CN101559283B - 一种扩大成像装置可移动范围的成像系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了扩大成像装置可移动范围的系统和方法，设置至少2个发光点组，每个发光组包括两个发光点，所有发光点设置在一固定平面内；同一时刻只有一个发光组被点亮；不同发光组中两发光点的实际间距不同。在使用时，根据成像装置的当前移动范围确定当前发光组并点亮。之后，还需要采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，采用替换后的公式计算成像装置的姿态信息。使用本发明能够扩大成像装置可移动范围，且无需增大成像装置的视角。

Description

一种扩大成像装置可移动范围的成像系统和方法

技术领域

本发明涉及根据成像图像的姿态检测技术，具体涉及一种扩大成像装置可移动范围的成像系统和方法。

背景技术

目前很多游戏设备应用红外成像装置实现游戏操作手柄的姿态检测。如图1所示，操作者手持两个操作手柄，每个操作手柄上具有成像装置的一面指向显示器。显示器上安置有两个发光二极管(LED，light emitting diode)，分别称为A点和B点，通常都是采用发射红外光的LED。成像装置获取来自发光装置的红外光图像，该红外光图像中包括两个高亮度的点。处理装置将两个高亮度的点识别为A点和B点，将A、B两点之间的实际距离以及A、B两点在图像中的距离等信息代入成像装置姿态计算公式，可以计算出两个操作手柄的姿态信息，例如操作手柄的运动位置、速度等信息。该处理装置可以设置在图1中的操作手柄中，也可以设置在主机中。

图2为一个操作手柄获取A点和B点所发出的红外光的示意图。如图2所示，LED发出的红外光的可见角度(1角和2角的范围)有限，操作手柄上成像装置通常采用互补型金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)传感器或电荷耦合器(CCD，Charge CoupledDevice)实现，CMOS传感器和CCD的视角(C角)的范围也是有限的。当成像装置位于如图2所示的位置时，可以采集到A点和B点的完整图像，如果成像装置向靠近A点和B点的方向移动，当到达D点时，所采集到的图像不够完整。可见，成像装置的可移动范围是有限的，大概为远离发光模块的60cm～4m范围之内，而靠近发光模块0～60cm的范围之内几乎就是盲区。

若要扩大成像装置的可移动范围，需要增大成像装置的视角(C角的范围)，但是由于广角的成像装置成本高，因此需要一种无需增大成像装置的视角就能够扩大成像装置可移动范围的方式。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种扩大成像装置可移动范围的成像系统，能够扩大成像装置可移动范围，且无需增大成像装置的视角。

该系统包括发光装置、成像装置和处理装置；

所述发光装置包括发光控制模块和至少2个发光组；每个发光组包括两个发光点，所有发光点设置在一固定平面内，且同一时刻只有一个发光组点亮；不同发光组中两发光点的实际间距不同；

所述发光控制模块，将根据成像装置的当前移动范围所确定的发光组作为当前发光组并点亮；

所述成像装置，用于获取当前发光组的图像；

所述处理装置，用于采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，根据成像装置获取的图像以及替换后的成像装置姿态计算公式计算成像装置的姿态信息。

较佳地，该系统进一步包括切换装置，用于根据成像装置得到图像，计算成像装置相对当前发光组的实际移动位置Y，根据该实际移动位置Y以及各发光组对应的可移动范围，确定当前应切换至的发光组，将所确定的发光组信息发送给所述发光控制模块以及所述处理装置；

所述发光控制模块进一步用于，接收来自所述切换装置的发光组信息，将发光组信息指示的发光组作为当前发光组；

所述处理装置进一步用于，接收来自所述切换装置的发光组信息，采用所接收的发光组信息指示的发光组作为所述当前发光组。

假设第n个发光组Zn中两发光点之间的实际间距为Xn，成像装置相对发光组Zn的最小移动距离为Yn，Yn/Xn＝Yn+1/Xn+1＝Yn-1/Xn-1＝a/b；Xn-1＜Xn＜Xn+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小；

所述切换装置进一步用于，计算成像装置距离当前发光组Zn的实际移动距离Y，获取当前发光组Zn对应的最小移动距离Yn；当Y逐渐减小，并逼近Yn时，确定切换至发光组Zn-1。

较佳地，所述切换装置进一步用于，获取与当前发光组Zn相邻的发光组Zn+1对应的最小移动距离Yn+1，当Y逐渐增大，并超过Y n+1时，确定切换至发光组Zn+1。

较佳地，所述发光装置包括N+1个发光点，N为大于或等于2的正整数；各发光点顺序排列在一条直线上，该直线其中一端的发光点为公共发光点A，除公共发光点之外的N个发光点为组合发光点Bn，A分别与N个Bn组成N个发光组，每个发光组记为ABn；

