CN106855752A - 激光笔自动化控制平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光笔自动化控制平台，包括DSP处理芯片、红外激光笔、电机设备和电机驱动设备，DSP处理芯片将驱动控制信号发送给电机驱动设备以便于电机驱动设备驱动电机设备，红外激光笔在电机设备的控制下调整其水平角度和俯仰角度。通过本发明，能够实现对激光笔的智能化控制。

Description

激光笔自动化控制平台

技术领域

本发明涉及激光笔领域，尤其涉及一种激光笔自动化控制平台。

背景技术

为了检测未被授权非法传播的数字多媒体视频，水印技术已经被普遍的研究并应用广泛。在制作电影或者电影投射阶段，可以采取在电影里植入使人眼看不到“图案”信息的方法。如果这些电影被摄像机偷拍记录，这个嵌入的图谱可以被提取出来而识别盗版的源头。

一些行业领导者为了识别和追踪盗版电影，提出了通过编码反盗版(CAP)的方法，即往电影里增加水印。第一个编码反盗版是被Kodak设计的，随后Deluxe Laboratories对其进行改善。Philips在2006年也提出了一个名叫CineFence的标识***。然而，水印技术只是一种被动的措施，他不能消除和阻止摄像偷拍。另一方面，相机干扰技术旨在通过严重破坏的电影视觉质量来消除摄像偷拍，同时要使这些干扰信号不会影响影院的观众。

早期大量的相机干扰方法主要利用了成像传感器响应红外线的原理。为了干扰移动摄像机以及在拍摄的画面中生成亮光，红外发射源被安装在电影院内。除了那些发射器等额外的成本费和日常操作费用，这种方案可以通过在镜头上附上适当的过滤器。但这种方式很容易因为偷拍者的选择而被规避。

因此，需要一种新的偷拍行为检测报警方案，对观众席图像进行电子分析，对现场演出环境进行电子分析，并基于两种分析结果进行偷拍者判断，另外，还基于偷拍者的位置信息对偷拍者进行提醒，从而实现演出现场偷拍者的定向检测和定向警告。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种激光笔自动化控制平台，在现场设置观众席图像采集设备完成对观众席图像的提取，引入各种图像处理设备和图像分析设备判断观众席图像中是否存在可疑的偷拍者，在存在可疑的偷拍者的情况下，提取出可疑的偷拍者所在座位的编号，随后还在现场对环境参数或当前演出内容进行实时检测，以根据可疑的偷拍者的信息和现场检测结果确定真正偷拍者。

