[發明專利]一種多目標光學跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710024939.5
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106908764B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 翁冬冬;李冬;楊奕
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16;G06T7/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;李愛英

1.一種多目標光學跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：接收器分別記錄各個發射器在水平X方向上發出的掃描信號與起始信號的時間差，以及各個發射器在垂直Y方向上發出的掃描信號與起始信號的時間差；

步驟2：利用步驟1的時間差計算接收器相對于m個發射器的所有圖像坐標u_i和v_i，其中u_i為接收器相對于第i個發射器的水平X方向上的圖像坐標，v_i為接收器相對于第i個發射器的垂直Y方向上的圖像坐標，i＝1,2,3,...,m；

步驟3：將m個水平X方向上的圖像坐標u_i構成集合{u_i}，m個水平Y方向上的圖像坐標v_i構成集合{v_i}，從集合{u_i}和集合{v_i}中分別任選一個圖像坐標u_i和v_i進行排列組合，得到接收器在一個周期內相對于m個發射器所有可能的圖像坐標的組合總數S；

步驟4：從S種組合中任意選一組圖像坐標，將該組中接收器對應各個發射器的估計圖像坐標記為x_j，其中j＝1,2,3,...,S，表示第j種圖像坐標組合；

步驟5：根據估計圖像坐標x_j，利用超定線性投影方程計算接收器在第j種圖像坐標組合下的理論空間三維坐標X_w：

步驟6：將接收器理論空間三維坐標X_w作為已知量代入超定線性投影方程，計算在第j種圖像坐標組合情況下，接收器在m個發射器中對應的理論圖像坐標x_j'；

步驟7：對第j種圖像坐標組合的估計值x_j與理論值x_j'進行歐式距離評估，根據評估結果判斷當前嘗試的第j種圖像坐標組合與實際情況是否相符；

如果相符，則步驟5中獲得的接收器理論空間三維坐標X_w正確，實現對接收器的光學跟蹤；

如果不相符，則進入步驟8；

步驟8：選取新的圖像坐標組合，重復步驟4-7進行驗證，直至找到正確的接收器三維空間坐標X_w。

2.如權利要求1所述的一種多目標光學跟蹤方法，其特征在于，步驟1中所述的接收器分別記錄各個發射器在水平X方向上發出的掃描信號與起始信號的時間差，以及各個發射器在垂直Y方向上發出的掃描信號與起始信號的時間差，具體步驟為：

步驟11：固定m個發射器，將接收器置于m個發射器的掃描重疊區域內；

步驟12：m個發射器同時發射一幀起始信號；

步驟13：接收器接收起始信號后，各發射器沿水平X方向對跟蹤區域發射掃描信號，接收器記錄水平X方向的m個掃描信號與起始信號之間的時間差tx_i；

步驟14：m個發射器再同時發射一幀起始信號；

步驟15：接收器接收起始信號后，各發射器沿垂直Y方向對跟蹤區域發射掃描信號，接收器記錄垂直Y方向的m個掃描信號與起始信號之間的時間差ty_i。

3.如權利要求1所述的一種多目標光學跟蹤方法，其特征在于，步驟2所述的計算接收器相對于m個發射器的所有圖像坐標u_i和v_i具體方法為：

利用公式(1)依次計算接收器對應m個發射器的所有圖像坐標u_i和v_i：

其中ω為已知的掃描速度。

4.如權利要求1所述的一種多目標光學跟蹤方法，其特征在于，步驟3所述的m個發射器所有可能的圖像坐標的組合總數S具體計算方法為：

對于m個發射器，每個接收器在水平X方向上對應各發射器的圖像坐標集合{u_i}共有種排列方式，垂直Y方向上對應各發射器的圖像坐標集合{v_i}同樣也有種排列方式，則一個接收器在一個周期內對應的發射器圖像坐標組合總數S為：