发光组ABn中两发光点的实际间距为Xn，成像装置相对发光组ABn的最小移动距离为Yn，Yn/Xn＝Yn+1/Xn+1＝Yn-1/Xn-1＝a/b，Xn-1＜Xn＜Xn+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小。

所述发光点包括1或1个以上的发光二极管LED；当所述发光点包括2或2个以上的LED时，各LED分布在一条直线上，且该直线两端的LED向远离中间LED的方向倾斜。

本发明还提供了一种扩大成像装置可移动范围的成像方法，能够扩大成像装置可移动范围，且无需增大成像装置的视角。

设置至少2个发光组，每个发光组包括两个发光点，所有发光点设置在一固定平面内，且同一时刻只有一个发光组被点亮；不同发光组中两发光点的实际间距不同；该方法包括：

根据成像装置的当前移动范围确定当前发光组并点亮；

获取当前发光组的图像；

采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，根据获取的图像以及替换后的成像装置姿态计算公式计算成像装置的姿态信息。

假设第n个发光组Zn中两发光点之间的实际间距为Xn，成像装置相对发光组Zn的最小移动距离为Yn，Yn/Xn＝Yn+1/Xn+1＝Yn-1/Xn-1＝a/b；Xn-1＜Xn＜Xn+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小；

所述根据成像装置的当前移动范围确定的当前发光组包括：计算成像装置距离当前发光组Zn的实际移动距离Y，获取当前发光组Zn对应的最小移动距离Yn；当Y逐渐减小，并逼近Yn时，确定切换至发光组Zn-1。

较佳地，所述根据成像装置的当前移动范围确定的当前发光组的操作，进一步包括：获取与当前发光组Zn相邻的发光组Zn+1对应的最小移动距离Yn+1，当Y逐渐增大，并超过Yn+1时，确定切换至发光组Zn+1。

其中，所述设置至少2个发光组为：

设置N+1个发光点，N为大于或等于2的正整数；

各发光点顺序排列在一条直线上，该直线其中一端的发光点为公共发光点A，除公共发光点之外的N个发光点为组合发光点Bn，A分别与N个Bn组成N个发光组，每个发光组记为ABn；

发光组ABn中两发光点的实际间距为Xn，成像装置相对发光组ABn的最小移动距离为Yn，Yn/Xn＝Yn+1/Xn+1＝Yn-1/Xn-1＝a/b，Xn-1＜Xn＜Xn+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小。

根据以上技术方案可见，本发明设置多组发光组，不同发光组对应不同的成像装置移动范围，根据成像装置当前实际移动范围切换发光组，从而避免现有技术中仅仅设置一组发光组带来的可移动范围有限的缺陷。实现简单、成本较低。

在切换时，不仅在当前移动位置向发光装置靠近时实施切换，还在当前移动位置向发光装置远离时实施切换，保证发光组在成像装置中的成像精度，从而保证运动检测的精度。

附图说明

图1为现有技术中应用红外成像装置实现游戏操作手柄姿态检测的示意图。

图2为现有技术中操作手柄获取A点和B点所发出的红外光的示意图。

图3为本发明实施例一中成像系统的结构示意图。

图4为本发明实施例的发光装置中等间距设置的6个发光点的示意图。

图5为本发明实施例中3个LED构成一个发光点的实施方式示意图。

图6为本发明实施例中发光控制模块311利用开关切换发光组的电路图示意图。

图7为本发明实施例中采用场效应管作为电子开关的发光控制模块311电路图。

图8为本发明实施例中发光组中两发光点的实际间距X与可移动范围Y之间的关系示意图。

图9为本发明实施例二中成像系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明为一种扩大成像装置可移动范围的成像方案，其基本思想为：设置至少2个发光点组，每个发光组包括两个发光点，所有发光点设置在一固定平面内；同一时刻只有一个发光组被点亮；不同发光组中两发光点的实际间距不同，发光组中两发光点的实际间距越小，该反光组对应的可移动范围离发光组越近，可见不同发光组对应不同的可移动范围。在使用时，根据成像装置的当前移动范围确定当前发光组并点亮。之后，还需要采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，采用替换后的公式计算成像装置的姿态信息。

