[發明專利]一種基于隱形組合路標的光學定位追蹤系統及方法

有效

• 申請號: 201610165554.6
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN107218886B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 鄭曉萌
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

1.一種基于組合路標的光學定位追蹤系統，其特征在于：包含組合路標，圖像采集模塊，圖像處理模塊，其中組合路標由可見光標記和紅外標記組成，圖像采集模塊能夠獲取紅外標記的紅外圖像和可見光標記的可見光圖像；圖像處理模塊，用于對圖像采集模塊所捕獲的圖像進行解碼，并計算出圖像采集模塊在空間中六自由度的姿態信息；

將可見光標記和紅外標記進行組合編碼，具體編碼方法如下：每個組合路標包含一定數目的紅外標記，將紅外標記以特定的，容易識別的拓撲形狀進行部署，并且在每個紅外標記的周圍布設某種顏色的可見光標記，每種顏色都會映射為一個具體數值，將紅外標記周圍的顏色所對應的數值作為該紅外標記的特征值，組合路標內所有紅外標記按照規定順序排列，并依據該排列將組內所有紅外標記的特征值組合在一起，形成一個數值，此數值即為該組合路標對應的編碼；

對圖像采集模塊所捕獲的圖像進行解碼的具體過程為：

從紅外圖像中識別出每個紅外標記；

將紅外標記劃分為不同的組，每組紅外標記屬于同一組合路標，去掉噪聲；

確定每組紅外標記的排列順序；

將每個紅外標記在紅外圖像中的坐標，映射到可見光圖像中，找到紅外標記在可見光圖像中的位置；

依據這個位置確定紅外標記周圍可見光標記的顏色；

將顏色映射為數值，作為該紅外標記的特征值；

依據每組紅外標記的順序，將每組紅外標記的特征值按序組合成一個數字ID，該數字ID即該組合標記的解碼結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于組合路標的光學定位追蹤系統，其特征在于，組合路標能夠隱形，通過令組合路標的顏色變換為其所附著物體的顏色來實現其隱形功能。

3.根據權利要求1所述的一種基于組合路標的光學定位追蹤系統，其特征在于，組合路標的可見光標記由多穩態材料制成，它可在多種顏色之間變化，而且只在改變顏色時需要能量，維持顏色狀態時不需要能量或者需要極少的能量。

4.根據權利要求1所述的一種基于組合路標的光學定位追蹤系統，其特征在于，組合路標的紅外標記采用回歸反射材料，能夠將紅外光反射回發光處，從而被圖像采集模塊捕獲。

5.根據權利要求1所述的一種基于組合路標的光學定位追蹤系統，其特征在于，圖像采集模塊是由感知紅外的紅外攝像頭和感知可見光的彩色攝像頭組成的雙目系統，或者是由一個攝像頭組成的單目系統，單目系統中攝像頭內部的感光芯片交叉分布著感知紅外波段的像

素和感知可見光波段的像素。

6.一種基于組合路標的光學定位方法，基于權利要求1-5之一的基于組合路標的光學定位追蹤系統實現，其特征在于，所述方法包括：

進行標定，計算出所有組合路標的三維坐標，并存入數據庫中；

獲取紅外圖像和可見光圖像；

對圖像中的組合路標進行解碼，得出每個組合路標對應的ID；

將每個組合路標的ID作為索引，在數據庫中搜索該組合路標中每個紅外標記所對應的真實三維坐標；

依據每個紅外標記在紅外圖像中的坐標、真實三維坐標以及圖像采集裝置的內參，計算出圖像采集裝置在三維空間內的六自由度姿態；

對圖像中的組合路標進行解碼的過程為：

從紅外圖像中識別出每個紅外標記；

將紅外標記劃分為不同的組，每組紅外標記屬于同一組合路標，去掉噪聲；

確定每組紅外標記的排列順序；

將每個紅外標記在紅外圖像中的坐標，映射到可見光圖像中，找到紅外標記在可見光圖像中的位置；

依據這個位置確定紅外標記周圍可見光標記的顏色；

將顏色映射為數值，作為該紅外標記的特征值；

依據每組紅外標記的順序，將每組紅外標記的特征值按序組合成一個數字ID，該數字ID即該組合標記的解碼結果。