CN107610173A - 一种实时定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种实时定位方法和装置，涉及定位领域。为解决现有技术无法在扩展跟踪区域的同时保证数据的刷新率的问题而发明。包括：S10、获取第一同步扫描信号、X方向扫描信号、第二同步扫描信号和Y方向扫描信号；S20、分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像横坐标集合；S30、分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像纵坐标集合；S40、根据所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合；S50、根据所述目标图像坐标组合获取所述接收器的三维坐标。该方案能够用于动作捕捉、手术导航和虚拟现实等需要精确跟踪定位的领域。

Description

一种实时定位方法和装置

技术领域

本公开一般涉及定位领域，尤其涉及一种实时定位方法和装置。

背景技术

目前，在动作捕捉、手术导航和虚拟现实等领域均需要对用户进行精确跟踪定位。以虚拟现实(Virtual Reality，VR)为例，在虚拟现实环境中，需要对用户进行实时定位，以适应其通过虚拟眼镜、虚拟头盔等看到的景象，或防止用户碰到其他用户或物体。

现有技术中，一般实时定位的具体过程包括：首先通过发射器发射一帧同步扫描信号，然后依次对X方向和Y方向进行扫描，通过采集激光扫描信号确定三维坐标。当多个发射器级联使用时，为了避免信号干扰，由控制器分配发射器的工作时间，使同一时间段内只有一个发射器工作。

然而，由于多个发射器级联时同一时间段内只有一个发射器工作，当发射器个数较多时，数据的刷新率较低；为了提高数据的刷新率，可以减少发射器的个数，而发射器个数的减少又导致跟踪区域较小，因此无法在扩展跟踪区域的同时保证数据的刷新率。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种实时定位方法和装置。

第一方面，提供一种实时定位方法，包括：S10、获取预设接收器依次接收的预设至少两个发射器同时发射的第一同步扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的X方向扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的第二同步扫描信号和所述至少两个发射器同时发射的Y方向扫描信号；S20、根据接收所述第一同步扫描信号的时间和接收每个X方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像横坐标集合；S30、根据接收所述第二同步扫描信号的时间和接收每个Y方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像纵坐标集合；S40、根据所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合；S50、根据所述目标图像坐标组合获取所述接收器的三维坐标。

第二方面，提供一种实时定位装置，包括：

信号获取单元，用于获取预设接收器依次接收的预设至少两个发射器同时发射的第一同步扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的X方向扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的第二同步扫描信号和所述至少两个发射器同时发射的Y方向扫描信号；

横坐标获取单元，与所述信号获取单元相连，用于根据接收所述第一同步扫描信号的时间和接收每个X方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像横坐标集合；

纵坐标获取单元，与所述信号获取单元相连，用于根据接收所述第二同步扫描信号的时间和接收每个Y方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像纵坐标集合；

图像坐标获取单元，分别与所述横坐标获取单元和所述纵坐标获取单元相连，用于根据所述横坐标获取单元获取的图像横坐标集合、所述纵坐标获取单元获取的纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合；

光学跟踪单元，与所述图像坐标获取单元相连，用于根据所述图像坐标获取单元确定的目标图像坐标组合获取所述接收器的三维坐标。

根据本申请实施例提供的技术方案，由图像横坐标集合、图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合后获取接收器的三维坐标，从而实现实时定位。由于图像横/纵坐标集合是根据至少两个发射器同时发射的X/Y方向扫描信号获取的，因此本发明实施例提供的技术方案能够实现多发射器级联，在保证数据的刷新率的同时扩大了跟踪范围，解决了现有技术中无法在扩展跟踪区域的同时保证数据的刷新率的问题。进一步的，根据本申请的某些实施例，通过获取的初始信号和标识信号确定每个标识信号对应的发射器标识信息，还能减少确定目标图像坐标组合的时间，进一步提高数据的刷新率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例1提供的实时定位方法的流程图；

