快速亚像素激光点检测

我使用XNA构建了一个项目，在该项目中，我可以使用LCD投影仪和单色相机在墙上绘制“涂鸦”，该相机仅过滤手持激光点指针。我想使用任何数量的激光指示器 - 在这一点上并不真正在意区分它们。快速亚像素激光点检测

壁为10' ×10' ，并且摄像头只有640×480，所以我尝试所概述此处使用样条曲线以使用子像素测量：tpub.com

相机以120fps的运行（8所以我的问题都是找到亚像素激光点中心的最快方法。目前，我正在使用蛮力二维搜索在样条插值之前在图像上找到最亮的像素（0 - 254）。这种方法不是非常快，每个帧花费的时间比计算机长得多。

编辑：为了说明问题，最后我的相机数据由表示像素亮度的二维数组表示。

我想要做的是使用XNA着色器来为我压缩图像。这是实际的吗？据我所知，实际上没有办法在Pixel Shader中保留持久变量，例如运行总计，平均值等。

但是出于参数的原因，我们假设我使用蛮力发现了最亮的像素，然后使用texcoords将它们及其相邻像素的样条曲线存储到X个顶点中。那么使用HLSL来计算使用texcoords的样条曲线是否可行？

我也对我的XNA盒以外的建议持开放态度，不管是DX10/DX11，也可能是某种FPGA，等等。我只是没有太多关于如何以这种方式处理数据的经验。我想，如果他们可以在使用2节AA电池的Wii-Mote上做这样的事情，那么我可能会以错误的方式进行这样的尝试。

任何想法？

来源

2009-07-20 bufferz

什么是慢，做扫描或做样条插值之后？ – Nosredna 2009-07-20 14:24:11

样条插值到目前为止是它的最慢分量，取决于我用什么样的delta来评估样条。在这种情况下，我想要0.1px的精度。 – bufferz 2009-07-20 14:46:45

我应该补充说，如果我有20个激光器，那么样条计算会变得非常非常昂贵。 – bufferz 2009-07-20 14:48:23

如果你想要子像素的准确性，你正在处理一些非常复杂的数学。我认为this paper是需要考虑的事情。不幸的是，您必须付费才能使用该网站进行查看。如果您有权访问合适的图书馆，他们可能会为您抓住它。

原始帖子中的链接建议为每个轴进行1000次样条计算 - 它独立处理x和y，这对圆形图像是正确的，但如果图像是偏斜的椭圆，则会有点偏离。你可以使用以下方法来得到一个合理的估计：

X _Ç = SUM（X _ñ .F（X _ñ））/总和（F（X _ñ））

其中x _ç是均值，X _ñ是沿x轴和F（X _ñ）的一个点在点x _ñ的值。因此，对于这样的：

  * 
     * * 
     * * 
     * * 
     * * 
     * * 
     * * * 
    * * * * 
    * * * * 
* * * * * * 
------------------ 
2 3 4 5 6 7

给出：

总和（X _Ñ .F（X _Ñ））= 1 * 2 + 3 * 3 + 4 * 9 + 5×10 + 6 * 4 + 7 * 1个

总和（F（X _ñ））= 1 + 3 + 9 + 10 + 4 + 1

X _ç =28分之128= 4.57

并对y轴重复。

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2009-07-20 16:26:29 Skizz

如果通过暴力强制你的意思是独立地看每个像素，它基本上是唯一的方法。无论您想要如何处理图像，您都必须扫描所有图像像素。尽管您可能不需要查找最亮的像素，但可以按照颜色过滤图像（例如：如果使用红色激光）。这很容易使用HSV颜色编码的图像完成。如果您正在寻找更快的算法，请尝试OpenCV。它已经一次又一次地优化了图像处理，你可以在C＃中通过包装使用它：

[http://www.codeproject.com/KB/cs/Intel_OpenCV.aspx][1]

的OpenCV也可以帮助你轻松地找到点中心和跟踪每一个点。

您有使用120fps相机的原因吗？你知道人眼只能看到约30fps的权利？我猜这是为了追随非常快的激光运动......你可能想考虑把它降下来，因为120fps的实时处理将非常难以达到。

