Procedimiento y dispositivo para la captura y seguimiento de objetos en el rango lumínico infrarrojo de forma que se elimine la información irrelevante del entorno y facilite al software la detección de los mismos que básicamente comprende la adquisición (11) del "frame" o fotograma obtenido por los elementos hardware (6) que a su vez comprenden una cámara;

un foco emisor de infrarrojos (1) y un filtro de luz visible (5), la segmentación (12) de dicho fotograma para facilitar la interpretación del posterior análisis de la imagen, independientemente de cuál sea la aplicación concreta para la que se defina el interfaz y la interpretación (13) de los datos obtenidos durante la segmentación (12), para enviar órdenes al sistema, y que será específica para cada aplicación de usuario.

Procedimiento para la captura y seguimiento de objetos y dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere, como el propio nombre indica, a un procedimiento y un dispositivo para la captura y seguimiento de objetos que de forma económica reduce la limitación que puede suponer el entorno, constituyendo un interfaz hombre - máquina versátil y adaptable a múltiples aplicaciones.

Concretamente, el dispositivo y procedimiento de la invención detecta, previa iluminación infrarroja, sólo los objetos en el rango lumínico infrarrojo para así eliminar la información irrelevante del entorno y facilitar al software la detección de los mismos.

Antecedentes de la invención

Actualmente existen numerosos interfaces gráficos de usuario a través de los cuales interactuar con un ordenador o similar. En ellos, el sistema es capaz de detectar la presencia y/o movimientos de una persona u objeto movido por una persona con el fin de trasladarlo al campo electrónico e interactuar con un programa o aplicación a través de, por ejemplo, una pantalla.

De esta forma, a partir de la información de la imagen obtenida por diferentes medios es posible realizar infinidad de tareas adaptadas para la interactuación entre el usuario y el sistema.

Para ello, los sistemas o dispositivos periféricos de interfaz gráfico hombre - máquina suelen incluir tanto dispositivos hardware como un software específico.

Dentro de estos sistemas son conocidos aquellos en los que las imágenes o "frames" son tomadas directamente por la cámara, por lo que el hardware necesario es simple y barato. Sin embargo, estos suelen presentar el inconveniente de que la cámara recibe demasiada información no útil o ruido, el cual puede confundir al programa, necesitándose complejos algoritmos y por lo tanto una elevada carga computacional.

Con el fin de disminuir dicha carga computacional en algunos sistemas se recurre a diseñar un entorno lo más controlado posible en donde el objeto a seguir se defina perfectamente, por ejemplo obligando a que el fondo sobre el cual se mueve el objeto sea de un color determinado, típicamente blanco o negro, y obligando a que dicho objeto sea, obviamente, de un color distinto al del fondo. Esta solución, sin embargo, limita mucho el campo de aplicación del sistema por ser demasiado rígido, invalidándolo para todas aquellas aplicaciones en las que es imposible que ésta se desarrolle en entornos controlados.

Existen también en el mercado controles remotos que utilizan una cámara para capturar imágenes, pero por un lado presentan el inconveniente de que necesitan un cable para poder enviar toda la información de la captura, lo que limita mucho los movimientos. Por el contrario, en aquellos casos en los que se utiliza la tecnología Bluetooth® la cantidad de información que puede enviarse está muy limitada debido al ancho de banda limitado de esta tecnología, por lo que únicamente se puede recoger información de unos pocos puntos.

Así pues en los dispositivos existentes hasta la fecha, y de cara a lograr unos mejores resultados en la captura y seguimiento de objetos, bien se filtran las imágenes obtenidas mediante software, lo cual eleva considerablemente la carga computacional y hace aumentar los errores del sistema al tener que procesar información demasiado compleja, o bien se utilizan dispositivos hardware sofisticados y potentes, lo que encarece notablemente el coste final del producto.

Un ejemplo conocido de estos primeros es el caso del producto comercialmente conocido como CamSpace®, de la empresa CamTrax Technologies, el cual presenta un interfaz hombre-máquina enfocado al mundo de los video-juegos. Dicho producto se basa en la utilización de una cámara web y una aplicación software encargada de realizar el análisis de seguimiento de objetos que se encuentran caracterizados mediante un color llamativo. Sin embargo, el uso de este tipo de interfaz presenta inconvenientes como por ejemplo el hecho de que debe operarse en un entorno controlado. Es decir, no puede haber en la escena bajo análisis ningún elemento con el mismo color llamativo al objeto que se desea seguir. Esto es debido a que al no realizar ningún filtrado de la información sensorial y analizar la imagen dentro del espectro de la luz visible, el software del sistema necesita ser más complejo, lo que redunda en una bajada en la fiabilidad y la robustez ante cambios de iluminación u otro tipo de ruidos ambiente.