图2为图1所示的实时定位方法中接收器的信号波形图；

图3为本发明实施例2提供的实时定位方法的流程图；

图4为图2所示的实时定位方法中接收器的信号波形图；

图5为本发明实施例3提供的实时定位装置的结构示意图一；

图6为图5所示的实时定位装置中图像坐标获取模块的结构示意图；

图7为本发明实施例3提供的实时定位装置的结构示意图二；

图8为图5所示的实时定位装置中横坐标获取单元的结构示意图；

图9为图5所示的实时定位装置中纵坐标获取单元的结构示意图；

图10为图5所示的实时定位装置中光学跟踪单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种实时定位方法，包括：

步骤101，获取预设接收器依次接收的预设至少两个发射器同时发射的第一同步扫描信号、至少两个发射器同时发射的X方向扫描信号、至少两个发射器同时发射的第二同步扫描信号和至少两个发射器同时发射的Y方向扫描信号。

在本实施例中，第一同步扫描信号、X方向扫描信号、第二同步扫描信号和Y方向扫描信号都可以通过接收器接收，接收器的信号波形图可以如图2所示。具体的，当需要进行实时定位时，可以首先控制至少两个发射器内置的红外LED灯同时闪烁一次，照亮整个跟踪区域，使接收器接收第一同步扫描信号，在接收器接收到第一同步扫描信号后，控制至少两个发射器同时沿X方向进行扫描，从而使接收器接收X方向扫描信号；随后控制至少两个发射器内置的红外LED灯再同时闪烁一次，使接收器接收第二同步扫描信号，在接收器接收到第二同步扫描信号后，控制至少两个发射器同时沿Y方向进行扫描，从而使接收器接收Y方向扫描信号。

步骤102，根据接收第一同步扫描信号的时间和接收每个X方向扫描信号的时间，分别获取接收器在至少两个发射器中的图像横坐标集合。

在本实施例中，通过步骤102获取接收器在至少两个发射器中的图像横坐标集合的过程包括：对于接收的任一X方向扫描信号，将接收该X方向扫描信号的时间减去接收第一同步扫描信号的时间，得到该X方向扫描信号对应的信号时间差t₁；根据该信号时间差t₁和预设扫描角速度w，通过横坐标计算公式，获取该X方向扫描信号对应的图像横坐标u；获取由所有X方向扫描信号对应的图像横坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像横坐标集合；横坐标计算公式为：u＝tan(wt₁)。

步骤103，根据接收第二同步扫描信号的时间和接收每个Y方向扫描信号的时间，分别获取接收器在至少两个发射器中的图像纵坐标集合。

在本实施例中，通过步骤103获取所述接收器在至少两个发射器中的图像纵坐标集合的过程包括：对于接收的任一Y方向扫描信号，将接收该Y方向扫描信号的时间减去接收第二同步扫描信号的时间，得到该Y方向扫描信号对应的信号时间差t₂；根据该信号时间差t₂和预设扫描角速度w，通过纵坐标计算公式，获取该Y方向扫描信号对应的图像纵坐标v；获取由所有Y方向扫描信号对应的图像纵坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像纵坐标集合；纵坐标计算公式为：v＝tan(wt₂)。

步骤104，根据该图像横坐标集合、图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合。

在本实施例中，通过步骤104确定目标图像坐标组合的过程包括：S1041、根据所述图像横坐标集合和所述图像纵坐标集合获取至少两个发射器对应的一种图像坐标组合；S1042、根据该图像坐标组合获取所述接收器的重建三维坐标；S1043、根据该图像坐标组合获取所述接收器的重建三维坐标对应的投影图像坐标组合；S1044、根据该图像坐标组合和投影图像坐标组合，通过预设判别公式获取该图像坐标组合的判别函数值S1045、判断所述判别函数值是否大于预设阈值；如果大于，重新执行S1041至S1045；否则，执行S1046；S1046、根据判别函数值不大于预设阈值时的图像坐标组合获取目标图像坐标组合；所述判别公式为所述为m该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2；所述x_i为所述图像坐标组合中第i个图像坐标，所述为所述第i个图像坐标对应的投影图像坐标，所述1≤i≤m。