根据以上技术方案可见，本发明设置多组发光组，不同发光组对应不同的可移动范围，根据成像装置当前移动范围切换合适的发光组，从而避免现有技术中仅仅设置一组发光组带来的可移动范围有限的缺陷。

其中发光组的切换可以采用手动方式，也可以采用自动方式。下面，针对这两种实施方式进行详细描述。

实施例一：自动切换方式。

图3为本发明实施例一中成像系统的结构示意图。如图3所示，该系统包括发光装置31、成像装置32、处理装置33和切换装置34。发光装置31提供光源，较佳地，为了令发出的光源人眼不可见，从而减少对用户的干扰，发光装置31发射红外光。成像装置32是可移动的，可以设置在操作手柄中，处理装置33可以设置在操作手柄中，也可以采用计算机实现。切换装置34可以设置在发光装置31、成像装置32或处理装置33中，也可以单独设置。

具体来说，发光装置31包括发光控制模块311和N个发光组312，N为大于或等于2的整数。

N个发光组可以采用N+1个发光点组合实现，N为大于或等于2的正整数。在这种情况下，N+1个发光点顺序排列在一条直线上，直线上其中一端的发光点为公共发光点A，除公共发光点A之外的发光点称为组合发光点B_n，A与每个B_n均组成一个发光组，记为AB_n。因此一个A与N个B组成了N个发光组，这N个发光组的发光点间距互不相同。公共发光点A一直处于点亮状态，切换发光组时只需要控制B_n的点亮或熄灭即可。

较佳地，N+1个发光点可以等间距设置。例如，图4所示的发光装置具有等间距设置的6个发光点，其组成5个发光组分别为AB₁、AB₂、AB₃、AB₄和AB₅。

在实际中，可以不将公共发光点设置在一端。以图4的6个发光点为例，可以设置B1为公共发光点，那么B1分别与A、B3、B4、B5组成4个发光组。

在实际中，还可以不设置公共发光点，而是预先对一字排列的多个发光点进行组合，形成多个具有不同发光点间距的发光组。仍以图4的6个发光点为例，可以设置B2和B3为一组，B2和B4为一组，B1和B4为一组，A和B4为一组，A和B5为一组，这样形成5个发光组。

以上所述的发光点可以采用LED实现，每个发光点可以由1个或1个以上的LED组成。为了增大发光点的可视范围，当一个发光点包括2个或2个以上LED时，各LED分布在一条直线上，且直线两端的LED向远离中间LED的方向倾斜。图5为3个LED构成一个发光点的实施方式示意图，两端的LED向远离中间LED的方向倾斜30度，也就是与水平方向之间的夹角为60度。

发光控制模块311，将根据成像装置的当前移动范围所确定的发光组作为当前发光组并点亮。本实施例中，所述根据成像装置的当前移动范围所确定的操作由切换装置34完成，因此发光控制模块311接收来自切换装置34的发光组信息，将发光组信息指示的发光组作为当前发光组并点亮。

图6为发光控制模块311利用开关切换发光组的电路图举例。该举例中以设置公共发光点的实施方式为例。如图6所示，在公共发光点A与每个组合发光点B_n之间分别设置一个开关K_n，同一时刻只有一个开关被接通，其他开关均被断开，这样发光控制模块311通过控制开关的接通和断开实现发光组的切换。

在实现中，开关可以为电子开关，例如场效应管(MOSFET)，图7示出了采用场效应管作为电子开关的发光控制模块311电路图。如图7所示，每个场效应管的源级都接公共发光点A，每个场效应管的漏极分别接各自的组合发光点B_n，每个场效应管的栅极分别接各自的IO端，通过控制IO端，可以实现A与B_n之间的接通和断开，从而实现了发光组的切换。

成像装置32，用于获取发光组的红外光图像。

切换装置34，用于根据成像装置32得到的红外光图像，计算成像装置32距离当前发光组的实际移动距离Y，该实际移动距离为成像装置32与当前发光组之间的垂直距离；根据该实际移动距离Y以及各发光组对应的可移动范围，确定当前应该切换至的发光组，将所确定的发光组信息发送给发光控制模块311。同时，将所确定的发光组信息发送给处理装置33。