根据本发明的一方面，提供了一种激光笔自动化控制平台，所述平台包括DSP处理芯片、红外激光笔、电机设备和电机驱动设备，DSP处理芯片将驱动控制信号发送给电机驱动设备以便于电机驱动设备驱动电机设备，红外激光笔在电机设备的控制下调整其水平角度和俯仰角度。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中，包括：计时器，设置在剧场的后台控制室内，用于提供计时信号；环境亮度传感设备，设置在剧场房顶中央位置，用于感应剧场内部环境的实时亮度以作为实时环境亮度输出；人脸亮度检测设备，设置在剧场的后台控制室内，通过网络与人脸子图像提取设备连接以接收每一个人脸子图像和其对应的座位编号，用于基于每一个人脸子图像的各个像素的灰度值计算每一个人脸子图像的图像亮度以作为实时人脸亮度输出；亮度背离检测设备，设置在剧场的后台控制室内，分别与计时器、环境亮度检测设备和人脸亮度检测设备连接，用于接收实时环境亮度以及接收每一个人脸子图像的实时人脸亮度，针对每一个人脸子图像，当其实时人脸亮度与实时环境亮度背离的时间达到预设时间长度阈值时，将人脸子图像对应的座位编号作为目标座位编号输出；DSP处理芯片，设置在剧场的后台控制室内，与亮度背离检测设备连接，用于基于目标座位编号发出包括目标座位编号的驱动控制信号；电机驱动设备，设置在剧场的后台控制室内，分别与DSP处理芯片和电机设备连接，用于接收DSP处理芯片发来的驱动控制信号，并对驱动控制信号进行解析以确定目标座位编号，基于目标座位编号计算目标水平角度和目标俯仰角度；电机设备，设置在剧场舞台正上方的房顶位置，分别与电机驱动设备和红外激光笔连接，包括水平驱动电机和垂直驱动电机，水平驱动电机用于将红外激光笔的水平角度调整到目标水平角度，垂直驱动电机用于将红外激光笔的俯仰角度调整到目标俯仰角度；其中，电机设备在水平驱动电机和垂直驱动电机都调整完毕后发出激光打开信号；红外激光笔，设置在剧场舞台正上方的房顶位置，分别与DSP处理芯片和电机设备连接，包括电池、激光发射开关和激光发射器，电池用于为红外激光笔的激光发射提供电力供应，激光发射开关在接收到驱动控制信号后且接收到激光打开信号时切换到打开状态，激光发射器包括泵浦二极管，用于在激光发射开关打开的情况下发射波长为671纳米的激光信号；CMOS传感设备，设置在剧场房顶中央位置，用于对剧场舞台对面的观众席进行图像采集以输出观众席图像；大数据处理***，通过网络与CMOS传感设备连接，用于接收观众席图像并对观众席图像进行处理，大数据处理***包括：灰度化处理设备，与CMOS传感设备网络连接，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元用于接收观众席图像，提取出观众席图像中每一个像素点的R通道像素值、G通道像素值和B通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了R通道加权值、G通道加权值和B通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对观众席图像中每一个像素点，将R通道像素值与R通道加权值的乘积、G通道像素值与G通道加权值的乘积以及B通道像素值与B通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于观众席图像中各个像素点的灰度值获得观众席图像对应的灰度化图像；其中，R通道加权值取值为0.298839，G通道加权值取值为0.586811，B通道加权值取值为0.114350；直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号；阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出；二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像；中值滤波设备，与图像平衡处理设备连接，用于接收平滑图像，对平滑图像的像素点的灰度值进行分析以确定每一个噪声分布区域的分布半径，基于各个噪声分布区域的分布半径中的最大值确定进行中值滤波的滤波像素块尺寸，采用确定的滤波像素块尺寸对平滑图像进行中值滤波处理以获得滤波图像；人脸子图像提取设备，与中值滤波设备连接以获得滤波图像，将滤波图像与预先存储的人脸轮廓图案进行匹配以检测并分割出滤波图像中的各个人脸子图像，针对每一个人脸子图像，针对其在滤波图像中的位置确定针对的人脸子图像对应的座位编号；其中，针对的人脸子图像对应的座位编号为人脸子图像对应的观众所在的剧场座位编号；其中，红外激光笔还包括遥控接收器，用于接收远端发来的激光打开遥控信号和激光关闭遥控信号；其中，人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度背离的确定方式如下：当人脸子图像的实时人脸亮度大于实时环境亮度时，确定人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度背离，当人脸子图像的实时人脸亮度小于等于实时环境亮度时，确定人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度非背离。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中,还包括：灰度化处理设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成灰度化处理设备的操作。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中,还包括：直方图分布检测设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成直方图分布检测设备的操作。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中,还包括：阈值选择设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成阈值选择设备的操作。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中,还包括：二值化处理设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成二值化处理设备的操作。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中,还包括：图像平滑处理设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成图像平滑处理设备的操作。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中,还包括：中值滤波设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成中值滤波设备的操作。

更具体地，在所述激光笔自动化控制平台中,还包括：人脸子图像提取设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成人脸子图像提取设备的操作。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的激光笔自动化控制平台的结构方框图。

附图标记：1 DSP处理芯片；2 红外激光笔；3 电机设备；4 电机驱动设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的激光笔自动化控制平台的实施方案进行详细说明。

人工防偷拍的方式存在内在的弊端：首先，如果观众席面积较大，则需要安排很多工作人员进行现场监视，这意味着需要大量的人工成本；其次，工作人员肉眼扫描的方式效率低下，而且人工监视的方式容易发生因为倦怠而放过某些角落位置的偷拍者；最后，在观众附近设置工作人员的方式给正常观看演出的观众带来不适，影响了他们欣赏演出的心情。

由此可见，人工防偷拍的方式具有先天的不足，为了克服上述弊端，降低防偷拍的运营成本，提高防偷拍的工作效率，运营方一直在寻找电子防偷拍的方式进行现场监控，电子防偷拍有两种发展方向，一种是在观众手持的移动终端上做文章，在移动终端拍摄时自动检测偷拍行为，但是这种方式可能因为偷拍者对移动终端的选择而被规避，另一种是在偷拍现场安置电子干扰设备，这种方式可以避免偷拍者的规避。

现有的防偷拍的电子干扰设备是，将一种红外线装置安置在幕布或舞台的背面，红外线装置发出人眼不可见的红外线，如果偷拍者在进行移动终端或摄像机拍摄，则红外线将干扰偷拍者的摄像机成像，导致偷拍者获得的影像或图像质量低下，无法在市场上销售以及在网络上传播，从而有效维护版权利益。

但是，这种方式需要一直发射红外线，而且红外线的发射是大范围的，需要从各个位置都发射红外线，成本较高且可行性差。因此现场的电子防偷拍设备还需要寻找其他的突破方向。

为此，本发明提出了一种激光笔自动化控制平台，能够通过对现场观众席中观众的行为检测以及通过对现场环境的参数提取来确定现场观众席中是否存在偷拍者，并能够及时对偷拍者所在的位置进行定位，以便于采取相应的定向警告措施，提醒偷拍者放弃偷拍行为。

图1为根据本发明实施方案示出的激光笔自动化控制平台的结构方框图，所述平台包括DSP处理芯片、红外激光笔、电机设备和电机驱动设备，DSP处理芯片将驱动控制信号发送给电机驱动设备以便于电机驱动设备驱动电机设备，红外激光笔在电机设备的控制下调整其水平角度和俯仰角度。

接着，继续对本发明的激光笔自动化控制平台的具体结构进行进一步的说明。

所述平台包括：计时器，设置在剧场的后台控制室内，用于提供计时信号；环境亮度传感设备，设置在剧场房顶中央位置，用于感应剧场内部环境的实时亮度以作为实时环境亮度输出。

所述平台包括：人脸亮度检测设备，设置在剧场的后台控制室内，通过网络与人脸子图像提取设备连接以接收每一个人脸子图像和其对应的座位编号，用于基于每一个人脸子图像的各个像素的灰度值计算每一个人脸子图像的图像亮度以作为实时人脸亮度输出。

所述平台包括：亮度背离检测设备，设置在剧场的后台控制室内，分别与计时器、环境亮度检测设备和人脸亮度检测设备连接，用于接收实时环境亮度以及接收每一个人脸子图像的实时人脸亮度，针对每一个人脸子图像，当其实时人脸亮度与实时环境亮度背离的时间达到预设时间长度阈值时，将人脸子图像对应的座位编号作为目标座位编号输出。

所述平台包括：DSP处理芯片，设置在剧场的后台控制室内，与亮度背离检测设备连接，用于基于目标座位编号发出包括目标座位编号的驱动控制信号。

所述平台包括：电机驱动设备，设置在剧场的后台控制室内，分别与DSP处理芯片和电机设备连接，用于接收DSP处理芯片发来的驱动控制信号，并对驱动控制信号进行解析以确定目标座位编号，基于目标座位编号计算目标水平角度和目标俯仰角度；电机设备，设置在剧场舞台正上方的房顶位置，分别与电机驱动设备和红外激光笔连接，包括水平驱动电机和垂直驱动电机，水平驱动电机用于将红外激光笔的水平角度调整到目标水平角度，垂直驱动电机用于将红外激光笔的俯仰角度调整到目标俯仰角度；其中，电机设备在水平驱动电机和垂直驱动电机都调整完毕后发出激光打开信号。

所述平台包括：红外激光笔，设置在剧场舞台正上方的房顶位置，分别与DSP处理芯片和电机设备连接，包括电池、激光发射开关和激光发射器，电池用于为红外激光笔的激光发射提供电力供应，激光发射开关在接收到驱动控制信号后且接收到激光打开信号时切换到打开状态，激光发射器包括泵浦二极管，用于在激光发射开关打开的情况下发射波长为671纳米的激光信号。

所述平台包括：CMOS传感设备，设置在剧场房顶中央位置，用于对剧场舞台对面的观众席进行图像采集以输出观众席图像。

所述平台包括：大数据处理***，通过网络与CMOS传感设备连接，用于接收观众席图像并对观众席图像进行处理。

大数据处理***包括：灰度化处理设备，与CMOS传感设备网络连接，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元用于接收观众席图像，提取出观众席图像中每一个像素点的R通道像素值、G通道像素值和B通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了R通道加权值、G通道加权值和B通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对观众席图像中每一个像素点，将R通道像素值与R通道加权值的乘积、G通道像素值与G通道加权值的乘积以及B通道像素值与B通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于观众席图像中各个像素点的灰度值获得观众席图像对应的灰度化图像；其中，R通道加权值取值为0.298839，G通道加权值取值为0.586811，B通道加权值取值为0.114350。

大数据处理***包括：直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号。

大数据处理***包括：阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出。

大数据处理***包括：二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像。

大数据处理***包括：图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像。

大数据处理***包括：中值滤波设备，与图像平衡处理设备连接，用于接收平滑图像，对平滑图像的像素点的灰度值进行分析以确定每一个噪声分布区域的分布半径，基于各个噪声分布区域的分布半径中的最大值确定进行中值滤波的滤波像素块尺寸，采用确定的滤波像素块尺寸对平滑图像进行中值滤波处理以获得滤波图像。

大数据处理***包括：人脸子图像提取设备，与中值滤波设备连接以获得滤波图像，将滤波图像与预先存储的人脸轮廓图案进行匹配以检测并分割出滤波图像中的各个人脸子图像，针对每一个人脸子图像，针对其在滤波图像中的位置确定针对的人脸子图像对应的座位编号；其中，针对的人脸子图像对应的座位编号为人脸子图像对应的观众所在的剧场座位编号。

其中，红外激光笔还包括遥控接收器，用于接收远端发来的激光打开遥控信号和激光关闭遥控信号。

其中，人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度背离的确定方式如下：当人脸子图像的实时人脸亮度大于实时环境亮度时，确定人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度背离，当人脸子图像的实时人脸亮度小于等于实时环境亮度时，确定人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度非背离。

可选地，在所述平台中：灰度化处理设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成灰度化处理设备的操作；方图分布检测设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成直方图分布检测设备的操作；阈值选择设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成阈值选择设备的操作；二值化处理设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成二值化处理设备的操作；图像平滑处理设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成图像平滑处理设备的操作；中值滤波设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成中值滤波设备的操作；人脸子图像提取设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成人脸子图像提取设备的操作。

另外，DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；(5)快速的中断处理和硬件I/O支持；(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；(7)可以并行执行多个操作；(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

采用本发明的激光笔自动化控制平台，针对现有技术无法为演出的偷拍提供有效的电子检测的技术问题，通过采用有针对性的、高精度的一系列图像处理设备和图像分析设备对观众席的观众状态进行分析，还通过对演出现场的环境进行分析，在上述分析的基础上，对观众席中盗拍者的行为进行准确检测和位置识别，最终采取警告机制对偷拍者进行电子提醒，从而有效地打击在演出现场的偷拍犯罪行为。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种激光笔自动化控制平台，所述平台包括DSP处理芯片、红外激光笔、电机设备和电机驱动设备，DSP处理芯片将驱动控制信号发送给电机驱动设备以便于电机驱动设备驱动电机设备，红外激光笔在电机设备的控制下调整其水平角度和俯仰角度。

2.如权利要求1所述的激光笔自动化控制平台，其特征在于，所述平台包括：

计时器，设置在剧场的后台控制室内，用于提供计时信号；

环境亮度传感设备，设置在剧场房顶中央位置，用于感应剧场内部环境的实时亮度以作为实时环境亮度输出；

人脸亮度检测设备，设置在剧场的后台控制室内，通过网络与人脸子图像提取设备连接以接收每一个人脸子图像和其对应的座位编号，用于基于每一个人脸子图像的各个像素的灰度值计算每一个人脸子图像的图像亮度以作为实时人脸亮度输出；