具体的，通过S1042获取重建三维坐标的方式可以为，将图像坐标组合中的图像坐标分别代入公式通过求解超定线性方程组的方法求出重建三维坐标X_w；其中，x_i为图像坐标组合中第i个图像坐标的转置；P_i为第i个图像坐标对应的发射器的投影图像坐标。通过S1043获取重建三维坐标对应的投影图像坐标的方式可以为：将重建三维坐标重新代入上述公式根据图像坐标组合中的各个图像坐标和重建三维坐标求解对应的投影图像坐标。

在本实施例中，以发射器的个数为3为例，发射器对应的图像坐标组合有6*6＝36种组合。确定目标图像坐标组合时，可以从这36种图像坐标中依次判断。当有图像横坐标集合和图像纵坐标集合组成的图像坐标组合小于发射器对应的图像坐标组合时，可以将该图像横坐标集合和图像纵坐标集合组成的图像坐标组合分别代入每个发射器，得到至少两个发射器对应的所有图像坐标组合。

具体的，以发射器个数为2为例，设接收器在两个发射器中的图像横坐标集合为分别为{u₁，u₂}，Y方向扫描信号计算出的图像纵坐标分别为在两个发射器中的图像纵坐标集合为{v₁，v₂}。由于不知道每个图像坐标与哪个发射器对应，故存在下表所示的种组合。

表1接收器图像坐标组合

此时，S1041获取一种图像坐标组合即为从上述4中组合中选取一种。

步骤105，根据该目标图像坐标组合获取接收器的三维坐标。

在本实施例中，通过步骤105获取接收器的三维坐标的过程包括：根据目标图像坐标组合和预设每个发射器的投影图像坐标，通过坐标计算公式，获取接收器的三维坐标X_w；该坐标计算公式为其中，x_i为图像坐标组合中第i个图像坐标的转置；所述P_i为预设第i个图像坐标对应的发射器的投影图像坐标；所述1≤i≤m，所述为m所述该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2。

根据本申请实施例提供的技术方案，由图像横坐标集合、图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合后获取接收器的三维坐标，从而实现实时定位。由于图像横/纵坐标集合是根据至少两个发射器同时发射的X/Y方向扫描信号获取的，因此本发明实施例提供的技术方案能够实现多发射器级联，在保证数据的刷新率的同时扩大了跟踪范围，解决了现有技术中无法在扩展跟踪区域的同时保证数据的刷新率的问题。

实施例2

如图3所示，本发明实施例提供一种实时定位方法，包括：

步骤301，获取通过预设接收器接收的至少两个发射器同时发射的初始信号，以及每个发射器在发射初始信号后各自预设时间间隔发射的标识信号。

在本实施例中，为方便对发射器进行识别，各个发射器发射标识信号与初始信号的时间间隔是不同的。特别的，可以预设初始时间间隔Δt，将每个发射器的标识乘以初始时间间隔Δt作为每个发射器的时间间隔。

步骤302，获取第一同步扫描信号、X方向扫描信号、第二同步扫描信号和Y方向扫描信号。该过程与图1所示的步骤101相似，在此不再一一赘述。

在本实施例中，在获取第一同步扫描信号、X方向扫描信号、第二同步扫描信号和Y方向扫描信号之前，还获取初始信号和标识信号时，接收器的信号波形图可以如图4所示。

步骤303，根据第一同步扫描信号和X方向扫描信号获取图像横坐标集合。该过程与图1所示的步骤102相似，在此不再一一赘述。

步骤304，根据第二同步扫描信号和Y方向扫描信号获取图像纵坐标集合。该过程与图1所示的步骤103相似，在此不再一一赘述。

步骤305，根据接收每个标识信号的时间和接收初始信号的时间，获取每个标识信号对应的发射器标识信息。

在本实施例中，通过步骤305可以分别将接收每个标识信号的时间减去接收初始信号的时间，得到每个标识信号的时间间隔；然后根据每个标识信号的时间间隔获取每个标识信号对应的发射器标识信息。

步骤306，根据每个标识信号对应的发射器标识信息、图像横坐标集合、图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合。

在本实施例中，通过步骤306确定目标图像坐标组合的过程包括：根据所述每个标识信号对应的发射器标识信息已知的发射器集合、所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合，获取所述已知发射器集合对应的图像坐标组合；根据所述已知发射器集合对应的图像坐标组合和预设阈值确定目标图像坐标组合。其中，根据已知发射器集合对应的图像坐标组合和预设阈值合确定目标图像坐标组合的过程，与图1所示的步骤104相似，在此不再一一赘述。

步骤307，根据目标图像坐标组合获取三维坐标。该过程与图1所示的步骤105相似，在此不再一一赘述。

在本实施例中，在实际使用时，由于遮挡或者距离等原因，接收器一般只能接收到其附近的若干个发射器发射的信号，而不能接收到所有发射器发射的信号；因此可以先通过步骤305分辨接收器接收的信号是由哪个发射器发出的，即接收器接收的信号对应的发射器标识，然后通过步骤306对找到标识的发射器的图像坐标进行排列组合即可确定目标图像坐标组合。通过上述过程缩小了坐标计算的搜索范围，提升了计算效率。

由于接收器能收到信号的发射器的数量n总是小于发射器的总数m，因此本实施例中图像坐标组合的排列总数远小于实施例1的排列总数以m＝5，n＝3为例，本发明实施例1中的排列总数为＝14400，本实施例中的排列总数为本实施例仅为实施例1的排列总数的0.25％。本实施例提供的技术方案显著的缩小了排列总数，减少了搜索范围，更为容易实现数据的实时处理。

根据本申请实施例提供的技术方案，由图像横坐标集合、图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合后获取接收器的三维坐标，从而实现实时定位。由于图像横/纵坐标集合是根据至少两个发射器同时发射的X/Y方向扫描信号获取的，因此本发明实施例提供的技术方案能够实现多发射器级联，在保证数据的刷新率的同时扩大了跟踪范围，解决了现有技术中无法在扩展跟踪区域的同时保证数据的刷新率的问题。进一步的，根据本申请的某些实施例，通过获取的初始信号和标识信号确定每个标识信号对应的发射器标识信息，还能减少确定目标图像坐标组合的时间，进一步提高数据的刷新率。

实施例3

如图5所示，本发明实施例提供一种实时定位装置，包括：

信号获取单元501，用于获取预设接收器依次接收的预设至少两个发射器同时发射的第一同步扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的X方向扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的第二同步扫描信号和所述至少两个发射器同时发射的Y方向扫描信号；

横坐标获取单元502，与所述信号获取单元相连，用于根据接收所述第一同步扫描信号的时间和接收每个X方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像横坐标集合；

纵坐标获取单元503，与所述信号获取单元相连，用于根据接收所述第二同步扫描信号的时间和接收每个Y方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像纵坐标集合；

图像坐标获取单元504，分别与所述横坐标获取单元和所述纵坐标获取单元相连，用于根据所述横坐标获取单元获取的图像横坐标集合、所述纵坐标获取单元获取的纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合；

光学跟踪单元505，与所述图像坐标获取单元相连，用于根据所述图像坐标获取单元确定的目标图像坐标组合获取所述接收器的三维坐标。

在本实施例中，通过信号获取单元501、横坐标获取单元502、纵坐标获取单元503、图像坐标获取单元504和光学跟踪单元505实现定位的过程，与本发明实施例1提供的相似，在此不再一一赘述。

进一步的，如图6所示，本实施例提供的实时定位装置中图像坐标获取单元504，包括：

组合获取模块5041，用于根据所述图像横坐标集合和所述图像纵坐标集合获取所述至少两个发射器对应的一种图像坐标组合；

重建坐标获取模块5042，与所述组合获取模块相连，用于根据组合获取模块获取的图像坐标组合获取所述接收器的重建三维坐标；

投影坐标获取模块5043，分别与所述组合获取模块和所述重建坐标获取模块相连，用于根据所述组合获取模块获取的图像坐标组合获取所述重建坐标获取模块获取的接收器的重建三维坐标对应的投影图像坐标组合；

函数值获取模块5044，分别与所述组合获取模块和所述投影坐标获取模块相连，用于根据所述组合获取模块获取的图像坐标组合和所述投影坐标获取模块获取的投影图像坐标组合，通过预设判别公式获取该图像坐标组合的判别函数值

函数值判断模块5045，分别与所述组合获取模块和所述函数值获取模块相连，用于判断所述函数值获取模块获取的判别函数值是否大于预设阈值；如果大于，通过所述组合获取模块重新获取图像坐标组合；

坐标获取模块5046，与所述函数值判断模块相连，用于通过所述函数值判断模块确定判别函数值不大于预设阈值时，根据判别函数值不大于预设阈值时的图像坐标组合获取目标图像坐标组合；

所述判别公式为所述为m所述该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2；所述x_i为所述图像坐标组合中第i个图像坐标，所述为所述第i个图像坐标对应的投影图像坐标，所述1≤i≤m。

进一步的，如图7所示，本实施例提供的实时定位装置还包括：

初始获取单元506，与所述图像坐标获取单元相连，用于获取通过所述预设接收器接收的所述至少两个发射器同时发射的初始信号，以及每个发射器在发射所述初始信号后各自预设时间间隔发射的标识信号；

所述图像坐标获取单元，具体用于根据接收每个标识信号的时间和接收初始信号的时间差，分别确定已知的发射器获取每个标识信号对应的发射器标识信息；根据所述每个标识信号对应的发射器标识信息已知的发射器集合、所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合。

在本实施例中，实时定位装置还包括初始获取单元时，实现定位的过程，与本发明实施例2提供的相似，在此不再一一赘述。

进一步的，如图8所示，本实施例提供的实时定位装置中横坐标获取单元502，包括：

第一时间差获取模块5021，用于对于接收的任一X方向扫描信号，将接收该X方向扫描信号的时间减去接收所述第一同步扫描信号的时间，得到该X方向扫描信号对应的信号时间差t₁；

横坐标获取模块5022，与所述第一时间差获取模块相连，用于根据所述第一时间差获取模块获取的信号时间差t₁和预设扫描角速度w，通过横坐标计算公式，获取该X方向扫描信号对应的图像横坐标u；

第一集合获取模块5023，与所述横坐标集合获取模块相连，用于获取由所有X方向扫描信号对应的图像横坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像横坐标集合；

所述横坐标计算公式为：u＝tan(wt₁)。

进一步的，如图9所示，本实施例提供的实时定位装置中纵坐标获取单元503，包括：

第二时间差获取模块5031，用于对于接收的任一Y方向扫描信号，将接收该Y方向扫描信号的时间减去接收所述第二同步扫描信号的时间，得到该Y方向扫描信号对应的信号时间差t₂；

纵坐标获取模块5032，与所述第二时间差获取模块相连，用于根据所述第二时间差获取模块获取的信号时间差t₂和预设扫描角速度w，通过纵坐标计算公式，获取该Y方向扫描信号对应的图像纵坐标v；

第二集合获取模块5033，与所述纵坐标获取模块相连，用于获取由所有Y方向扫描信号对应的图像纵坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像纵坐标集合；

所述纵坐标计算公式为：v＝tan(wt₂)。

进一步的，如图10所示，本实施例提供的实时定位装置中光学跟踪单元505，包括：

三维坐标获取模块5051，用于根据目标图像坐标组合和预设每个发射器的投影图像坐标，通过坐标计算公式，获取接收器的三维坐标X_w；

所述坐标计算公式为其中，所述所述所述x_i为图像坐标组合中第i个图像坐标的转置；所述P_i为预设第i个图像坐标对应的发射器的投影图像坐标；所述1≤i≤m，所述为m所述该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2。

根据本申请实施例提供的技术方案，由图像横坐标集合、图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合后获取接收器的三维坐标，从而实现实时定位。由于图像横/纵坐标集合是根据至少两个发射器同时发射的X/Y方向扫描信号获取的，因此本发明实施例提供的技术方案能够实现多发射器级联，在保证数据的刷新率的同时扩大了跟踪范围，解决了现有技术中无法在扩展跟踪区域的同时保证数据的刷新率的问题。进一步的，根据本申请的某些实施例，通过获取的初始信号和标识信号确定每个标识信号对应的发射器标识信息，还能减少确定目标图像坐标组合的时间，进一步提高数据的刷新率。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括XX单元、YY单元以及ZZ单元。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，XX单元还可以被描述为“用于XX的单元”。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的公式输入方法。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (13)

1.一种实时定位方法，其特征在于，所述方法包括：

S10、获取预设接收器依次接收的预设至少两个发射器同时发射的第一同步扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的X方向扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的第二同步扫描信号和所述至少两个发射器同时发射的Y方向扫描信号；

S20、根据接收所述第一同步扫描信号的时间和接收每个X方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像横坐标集合；

S30、根据接收所述第二同步扫描信号的时间和接收每个Y方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像纵坐标集合；

S40、根据所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合；

S50、根据所述目标图像坐标组合获取所述接收器的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S40包括：

S401、根据所述图像横坐标集合和所述图像纵坐标集合获取所述至少两个发射器对应的一种图像坐标组合；

S402、根据该图像坐标组合获取所述接收器的重建三维坐标；

S403、根据该图像坐标组合获取所述接收器的重建三维坐标对应的投影图像坐标组合；

S404、根据该图像坐标组合和所述投影图像坐标组合，通过预设判别公式获取该图像坐标组合的判别函数值

S405、判断所述判别函数值是否大于预设阈值；如果大于，重新执行S401至S405；否则，执行S406；

S406、根据判别函数值不大于预设阈值时的图像坐标组合获取目标图像坐标组合；

所述判别公式为所述为m所述该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2；所述x_i为所述图像坐标组合中第i个图像坐标，所述为所述第i个图像坐标对应的投影图像坐标，所述1≤i≤m。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S10之前，还包括：

S00、获取通过所述预设接收器接收的所述至少两个发射器同时发射的初始信号，以及每个发射器在发射所述初始信号后各自预设时间间隔发射的标识信号；

所述S40具体包括：S408、根据接收每个标识信号的时间和接收初始信号的时间差，分别确定已知的发射器获取每个标识信号对应的发射器标识信息；S409、根据所述每个标识信号对应的发射器标识信息已知的发射器集合、所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S409包括：

S4091、根据所述每个标识信号对应的发射器标识信息已知的发射器集合、所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合，获取所述已知发射器集合对应的图像坐标组合；

S4092、根据所述已知发射器集合对应的图像坐标组合和预设阈值确定目标图像坐标组合。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述S20包括：

S201、对于接收的任一X方向扫描信号，将接收该X方向扫描信号的时间减去接收所述第一同步扫描信号的时间，得到该X方向扫描信号对应的信号时间差t₁；

S202、根据该信号时间差t₁和预设扫描角速度w，通过横坐标计算公式，获取该X方向扫描信号对应的图像横坐标u；

S203、获取由所有X方向扫描信号对应的图像横坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像横坐标集合；

所述横坐标计算公式为：u＝tan(wt₁)。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述S30包括：

S301、对于接收的任一Y方向扫描信号，将接收该Y方向扫描信号的时间减去接收所述第二同步扫描信号的时间，得到该Y方向扫描信号对应的信号时间差t₂；

S302、根据该信号时间差t₂和预设扫描角速度w，通过纵坐标计算公式，获取该Y方向扫描信号对应的图像纵坐标v；

S303、获取由所有Y方向扫描信号对应的图像纵坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像纵坐标集合；

所述纵坐标计算公式为：v＝tan(wt₂)。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述S50包括：

根据目标图像坐标组合和预设每个发射器的投影图像坐标，通过坐标计算公式，获取接收器的三维坐标X_w；

所述坐标计算公式为其中，所述所述所述x_i为图像坐标组合中第i个图像坐标的转置；所述P_i为预设第i个图像坐标对应的发射器的投影图像坐标；所述1≤i≤m，所述为m所述该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2。