切换装置34根据成像装置32的实际移动距离Y选择发光组时，根据各发光组中两发光点的实际间距X与可移动范围Y之间的关系进行选择。图8示出了发光组中两发光点的实际间距X与可移动范围Y之间的关系示意图。如图8所示，假设发光组AB_n中两发光点之间的实际距离为X_n，成像装置32相对发光组AB_n的最小移动距离为Y_n；Y_n/X_n＝Y_n+1/X_n+1＝Y_n-1/X_n-1＝a/b；X_n-1＜X_n＜X_n+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜之间的距离，为已知参数，b为最小成像单元的最大成像大小，为已知参数。上述最小移动距离是指成像装置34允许移动的边界位置，当成像装置34移动到与当前发光组之间的距离小于当前发光组对应的最小移动距离时，成像装置34进入当前发光组的盲区，无法获取到当前发光组的完整图像，需要进行发光组的切换。

切换装置34就是利用如图8所示的关系确定切换目标。具体来说，

切换装置34计算成像装置距当前发光组的实际移动距离Y，Y＝X_n×a/b’，其中，b’为当前发光组在最小成像单元上成像的大小，这里的成像大小是指红外光图像内当前发光组中两发光点的间距；X_n为当前发光组中两发光点的实际间距，a为成像装置32中最小成像单元与透镜的距离。

切换装置34还需要获取当前发光组对应的最小移动距离Y_n，该最小移动距离Y_n可以是预先根据公式Y_n＝X_n×a/b计算并存储的，也可以是在需要时根据公式Y_n＝X_n×a/b计算获取的，公式中的b为最小成像单元的最大成像大小，X_n和a与前述含义相同。

当Y逐渐减小，并逼近Y_n时，确定切换至发光组AB_n-1，以避免进入发光组AB_n的成像盲区。所述逼近的判断可以是Y与Y_n之差的绝对至达到预设门限时，判定Y逼近Y_n。

当Y逐渐增大，并超过Y_n+1时，此时如果仍保持点亮发光组AB_n，则由于该发光组中两光点的间距比较短，导致成像较小，影响成像精度。为此，较佳地，切换装置34还需要获取与当前发光组AB_n相邻的发光组AB_n+1对应的最小移动距离Y_n+1，当Y逐渐增大，并超过Y_n+1时，切换到发光组AB_n+1，以保证成像精度。

采用图7示出的情况举个实例，假设当前发光组为AB₃，则IO2为低，其余IO为高，从而选通AB₃，AB₃对应X3。计算成像装置距AB₃的最小移动距离Y3＝X3×a/b，成像装置距AB₄的最小移动距离Y4＝X4×a/b，成像装置距AB₃的实际距离Y＝X3×a/b’。当Y逐渐减小，并逼近Y3时，切换到AB₂，即令IO1为低，其余IO为高，从而选通AB₂，缩小AB大小，避免进入成像盲区。当Y逐渐增大，并超过Y4时，切换到AB₄，即IO3为低，其余IO为高，从而选通AB₄，增大AB大小，保证成像精度。

在初始时，可以点亮预设的发光组。为了保证成像装置的初始位置离当前发光组较近时也可以获取到AB_n的完整图像，较佳地，可以设置选择AB₁为预设的发光组。AB₁为两发光点间距最短的发光组。

在实际中，预设的发光组可能并不是符合成像装置当前位置的较佳发光组，例如成像装置距离发光组的实际移动距离Y＝150cm，而当前发光组AB1对应的最小移动距离Y1＝50，AB₂对应的最小移动距离Y2＝100，AB₃对应的最小移动距离Y3＝200，则显然AB₂才是最佳发光组。为此，初始化后，较佳地实施方式为计算成像装置32距当前发光组的实际移动距离Y，判断实际移动距离Y大于且最接近哪个发光组对应的最小移动距离，则切换到如何判断条件的发光组。例如，Y＝150cm，150大于且最接近AB₂对应的最小移动距离100，因此，应该将切换到AB₂。

处理装置33，用于接收来自切换装置34的发光组信息，如果发光组信息是当前发光组的标识，那么处理装置33根据标识获取当前发光组中两发光点的实际间距，然后执行后续操作；如果发光组信息就是当前发光组中两发光点的实际间距，那么直接执行后续操作；后续操作为：采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，根据成像装置32获取的红外光图像以及替换后的成像装置姿态计算公式计算成像装置的姿态信息。本申请仅涉及发光装置的设计与控制，而处理装置33根据红外光图像进行姿态计算为现有技术，例如，可参看公开号为CN1923326，公开日为2007年3月7日的中国专利，是根据两个光点图像来计算操作装置的姿态信息，由于本申请改进不在于此，在此不作赘述，本申请改进的重点是如何扩大操作装置的操作范围，可以利用任何现有的姿态计算技术。