Otro ejemplo existente para el seguimiento de objetos de interés es el del interfaz gráfico diseñado por investigador Johnny Chung Lee de la Universidad Carnegie Mellon, basado en el uso del popular mando de la consola Wii® de Nintendo conocido como WiiMote®. El Wiimote incorpora un conjunto de sensores, entre ellos una pequeña cámara. Delante de la cámara se ha añadido un filtro de luz infrarroja con el objeto de dejar pasar sólo este tipo de luz. La comunicación entre el mando WiiMote® y la consola o equipo procesador se realiza utilizando tecnología Bluetooth®. Sin embargo, con esta tecnología es inviable poder enviar una imagen al sistema de procesamiento encargado de interpretar los movimientos de los objetos de interés, por lo que dicho mando posee la importante limitación de poder enviar únicamente la posición relativa de los cuatro puntos más relevantes (con mayor intensidad de luz) de la imagen captada por la cámara incorporada en el mando al sistema encargado de movimiento. Con esta limitación únicamente se podrá realizan un análisis interpretativo con el movimiento relativo de cómo máximo esos cuatro puntos, limitando de esta manera el desarrollo de interfaces más complejas en las que puede ser necesario conocer más información, como por ejemplo un mayor número de puntos de interés, formas y/o tonalidades.

Así pues, actualmente, a la hora de determinar que dispositivo utilizar se debe elegir entre realizar un análisis de los frames o fotogramas en formato crudo (es decir, con toda la información proveniente de la luz visible, con la consiguiente "avalancha" de información), o bien realizar un filtrado para detectar sólo los puntos relevantes de la imagen de forma que por un lado la información sea fácilmente detectable y por otro se simplifique la complejidad del software de seguimiento, obteniendo así un sistema de seguimiento altamente fiable.

Sin embargo los sistemas actuales, aún teniendo esto en cuenta, necesitan de un hardware bien demasiado caro o bien ineficaz para propósitos generales cuya versatilidad les haga útiles para ser aplicados a multitud de tareas y de esa forma puedan tener un precio competitivo.

Descripción de la invención

El procedimiento y dispositivo para la captura y seguimiento de objetos descrito resuelve los inconvenientes antes mencionados, constituyendo un medio económico, versátil e independiente del entorno.

Concretamente, el dispositivo de la invención básicamente comprende una cámara convencional, tipo web o similar, un foco emisor de infrarrojos y un filtro de luz visible de tal forma que la cámara sólo captura los elementos visibles en el rango lumínico infrarrojo.

Por otro lado, el objeto a seguir se marca con un elemento reflectante a la luz infrarroja de forma que pueda ser captado por la cámara, facilitando al software la detección de los elementos que se deseen y eliminando todo aquello irrelevante para la captura.

Dentro de la interfaz de usuario se encuentra corriendo la aplicación software del sistema cuyo objetivo es, junto con otros elementos, el de interpretar la información obtenida de la cámara y dar como salida órdenes que permiten la interacción hombre - máquina.

De forma preferente, dicha aplicación software comprende:

- Una primera etapa de adquisición encargada de la captura del "frame" o fotograma y su procesamiento para su entrega a la siguiente etapa.

- Una segunda etapa de segmentación, entendiéndose este proceso como la división del fotograma en zonas disjuntas e indivisibles, de tal forma que facilita la interpretación del posterior análisis de la imagen, independientemente de cuál sea la aplicación concreta para la que se defina el interfaz; y

- Una tercera etapa de interpretación encargada de, como su propio nombre indica, interpretar los datos obtenidos durante el proceso de segmentación, para enviar órdenes al sistema, y que será específica para cada aplicación de...

1. Procedimiento para la captura y seguimiento de objetos en el rango lumínico infrarrojo caracterizado porque comprende las etapas de:

- Adquisición (11) del "frame" o fotograma y procesamiento para su para su entrega a la siguiente etapa; la cual a su vez comprende las etapas de: