[發明專利]一種用于目標跟蹤系統的提高跟蹤精度的方法

有效

• 申請號: 201110387280.2
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102523382A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 付威威;徐川;王鄴;袁欣琪
• 申請（專利權）人: 蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/225;G02B17/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

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技術領域

本發明涉及目標跟蹤系統的方法，尤其涉及一種用于目標跟蹤系統的提高跟蹤精度的方法。

背景技術

隨著CCD以及CMOS技術的發展，數字相機的分辨率和采集速度都在穩步提升，目前，已經可以利用以上成像器件來進行目標跟蹤，例如，通過數字相機圖像采集系統跟蹤一目標在空間的運動軌跡，或者通過雙目視覺系統跟蹤目標在三維空間的運動軌跡，尤其是利用此類系統替代激光跟蹤儀等采用精密編碼器部件的跟蹤儀器，可以極大的降低系統成本，但是，數字相機的像元尺寸是不可能無限縮小的，而此類系統的跟蹤精度，歸根結底就是取決于CCD或CMOS等成像器件的分辨率，很多時候是分辨率足夠高的器件，其采集頻率不夠高，無法獲得足夠的點云數據，而采集頻率足夠高時，像元分辨率又會不足，同樣無法達到足夠的精度和速度，為了解決以上問題，一般采用亞像素處理的方法，通過數字圖像處理技術，對獲取的圖像進行合理處理，獲得目標點的高于像元分辨率的坐標精度，利用此種方法，一般可以有效的提高系統精度一個數量級，此種方法的有效性已經得到驗證，但即使采用了此項技術，依然無法達到類似激光跟蹤儀等儀器的跟蹤精度，因此，通過合理的方法進一步提高系統分辨力是一項很有意義的工作。

由上所述，成像器件的像元分辨率是不能無限提高的，而光學系統是可以根據需求來定制的，一般情況下，像面尺寸是和成像器件的尺寸相匹配的，物空間的目標物經過光學系統成像于CCD或CMOS光敏面上，由于光敏面的大小是一定的，對于固定焦距的系統來說，系統的物像空間放大率就是一定的，系統的整個視場一一對應的投影到相機像面上，實際上，對于特定的系統，我們只關心物空間中目標物的位置，此目標物一般情況下是很小的一個小球或者幾個點，這樣，在相機像面上，也就只有這幾個點是有效的，其余的部分都會被圖像處理技術直接忽略掉。

發明內容

本發明的目的就是提供一種用于目標跟蹤系統的提高跟蹤精度的方法，采用這種方法，來有效的提高系統的分辨力。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：一種用于目標跟蹤系統的提高跟蹤精度的方法，包括以下步驟：

步驟1）在目標跟蹤系統光闌后面、緊貼感光器件光敏面邊緣放置一平面反射鏡,并以同樣的方法在其兩側或四周都設置同樣的反射鏡，相當于在像面上安裝一個內部為反射面的方形筒狀內反射鏡，其筒的上端是系統光闌，下端緊貼像面，這樣就可以利用這種方式將更大視場區域的像全部成像到小視場區域；

步驟2）在光闌之前添加一個半透半反或者原系統波長透射、未使用波長反射的反射鏡，利用此光路將整個視場成像于另一個CCD像面上，

步驟3）根據像點在步驟2中提到的像面上的位置來確定像點處于哪個區域內；

步驟4）再將步驟3中確定的位置信息代入到原系統中，兩者數據相互配合，就可以解算出高精度的像點坐標信息。

本發明的原理為：在系統光闌后面放置一平面反射鏡，由簡單的鏡像原理可知，原本應該成像與反射鏡上側的像點，會被反射鏡反射到其下側，相當于將大角度視場的像點成像到了小角度視場的像點區域，這對于普通的成像系統來說，必然會造成像重疊，而對于只跟蹤一個目標點的系統來說，則不會出現這個情況，因為如果目標點被成像在大角度視場區域，由物象的一一對應關系，則它在其他區域必然無法成像，那么小角度視場區域就相當于是空白的，此時，完全可以利用此區域來成像，如果此種反射可以多次進行，例如在兩側或四周都設置同樣的反射鏡，相當于在CCD像面上安裝一個內部為反射面的方形筒狀內反射鏡，其筒的上端是系統光闌，下端緊貼CCD像面，這樣，我們就可以利用這種方式將更大視場區域的像全部成像到小視場區域，換句話說，我們可以利用同樣的感光器件和這種成像方式，不斷的擴展視場范圍，如果對同樣大小的物空間成像，隨著像面尺寸的增加，在保證光學系統分辨率的前提下，必然會帶來系統分辨能力的提升。增加一倍的像面尺寸，理論上精度就會提高一倍，以此類推，此種方式可以極大的提升系統精度。