上述处理装置33和切换装置34的位置设置比较灵活，可以根据实际需要进行设计。如果处理装置33和切换装置34同采用计算机实现，则切换装置34与成像装置32之间采用无线通讯；如果切换装置34与成像装置32一同设置在操作手柄上，那么切换装置34与处理装置33之间采用无线通讯；如果处理装置33、切换装置34与成像装置32都设置在操作手柄上，那么切换装置34与发光控制模块311之间采用无线通讯。

为了保证发光控制模块311切换操作完成之后，处理装置33再将切换后的发光组中两发光点间距带入成像装置姿态计算公式，较佳地，当发光控制模块312执行切换后，通知切换装置34(如图3中的虚线所示)，切换装置34接到该通知后，再将选定的发光组信息，即切换后的当前发光组信息发送给处理装置33。

该实施例一是根据图8建立了发光组中两发光点X_n与最小移动距离Y_n之间的对应关系。在实际中，也可以建立X_n与移动范围的对应关系，该移动范围不仅包括最小移动距离，还可以包括最大移动距离，该最大移动距离可以大于Y_n+1，那么各X_n对应的移动范围之间可能重叠，在使用时，如果遇到当前移动区域在重叠区的情况，只要按照一定的规则选择其中一个X_n对应的移动范围即可。总之，在实施过程中，不必严格按照本实施例一建立X_n与Y_n对应关系，可以灵活处理，只要保证实际移动距离Y进入当前发光组的盲区进行切换即可。

此外，该实施例一是以采用N+1个发光点组成N个发光组的实施方式进行描述的。在实际中，也可以采用大于N+1个发光点组成N个发光组，例如采用2N个发光点组成N个发光组，只要令不同发光组中两发光点的实际间距不同即可。

实施例二：手动切换方式。

图9为本发明实施例二中成像系统的结构示意图。如图9所示，该系统包括发光装置91、成像装置92和处理装置93。

其中，发光装置91包括发光控制模块911和N个发光组912，N为大于或等于2的整数。其中，发光组912与实施例一的发光组312相同。

发光控制模块911，接收用户根据成像装置的当前移动范围所确定的发光组信息，将所接收的发光组信息指示的发光组点亮。发光控制模块911可以采用机械开关或电子开关实现。

成像装置92，用于获取发光组的红外光图像。

处理装置33，用于采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，根据成像装置获取的红外光图像以及替换后的成像装置姿态计算公式计算成像装置的姿态信息。其中，当前发光组中两发光点的实际间距可以是用户输入处理装置33的，也可以是发光控制模块911执行切换后，发送给处理装置33的(如图9中的虚线所示)。

本发明还公开了一种扩大成像装置可移动范围的方法。首先，设置至少2个发光组，每个发光组包括两个发光点，所有发光点设置在一固定平面内，同一时刻只有一个发光组被点亮；不同发光组中两发光点的实际间距不同，发光组中两发光点的实际间距，该发光点对应的可移动范围离发光组越近。发光组的具体设置前面已经进行了详细描述，这里不赘述。

该方法包括以下步骤：

根据成像装置的当前移动范围确定当前发光组并点亮；

获取当前发光组的图像；

采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，根据获取的图像以及替换后的成像装置姿态计算公式计算成像装置的姿态信息。

其中，根据成像装置的当前移动范围确定当前发光组并点亮的操作可以为手动或自动。

假设第n个发光组Z_n中两发光点之间的实际间距为X_n，成像装置相对发光组Z_n的最小移动距离为Y_n，Y_n/X_n＝Y_n+1/X_n+1＝Y_n-1/X_n-1＝a/b；X_n-1＜X_n＜X_n+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小；

则，在自动方式下，上述根据成像装置的当前移动范围确定的当前发光组包括：计算成像装置距离当前发光组Z_n的实际移动距离Y，获取当前发光组Z_n对应的最小移动距离Y_n；当Y逐渐减小，并逼近Y_n时，确定切换至发光组Z_n-1。

较佳地，还包括：获取与当前发光组Z_n相邻的发光组Z_n+1对应的最小移动距离Y_n+1，当Y逐渐增大，并超过Y_n+1时，确定切换至发光组Z_n+1。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扩大成像装置可移动范围的系统，其特征在于，该系统包括发光装置、成像装置和处理装置；

所述发光装置包括发光控制模块和至少2个发光组；每个发光组包括两个发光点，所有发光点设置在一固定平面内，且同一时刻只有一个发光组点亮；不同发光组中两发光点的实际间距不同；

