较大的发展。如在人机交互技术领域，通过识别人体某部位或其他目标对象如专用手柄或手套的不同运动状态以实现不同的操作。

目前的识别方式中，一般是通过摄像头实时获取目标对象的图像，对目标对象的特征进行提取，如颜色或形状等，根据提取的目标对象的特征进行处理进而识别目标对象，实现对目标对象的跟踪。

然而，通过摄像机获取图像来实现对目标对象跟踪的方式，对外界环境的要求比较高。如光线过强或光线过弱以及拍摄场景中其它物体的干扰，均会对图像的识别造成很大的干扰，导致识别准确率较低。

发明内容

本发明提供一种用于动态对象的跟踪方法及装置，以实现准确稳定地对动态对象进行跟踪。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于动态对象的跟踪方法，该方法包括：

获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；

以所述动态对象的当前位置为原点建立坐标系；

在所述坐标系中，根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于动态对象的跟踪装置，该装置包括：

参数获取单元，用于获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；

坐标建立单元，用于以所述动态对象的当前位置为原点建立坐标系；

跟踪单元，与所述参数获取单元和坐标建立单元相连，用于在所述坐标系中，根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向。

本发明通过获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；以动态对象的当前位置为原点建立坐标系；在坐标系中，根据运动参数确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向。可实时确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向，同时受外界环境因素干扰较小，稳定地对动态对象进行跟踪。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一中的一种用于动态对象的跟踪方法的流程图；

图2a是本发明实施例一中的动态对象运动的示意图；

图2b是本发明实施例一中的动态对象运动的示意图；

图3是本发明实施例二中的一种用于动态对象的跟踪方法的流程图；

图4是本发明实施例三中的一种用于动态对象的跟踪装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。另外还需要说明的是，为了便于说明，以下实施例中示出了与本发明相关的示例，这些示例仅作为说明本发明实施例的原理所用，并不作为对本发明实施例的限定，同时，这些示例的具体数值会根据不同的应用环境和装置或者组件的参数不同而不同。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种用于动态对象的跟踪方法的流程图，本实施例可适用于需对动态对象进行跟踪的情况，该方法可以由用于动态对象的跟踪装置来执行。参见图1，本实施例提供的方法具体包括如下步骤：

步骤110、获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数。

其中，动态对象可为各种需进行动态跟踪的对象，如手套、腰带或帽子等可穿戴设备，又如手机或平板等移动终端，本发明对此不做限定。

示例性的，运动参数可包括加速度、角速度和磁感应参数等参数。

获取运动参数的方式有很多，比如通过设置界面中运动参数的设置获得或通过如传感器等测量设备进行运动参数的测量获取等，本发明对此不做限定。

步骤120、以动态对象的当前位置为原点建立坐标系。

示例性的，动态对象为手机，则可以手机的重心为原点建立坐标系，在手机移动的过程中，坐标系始终以其重心为原点。

步骤130、在坐标系中，根据运动参数确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向。

在坐标系中，根据运动参数确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向，从而实时对动态对象进行跟踪。

图2a和图2b为本实施例提供的动态对象运动的示意图。参见图2a和图2b，若动态对象从图2a中水平位置，由静止状态沿x轴方向正方向匀加速并同时沿y轴旋转移动至图2b中位置。则根据获取的运动过程中的运动参数，即可确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向。如通过获取的加速度进行二次积分即可得到动态对象从当前位置运动到目标位置的位移，通过角速度的大小即可获得从当前位置运动到目标位置的旋转速度，根据初始位置和终止位置的磁感应参数可获得从初始位置运动到终止位置的指向方向。则图2中的动态对象前进的位移、旋转速度以及指向方向均可实时获得，进而实现对动态对象的跟踪。

优选的，还可通过加速度进行一次积分得到动态对象从当前位置运动到目标位置的速度以及通过角速度一次积分获得动态对象从当前位置运动到目标位置的旋转的角度等。

本发明实施例通过获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；以动态对象的当前位置为原点建立坐标系；在坐标系中，根据运动参数确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向。可实时确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向，同时受外界环境因素干扰较小，稳定地对动态对象进行跟踪。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种用于动态对象的跟踪方法的流程图，本实施例为在上述实施例的基础上进一步优化。本实施例提供的方法，具体包括如下步骤：

步骤210、获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数。

优选的，运动参数包括：加速度、角速度和磁感应参数。

步骤220、根据加速度确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移。

优选的，加速度由三轴加速度传感器获取。三轴加速度传感器是一种能够测量加速度的电子设备。三轴加速度传感器实时获取动态对象的移动过程中的加速度值，对获取的加速度值进行二次积分即可获得动态对象从当前位置运动到目标位置的位移。