亮度背离检测设备，设置在剧场的后台控制室内，分别与计时器、环境亮度检测设备和人脸亮度检测设备连接，用于接收实时环境亮度以及接收每一个人脸子图像的实时人脸亮度，针对每一个人脸子图像，当其实时人脸亮度与实时环境亮度背离的时间达到预设时间长度阈值时，将人脸子图像对应的座位编号作为目标座位编号输出；

DSP处理芯片，设置在剧场的后台控制室内，与亮度背离检测设备连接，用于基于目标座位编号发出包括目标座位编号的驱动控制信号；

电机驱动设备，设置在剧场的后台控制室内，分别与DSP处理芯片和电机设备连接，用于接收DSP处理芯片发来的驱动控制信号，并对驱动控制信号进行解析以确定目标座位编号，基于目标座位编号计算目标水平角度和目标俯仰角度；

电机设备，设置在剧场舞台正上方的房顶位置，分别与电机驱动设备和红外激光笔连接，包括水平驱动电机和垂直驱动电机，水平驱动电机用于将红外激光笔的水平角度调整到目标水平角度，垂直驱动电机用于将红外激光笔的俯仰角度调整到目标俯仰角度；其中，电机设备在水平驱动电机和垂直驱动电机都调整完毕后发出激光打开信号；

红外激光笔，设置在剧场舞台正上方的房顶位置，分别与DSP处理芯片和电机设备连接，包括电池、激光发射开关和激光发射器，电池用于为红外激光笔的激光发射提供电力供应，激光发射开关在接收到驱动控制信号后且接收到激光打开信号时切换到打开状态，激光发射器包括泵浦二极管，用于在激光发射开关打开的情况下发射波长为671纳米的激光信号；

CMOS传感设备，设置在剧场房顶中央位置，用于对剧场舞台对面的观众席进行图像采集以输出观众席图像；

大数据处理***，通过网络与CMOS传感设备连接，用于接收观众席图像并对观众席图像进行处理，大数据处理***包括：

灰度化处理设备，与CMOS传感设备网络连接，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元用于接收观众席图像，提取出观众席图像中每一个像素点的R通道像素值、G通道像素值和B通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了R通道加权值、G通道加权值和B通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对观众席图像中每一个像素点，将R通道像素值与R通道加权值的乘积、G通道像素值与G通道加权值的乘积以及B通道像素值与B通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于观众席图像中各个像素点的灰度值获得观众席图像对应的灰度化图像；其中，R通道加权值取值为0.298839，G通道加权值取值为0.586811，B通道加权值取值为0.114350；

直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号；

阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出；

二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；

图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像；

中值滤波设备，与图像平衡处理设备连接，用于接收平滑图像，对平滑图像的像素点的灰度值进行分析以确定每一个噪声分布区域的分布半径，基于各个噪声分布区域的分布半径中的最大值确定进行中值滤波的滤波像素块尺寸，采用确定的滤波像素块尺寸对平滑图像进行中值滤波处理以获得滤波图像；

人脸子图像提取设备，与中值滤波设备连接以获得滤波图像，将滤波图像与预先存储的人脸轮廓图案进行匹配以检测并分割出滤波图像中的各个人脸子图像，针对每一个人脸子图像，针对其在滤波图像中的位置确定针对的人脸子图像对应的座位编号；其中，针对的人脸子图像对应的座位编号为人脸子图像对应的观众所在的剧场座位编号；

其中，红外激光笔还包括遥控接收器，用于接收远端发来的激光打开遥控信号和激光关闭遥控信号；

其中，人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度背离的确定方式如下：当人脸子图像的实时人脸亮度大于实时环境亮度时，确定人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度背离，当人脸子图像的实时人脸亮度小于等于实时环境亮度时，确定人脸子图像的实时人脸亮度与实时环境亮度非背离；

灰度化处理设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成灰度化处理设备的操作；

直方图分布检测设备由多个相同的处理子设备组成，多个相同的处理子设备用于并行操作，以共同完成直方图分布检测设备的操作。