所述发光控制模块，将根据成像装置的当前移动范围所确定的发光组作为当前发光组并点亮；

所述成像装置，用于获取当前发光组的图像；

所述处理装置，用于采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，根据成像装置获取的图像以及替换后的成像装置姿态计算公式计算成像装置的姿态信息。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括切换装置，用于根据成像装置得到图像，计算成像装置相对当前发光组的实际移动位置Y，根据该实际移动位置Y以及各发光组对应的可移动范围，确定当前应切换至的发光组，将所确定的发光组信息发送给所述发光控制模块以及所述处理装置；

所述发光控制模块进一步用于，接收来自所述切换装置的发光组信息，将发光组信息指示的发光组作为当前发光组；

所述处理装置进一步用于，接收来自所述切换装置的发光组信息，采用所接收的发光组信息指示的发光组作为所述当前发光组。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，假设第n个发光组Z_n中两发光点之间的实际间距为X_n，成像装置相对发光组Z_n的最小移动距离为Y_n，Y_n/X_n＝Y_n+1/X_n+1＝Y_n-1/X_n-1＝a/b；X_n-1＜X_n＜X_n+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小；

所述切换装置进一步用于，计算成像装置距离当前发光组Z_n的实际移动距离Y，获取当前发光组Z_n对应的最小移动距离Y_n；当Y逐渐减小，并逼近Y_n时，确定切换至发光组Z_n-1。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述切换装置进一步用于，获取与当前发光组Z_n相邻的发光组Z_n+1对应的最小移动距离Y_n+1，当Y逐渐增大，并超过Y_n+1时，确定切换至发光组Z_n+1。

5.如权利要求1至4任意一项所述的系统，其特征在于，所述发光装置包括N+1个发光点，N为大于或等于2的正整数；各发光点顺序排列在一条直线上，该直线其中一端的发光点为公共发光点A，除公共发光点之外的N个发光点为组合发光点B_n，A分别与N个B_n组成N个发光组，每个发光组记为AB_n；

发光组AB_n中两发光点的实际间距为X_n，成像装置相对发光组AB_n的最小移动距离为Y_n，Y_n/X_n＝Y_n+1/X_n+1＝Y_n-1/X_n-1＝a/b，X_n-1＜X_n＜X_n+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发光点包括1或1个以上的发光二极管LED；当所述发光点包括2或2个以上的LED时，各LED分布在一条直线上，且该直线两端的LED向远离中间LED的方向倾斜。

7.一种扩大成像装置可移动范围的方法，其特征在于，设置至少2个发光组，每个发光组包括两个发光点，所有发光点设置在一固定平面内，且同一时刻只有一个发光组被点亮；不同发光组中两发光点的实际间距不同；该方法包括：

根据成像装置的当前移动范围确定当前发光组并点亮；

获取当前发光组的图像；

采用当前发光组中两发光点的实际间距替换成像装置姿态计算公式中的相应参数，根据获取的图像以及替换后的成像装置姿态计算公式计算成像装置的姿态信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，假设第n个发光组Z_n中两发光点之间的实际间距为X_n，成像装置相对发光组Z_n的最小移动距离为Y_n，Y_n/X_n＝Y_n+1/X_n+1＝Y_n-1/X_n-1＝a/b；X_n-1＜X_n＜X_n+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小；

所述根据成像装置的当前移动范围确定的当前发光组包括：计算成像装置距离当前发光组Z_n的实际移动距离Y，获取当前发光组Z_n对应的最小移动距离Y_n；当Y逐渐减小，并逼近Y_n时，确定切换至发光组Z_n-1。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据成像装置的当前移动范围确定的当前发光组的操作，进一步包括：获取与当前发光组Z_n相邻的发光组Z_n+1对应的最小移动距离Y_n+1，当Y逐渐增大，并超过Y_n+1时，确定切换至发光组Z_n+1。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述设置至少2个发光组为：

设置N+1个发光点，N为大于或等于2的正整数；

各发光点顺序排列在一条直线上，该直线其中一端的发光点为公共发光点A，除公共发光点之外的N个发光点为组合发光点B_n，A分别与N个B_n组成N个发光组，每个发光组记为AB_n；

发光组AB_n中两发光点的实际间距为X_n，成像装置相对发光组AB_n的最小移动距离为Y_n，Y_n/X_n＝Y_n+1/X_n+1＝Y_n-1/X_n-1＝a/b，X_n-1＜X_n＜X_n+1；a为成像装置中最小成像单元与透镜的距离，b为所述最小成像单元的最大成像大小。

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