优选的，根据S＝a*t2²/2-a*t1²/2确定位移，其中，S为位移，a为加速度，t2为在目标位置的时刻，t1为在当前位置的时刻。

动态对象从当前位置运动到目标位置，为从一个静止状态变为另一个静止状态的过程，则根据三轴加速度传感器可捕获两次相邻相对静止状态过程中的时间差，即动态对象从当前位置运动到目标位置的时间差。基于捕获的时间差对加速度值进行二次积分，即可获取到动态对象从当前位置运动到目标位置的位移，但是这种计算方式，计算速度较慢，导致位移误差较大。

根据微积分基本定理，若函数f(x)在[a,b]上连续，并且存在原函数F(x)，则：

根据上述公式，若加速度为a，位移为S，捕获的时间为t1和t2，则瞬时速度v＝at，根据ds＝vdt，可得，

因此，本实施例中采用S＝a*t2²/2-a*t1²/2以确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移，以提高运算速度，减少误差。

优选的，还可通过加速值进行一次积分还可确定动态对象从当前位置运动到目标位置的速度。

步骤230、根据角速度确定动态对象从当前位置运动到目标位置的旋转速度。

优选的，角速度由三轴角速度传感器获取。其中，陀螺仪为角速度测量装置。微机械陀螺仪具有低成本高精度的特点，其是通过两个方向的可移动电容板，径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动，横向的电容板测量由于横向科里奥利效应带来的电容变化。由于科里奥利力正比于角速度，所以由电容的变化可以计算出角速度。由此，得到动态对象从当前位置运动到目标位置的旋转速度。

优选的，还可通过角速度进行一次积分得到动态对象从当前位置运动到目标位置的旋转角度。

步骤240、根据磁感应参数确定动态对象与不同方位之间的夹角，得到动态对象从当前位置运动到目标位置的指向方向。

优选的，磁感应参数包括磁场强度，通过三轴磁力传感器获取。其中，磁力传感器又被称为地磁感应器。将三轴磁力传感器固定于动态对象上，地磁场在不同的方向上的磁通分布是不同的，三轴磁力传感器通过检测三个轴线上磁场强度的变化，可确定动态对象与东、南、西和北不同方位之间的夹角，得到动态对象的绝对方位。

由此，根据获取的动态对象在运动过程中磁感应参数可实时得到动态对象的绝对方位，则根据动态对象在当前位置的绝对方位以及在目标位置的绝对方位，可得到动态对象从当前位置运动到目标位置的指向方向。

优选的，还可根据三轴磁力传感器获取的磁感应参数，对三轴加速度传感器获取的加速度值以及三轴角速度传感器确定的角度进行修正，以减小加速度值的非线性变化及陀螺仪的零漂等误差。

步骤250、根据运动参数及动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向，确定动态对象的运动轨迹。

步骤260、若运动轨迹与预设轨迹一致，则执行与预设轨迹对应的预设操作。

优选的，实现对动态对象的跟踪后，根据获取的各运动参数以及动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向确定动态对象的运动轨迹，将确定的动态对象的运动轨迹与预设轨迹进行对比，对若动态对象的运动轨迹与预设轨迹一致，则执行与预设轨迹对应的预设操作。

示例性的，动态对象为手套，在手套中安装三轴加速度传感器、三轴角速度传感器以及三轴磁力传感器，当用户带上手套向左水平滑动时，则获取手套的运动参数中，可获取到手套的角速度为零，同时还可获取加速度和磁感应参数，根据加速度值可确定手套移动的位移，通过手套当前位置的磁感应参数和目标位置的磁感应参数可分别确定手套当前位置和目标位置的方位，进而确定目标位置相对当前位置为向左移动。由此，确定动态对象为向左平滑，进而可实现与向左平滑相应的操作，如实现页面的翻页操作等。

本发明实施例通过获取加速度、角速度和磁感应参数，实现根据加速度、角速度和磁感应参数确定动态对象从当前位置运动到目标位置的位移、旋转速度和指向方向，从而实现对动态对象的跟踪，进而可将动态对象运动过程中的运动参数以及从当前位置运动到目标位置的位移、旋转角度和指向方向确定动态对象的运动轨迹，实现根据动态对象的不同运动轨迹进行相应的操作。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种用于动态对象的跟踪装置，该装置可由软件和\或硬件构成。参见图4，该装置包括：参数获取单元310、坐标建立单元320和跟踪单元330。其中，

