一种基于边缘计算的主动红外交互目标追踪方法与流程

本发明涉及红外交互目标追踪，具体为一种基于边缘计算的主动红外交互目标追踪方法。

背景技术：

1、现有沉浸式投影展台、立面交互幕面及多材质非触摸交互界面中，常通过红外图像采集方式获取交互件在目标交互面上的作用位置，并将识别结果转换为对应的交互坐标，用于驱动光点反馈、内容切换或轨迹联动。相关方案通常以红外图像中的高响应区域作为交互目标识别基础，结合固定阈值分割、背景差分、区域连通提取或相邻帧位置比对等方式，判断当前是否存在交互目标，并进一步完成坐标映射输出。在静态背景、单一材质表面或投影内容变化较小的条件下，此类方式能够实现基本的交互检测与位置输出，因此已被应用于互动展示、教育演示及多媒体控制等场景。

2、但在实际展项运行过程中，目标交互面往往同时承载动态投影画面，且画面内容存在局部亮度突变、整体纹理变化、连续运动切换等情况；同时，目标交互面本身还可能具有覆膜、磨砂、弧面等不同表面特征，现场照明、局部反射及短时遮挡也会对红外观测结果产生影响。在这类条件下，现有方案中仅依据单帧红外高响应区域、固定背景口径或简单帧间差异进行识别的方式，容易将投影变化引起的局部响应波动与真实交互目标混同，或者在交互目标经过高亮边缘、纹理切换区及局部波动区域时出现候选区域漂移、中心位置偏移、坐标输出跳变等情况。特别是在交互目标连续移动过程中，如果前期背景口径不能随运行场景变化保持稳定约束，后续的目标确认与坐标输出就容易受到动态投影内容的持续干扰，进而影响交互反馈的连续性和稳定性。

3、因此，现有技术仍有必要解决这样一个更具针对性的问题：在动态投影画面持续变化、局部亮度波动及现场环境扰动并存的运行场景下，如何稳定区分真实主动红外交互目标与投影变化背景，并在此基础上保持交互目标追踪结果和坐标输出结果的连续性与稳定性。该问题并不在于单纯提高红外检测灵敏度，也不在于单独优化坐标映射精度，而在于如何在同一运行链路中兼顾背景参考建立、候选提取、连续确认、中心修正、映射约束及输出更新之间的衔接关系，从而减少投影动态内容对交互目标识别和后续坐标输出的影响。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于边缘计算的主动红外交互目标追踪方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于边缘计算的主动红外交互目标追踪方法，包括：

3、s1、采集目标交互面的红外参考帧及投影变化参考帧，划分局部响应单元，生成投影变化参考场；

4、s2、采集当前红外图像帧，按局部响应单元执行红外差异增强，形成主动红外交互候选记录；

5、s3、对主动红外交互候选记录按连续观察窗执行帧间位移校核、峰值稳定校核、背景反转校核，确认有效交互目标；

6、s4、提取有效交互目标的核心响应区及过渡响应区，生成质心修正量；

7、s5、依据质心修正量、投影变化参考场、预设映射矩阵，生成目标映射坐标；

8、s6、对目标映射坐标执行节律约束输出，生成结构化追踪结果，并按局部扰动变化更新投影变化参考场。

9、进一步的，s1包括：

10、在同一目标交互面、同一镜头安装位、同一曝光口径、同一增益口径、同一规则版本下采集红外参考帧和投影变化参考帧；

11、再基于目标交互面有效成像边界划分局部响应单元；

12、再针对各局部响应单元汇集红外参考帧观测结果形成基础红外响应下限和基础红外响应上限，并汇集投影变化参考帧观测结果形成响应波动下限和响应波动上限，以生成投影变化参考场。

