[發明專利]一種基于模式分類的光學定位方法

有效

• 申請號: 201810129583.6
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108399377B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 翁冬冬;李躍;李冬;荀航;胡翔;駱樂
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;南昌虛擬現實檢測技術有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;郭德忠

本發明提供了一種基于模式分類的光學定位方法，能夠簡便、高效地確定掃描信號與發射器的對應關系，實時獲得定位結果，提高了跟蹤數據的刷新頻率。本發明相對于運算量極大的遍歷方法，基于模式分類將接收信號與發射信號源的匹配計算進行簡化，在級聯使用多個發射器時，提高了計算效率，能夠將所有可能的計算情況降低到3種坐標組合以下，更多情況下一次就可完成接收信號與發射信號源的匹配，大大減少了運算量和運行時間。另外，本發明的模式分類的模型可以通過離線操作獲得，在實際使用時，直接輸入數據即可得到輸出結果；并且在發射器的相對位置固定時，則可以連續使用。

方法領域

本發明屬于跟蹤定位技術領域，基于HTC-VIVE的擴展跟蹤方法進行定位，具體涉及一種基于模式分類的光學定位方法。

背景技術

HTC-VIVE由發射器和光敏接收器構成。發射器可發出周期性光信號對跟蹤區域的掃描，接收器接收到發射器的掃描信號后，將光信號轉換為數字信號，從而得到接收器相對于發射器的圖像坐標。利用發射器掃描一定數量的接收器后，可利用計算機視覺算法獲得接收器組成的剛體的空間位姿。但是HTC-VIVE在跟蹤時需要發射器先發出一幀同步掃描信號，然后再依次對水平和垂直方向進行掃描。當多個發射器級聯使用時，為了避免信號干擾，同一時間段內只能讓一個發射器工作，這導致在多發射器級聯使用時的跟蹤數據刷新率成倍下降。由于跟蹤區域越大，需要的發射器越多，因此為了保證足夠的跟蹤數據刷新率，目前的HTC VIVE系統只使用兩個發射器，而其跟蹤區域也被限制在5m×5m的空間內。

專利申請號為201710545643.8的一種基于HTC-VIVE的擴展跟蹤方法，該方法對HTC-VIVE進行了擴展，使用了同步控制器與頻閃器結合的發射器編碼方案以及對應的后續解碼算法，從原理上解決了多發射器信號干擾問題，擴大了發射器數目上限，增加了系統跟蹤范圍。但是在掃描信號與發射器的對應關系的確定方法上，采用了“遍歷所有可能性”的方法。隨著發射器數量的增加，運算量會急劇增加，使得運算時間增加。在確定掃描信號與發射器的對應關系時，信號與發射器之間的匹配所需的時間增加，導致定位結果延遲，降低了跟蹤數據的刷新頻率。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于模式分類的光學定位方法，能夠簡便、高效地確定掃描信號與發射器的對應關系，實時獲得定位結果，提高了跟蹤數據的刷新頻率。

為實現上述目的，本發明基于模式分類的光學定位方法包括如下步驟：

步驟1，布設HTC–VIVE，其中HTC–VIVE中的所有M個發射器同步發射信號；在HTC–VIVE的跟蹤范圍內選取接收器采樣點，依次對各采樣點進行成像，獲取其對應的訓練數據；其中，采樣點對應的訓練數據獲得方式為：

步驟1.1，設立坐標排列組合方式標簽：接收器在M個發射器中的圖像坐標(u，v)在u方向和v方向的排列組合方式共有種，將每種坐標排列組合方式貼上對應的label標簽；

步驟1.2，針對各接收器采樣點，將接收器采樣點在M個發射器中的圖像坐標(u，v)按照相同的設定好的規律進行排序，獲得其在該排序規律下的label標簽，在該排序規律下的圖像坐標及其對應標簽即為該采樣點的訓練數據；

步驟2，通過分類器對步驟1得到的訓練數據進行分類訓練，得到分類模型F()；其中分類模型F()的輸入為接收器采樣點在M個發射器中的圖像坐標按步驟1.2所述規律排序得到的圖像坐標組合，輸出為該圖像坐標組合對應步驟1中各個label標簽的概率；

步驟3，基于步驟2得到的分類模型F()，實現對接收器的定位，包括如下子步驟：

步驟3.1，將接收器接收到的其在M個發射器中的圖像坐標按步驟1.2所述規律進行排序，得到待檢坐標組合，將待檢坐標組合輸入到分類模型F()中，得到待檢坐標組合對應于各種label標簽的概率；