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2009-07-20 14:18:54

贯穿640 * 480字节寻找最高字节应在ms内运行。即使在慢速处理器上。无需采用着色器的路线。

我会建议优化你的循环。例如：这实在是很慢（因为它与每个数组查找乘法）：

byte highest=0; 
foundX=-1, foundY=-1; 
for(y=0; y<480; y++) 
{ 
    for(x=0; x<640; x++) 
    { 
     if(myBytes[x][y] > highest) 
     { 
      highest = myBytes[x][y]; 
      foundX = x; 
      foundY = y; 
     } 
    } 
}

这是更快：

byte [] myBytes = new byte[640*480]; 
//fill it with your image 

byte highest=0; 
int found=-1, foundX=-1, foundY=-1; 
int len = 640*480; 
for(i=0; i<len; i++) 
{ 
    if(myBytes[i] > highest) 
    { 
     highest = myBytes[i]; 
     found = i; 
    } 
} 
if(found!=-1) 
{ 
    foundX = i%640; 
    foundY = i/640; 
}

这是从我的头顶这么难过错误; ^）

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2009-07-20 14:23:30 Toad

蛮力是唯一真正的方法，但是你使用着色器的想法是好的 - 你会卸载CPU的蛮力检查，它只能查看少量的像素（大约每个核心1个）到GPU，这很可能有100多个哑核（管道）可以同时比较像素（你的算法可能需要修改一点，以配合1指令 - GPU的多核安排）。

我看到的最大问题是您是否可以将数据快速移动到GPU。

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2009-07-20 14:31:37 David

将相机轻微地对焦于中性样品并将其略微偏离。您可以快速扫描非0值的行。此外，如果您的位数是8位，并且一次选取4个字节，则可以更快地处理图像。正如其他人指出的，你可能会降低帧速率。如果您的保真度低于生成的图像，那么在高扫描速度下没有多少意义。

（轻微的失焦相机将帮助只是最亮的点，减少误报，如果你有一个繁忙的面......当然，假设你是不是拍摄光滑/平坦表面）

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2009-07-20 14:42:37

另一种优化方法考虑：如果你正在绘图，那么指针的当前位置可能会接近指针的最后位置。请记住帧之间指针的最后记录位置，并且只扫描靠近该位置的区域...表示1'x1'区域。只有在该区域未找到指针时，才应扫描整个表面。

很显然，在程序可以扫描的速度有多快，在摄像头“丢失”指针之前移动鼠标的速度有多快，并且必须转到缓慢的全图像扫描。一点实验可能会揭示最佳值。

很酷的项目，顺便说一下。

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2009-07-20 14:53:48

从黑色输出缓冲区开始。暂时忘记子像素。每帧，每个像素都这样做：

outbuff = max（outbuff，inbuff）;

当您完成图像时，对第三个“干净”缓冲区进行亚像素过滤。或者实时地做一个块或一行屏幕。优点：图形的实时“粗糙”视图，随时清理。

当您从粗略输出缓冲区转换为“干净”第三缓冲区时，您可以将粗糙清除为黑色。这可以让你永远保持绘画而不会放慢速度。

通过在“粗糙”顶部绘制“干净”，也许颜色略有不同，您将拥有两全其美的效果。

这与绘制程序所做的相似 - 如果绘制速度非常快，则会看到粗糙的版本，然后绘图程序会在图像有时间时“清理”图像。

对算法的一些评论：

我已经看到了很多作弊的在这个舞台上。我在上世纪的Sega Genesis仿真器上玩过Sonic。它有一些非常漂亮的算法，工作得很好，而且速度非常快。

您实际上可以获得一些优势，因为您可能知道点的亮度和半径。

你可能只是看看每个像素及其8个邻居，并让这9个像素根据它们的亮度来“投票”子像素在哪里。

其他的想法

当你控制激光指针，你的手是不是准确。尝试每隔10帧左右获取一次所有点，确定哪些光束是哪些光束（基于之前的运动，并考虑新点，关闭的激光以及已进入或离开视场的点），然后画一个高点分辨率曲线。不要担心输入中的子像素 - 只需将曲线绘制到高分辨率输出中即可。

使用通过所有控制点的Catmull-Rom样条曲线。

来源

2009-07-20 15:10:10 Nosredna

快速亚像素激光点检测

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