参数获取单元310，用于获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；

坐标建立单元320，用于以所述动态对象的当前位置为原点建立坐标系；

跟踪单元330，与所述参数获取单元和坐标建立单元相连，用于在所述坐标系中，根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向。

上述方案中，可选的是，所述参数获取单元包括：

加速度传感器，用于获取加速度；

角速度传感器，用于获取角速度；

磁力传感器，用于获取磁感应参数。

上述方案中，可选的是，所述跟踪单元具体用于：根据所述加速度确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移；根据所述角速度确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的旋转速度；以及，根据所述磁感应参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的指向方向。

上述方案中，可选的是，所述跟踪单元具体用于：

根据S＝a*t2²/2-a*t1²/2确定所述位移，其中，所述S为位移，a为加速度，t2为在目标位置的时刻，t1为在当前位置的时刻；以及，根据所述磁感应参数确定所述动态对象与不同方位之间的夹角，得到所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的指向方向。

上述方案中，可选的是，还包括轨迹比较模块，具体用于：

根据所述运动参数及所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向，确定动态对象的运动轨迹；

若所述运动轨迹与预设轨迹一致，则执行与所述预设轨迹对应的预设操作。

上述方案中，可选的是，所述用于动态对象的跟踪装置设置在所述动态对象上。

显然，本领域技术人员应该明白，上述装置可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例一和实施例二所提供的方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，包括上述方法所述的步骤。所述的存储介质，包括：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种用于动态对象的跟踪方法，其特征在于，包括：

获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；

以所述动态对象的当前位置为原点建立坐标系；

在所述坐标系中，根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向。

2.根据权利要求1所述的用于动态对象的跟踪方法，其特征在于，所述运动参数包括加速度、角速度和磁感应参数，所述根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向包括：

根据所述加速度确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移；

根据所述角速度确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的旋转速度；

根据所述磁感应参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的指向方向。

3.根据权利要求2所述的用于动态对象的跟踪方法，其特征在于，所述根据所述加速度确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移包括：

根据S＝a*t2²/2-a*t1²/2确定所述位移，其中，所述S为位移，a为加速度，t2为在目标位置的时刻，t1为在当前位置的时刻。

4.根据权利要求2所述的用于动态对象的跟踪方法，其特征在于，所述根据所述磁感应参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的指向方向包括：

根据所述磁感应参数确定所述动态对象与不同方位之间的夹角，得到所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的指向方向。

5.根据权利要求1所述的用于动态对象的跟踪方法，其特征在于，所述在所述坐标系中，根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向之后，还包括：

根据所述运动参数及所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向，确定所述动态对象的运动轨迹；

若所述运动轨迹与预设轨迹一致，则执行与所述预设轨迹对应的预设操作。

6.一种用于动态对象的跟踪装置，其特征在于，包括：

参数获取单元，用于获取动态对象从当前位置运动到目标位置的运动参数；

坐标建立单元，用于以所述动态对象的当前位置为原点建立坐标系；

跟踪单元，与所述参数获取单元和坐标建立单元相连，用于在所述坐标系中，根据所述运动参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向。

7.根据权利要求6所述的用于动态对象的跟踪装置，其特征在于，所述参数获取单元包括：

加速度传感器，用于获取加速度；

角速度传感器，用于获取角速度；

磁力传感器，用于获取磁感应参数。

相应的，所述跟踪单元具体用于：

根据所述加速度确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移；根据所述角速度确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的旋转速度；以及，根据所述磁感应参数确定所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的指向方向。

8.根据权利要求7所述的用于动态对象的跟踪装置，其特征在于，所述跟踪单元具体用于：根据S＝a*t2²/2-a*t1²/2确定所述位移，其中，所述S为位移，a为加速度，t2为在目标位置的时刻，t1为在当前位置的时刻；以及，根据所述磁感应参数确定所述动态对象与不同方位之间的夹角，得到所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的指向方向。

9.根据权利要求6所述的用于动态对象的跟踪装置，其特征在于，还包括轨迹比较模块，具体用于：

根据所述运动参数及所述动态对象从所述当前位置运动到所述目标位置的位移、旋转速度和指向方向，确定所述动态对象的运动轨迹；

若所述运动轨迹与预设轨迹一致，则执行与所述预设轨迹对应的预设操作。

10.根据权利要求9所述的用于动态对象的跟踪装置，其特征在于，所述用于动态对象的跟踪装置设置在所述动态对象上。