13、进一步的，s2包括：

14、在同一镜头安装位、同一目标交互面、同一规则版本下连续采集当前红外图像帧；

15、再基于局部响应单元，在对应像素范围内排除无效成像边界外的观测部分，并将剩余当前红外观测值依次与由基础红外响应下限和基础红外响应上限确定的基础红外响应区间、由响应波动下限和响应波动上限确定的响应波动区间比对，保留红外变化部分作为候选形成对象；

16、再在同一局部响应单元内归并候选形成对象形成连续覆盖区域，并对连续覆盖区域按封闭候选形成口径核定，形成主动红外交互候选记录。

17、进一步的，s3包括：

18、按采集序号连续调取主动红外交互候选记录，并以当前主动红外交互候选记录所在采集序号为窗口终点形成连续观察窗；

19、在连续观察窗内先执行帧间位移校核，再执行峰值稳定校核，保留通过峰值稳定校核的连续观察窗终点对应候选记录进入背景反转校核。

20、进一步的，s3还包括：

21、对通过峰值稳定校核的连续观察窗终点对应候选记录执行背景反转校核；

22、当连续观察窗终点对应候选记录落入响应波动区间对应的边界位置变化范围且不能形成连续边界延续链时，标记为背景反转记录；

23、未标记为背景反转记录的连续观察窗终点对应候选记录作为有效交互目标确认对象。

24、进一步的，s4包括：

25、在同一目标交互面、同一镜头安装位、同一规则版本下，调取与有效交互目标对应的当前红外图像帧、有效目标边界位置、有效目标中心位置及对应局部响应单元编号；

26、再在对应局部响应单元编号所覆盖的像素范围内，提取与有效目标中心位置连续相连的高响应连续内部区域作为核心响应区，提取位于核心响应区外侧且与核心响应区连续相连并低于核心响应区对应区域的连续外围区域作为过渡响应区；

27、再由核心响应区边界包围范围的中心位置确定主定位中心，并依据过渡响应区相对于主定位中心的主要分布方向生成质心修正量。

28、进一步的，s5包括：

29、在有效目标中心位置基础上，按质心修正方向施加质心修正幅度，得到修正定位位置；

30、再确定修正定位位置所属的对应局部响应单元，并依据由投影变化参考场确定的该对应局部响应单元的稳定响应范围边界对修正定位位置执行映射前约束核定。

31、进一步的，s5还包括：

32、以经映射前约束核定后的修正定位位置作为唯一映射基准，调用与目标交互面编号匹配的预设映射矩阵记录，确定修正定位位置在输出坐标平面中的对应位置，生成目标映射坐标。

33、进一步的，s6包括：

34、以当前采集序号对应的目标映射坐标作为当前输出候选，并调取当前采集序号之前最近一次未转入待核查状态的当前输出位置作为前一有效输出位置；

35、当当前位置变化超过输出节律边界时，将当前输出位置限制在以前一有效输出位置为基准、以输出节律边界为外边界的允许输出范围内；

36、再生成结构化追踪结果，并按局部扰动变化更新投影变化参考场。

37、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

38、1、通过采集目标交互面的红外参考帧及投影变化参考帧并生成投影变化参考场，再对当前红外图像帧按局部响应单元执行红外差异增强，结合连续观察窗下的帧间位移校核、峰值稳定校核和背景反转校核，对主动红外交互目标进行连续确认，从而达到在投影画面持续变化、局部亮度波动和现场环境干扰并存的条件下，仍能将真实主动红外交互目标与投影变化背景有效区分，降低误识别和漏识别，解决现有技术中交互目标易受投影动态内容干扰、导致追踪结果不稳定的技术问题。

39、2、通过提取有效交互目标的核心响应区及过渡响应区生成质心修正量，并结合投影变化参考场和预设映射矩阵生成目标映射坐标，再对目标映射坐标执行节律约束输出并按局部扰动变化更新投影变化参考场，从而达到提高交互落点映射的连续性、平滑性和场景适应性，使输出结果在目标移动、边缘扰动和局部环境变化条件下仍保持稳定可追溯。