8.一种实时定位装置，其特征在于，所述装置包括：

信号获取单元，用于获取预设接收器依次接收的预设至少两个发射器同时发射的第一同步扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的X方向扫描信号、所述至少两个发射器同时发射的第二同步扫描信号和所述至少两个发射器同时发射的Y方向扫描信号；

横坐标获取单元，与所述信号获取单元相连，用于根据接收所述第一同步扫描信号的时间和接收每个X方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像横坐标集合；

纵坐标获取单元，与所述信号获取单元相连，用于根据接收所述第二同步扫描信号的时间和接收每个Y方向扫描信号的时间，分别获取所述接收器在所述至少两个发射器中的图像纵坐标集合；

图像坐标获取单元，分别与所述横坐标获取单元和所述纵坐标获取单元相连，用于根据所述横坐标获取单元获取的图像横坐标集合、所述纵坐标获取单元获取的纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合；

光学跟踪单元，与所述图像坐标获取单元相连，用于根据所述图像坐标获取单元确定的目标图像坐标组合获取所述接收器的三维坐标。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述图像坐标获取单元，包括：

组合获取模块，用于根据所述图像横坐标集合和所述图像纵坐标集合获取所述至少两个发射器对应的一种图像坐标组合；

重建坐标获取模块，与所述组合获取模块相连，用于根据组合获取模块获取的图像坐标组合获取所述接收器的重建三维坐标；

投影坐标获取模块，分别与所述组合获取模块和所述重建坐标获取模块相连，用于根据所述组合获取模块获取的图像坐标组合获取所述重建坐标获取模块获取的接收器的重建三维坐标对应的投影图像坐标组合；

函数值获取模块，分别与所述组合获取模块和所述投影坐标获取模块相连，用于根据所述组合获取模块获取的图像坐标组合和所述投影坐标获取模块获取的投影图像坐标组合，通过预设判别公式获取该图像坐标组合的判别函数值

函数值判断模块，分别与所述组合获取模块和所述函数值获取模块相连，用于判断所述函数值获取模块获取的判别函数值是否大于预设阈值；如果大于，通过所述组合获取模块重新获取图像坐标组合；

坐标获取模块，与所述函数值判断模块相连，用于通过所述函数值判断模块确定判别函数值不大于预设阈值时，根据判别函数值不大于预设阈值时的图像坐标组合获取目标图像坐标组合；

所述判别公式为所述为m所述该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2；所述x_i为所述图像坐标组合中第i个图像坐标，所述为所述第i个图像坐标对应的投影图像坐标，所述1≤i≤m。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

初始获取单元，与所述图像坐标获取单元相连，用于获取通过所述预设接收器接收的所述至少两个发射器同时发射的初始信号，以及每个发射器在发射所述初始信号后各自预设时间间隔发射的标识信号；

所述图像坐标获取单元，具体用于根据接收每个标识信号的时间和接收初始信号的时间差，分别确定已知的发射器获取每个标识信号对应的发射器标识信息；根据所述每个标识信号对应的发射器标识信息已知的发射器集合、所述图像横坐标集合、所述图像纵坐标集合和预设阈值确定目标图像坐标组合。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述横坐标获取单元，包括：

第一时间差获取模块，用于对于接收的任一X方向扫描信号，将接收该X方向扫描信号的时间减去接收所述第一同步扫描信号的时间，得到该X方向扫描信号对应的信号时间差t₁；

横坐标获取模块，与所述第一时间差获取模块相连，用于根据所述第一时间差获取模块获取的信号时间差t₁和预设扫描角速度w，通过横坐标计算公式，获取该X方向扫描信号对应的图像横坐标u；

第一集合获取模块，与所述横坐标集合获取模块相连，用于获取由所有X方向扫描信号对应的图像横坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像横坐标集合；

所述横坐标计算公式为：u＝tan(wt₁)。

12.根据权利要求8至10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述纵坐标获取单元，包括：

第二时间差获取模块，用于对于接收的任一Y方向扫描信号，将接收该Y方向扫描信号的时间减去接收所述第二同步扫描信号的时间，得到该Y方向扫描信号对应的信号时间差t₂；

纵坐标获取模块，与所述第二时间差获取模块相连，用于根据所述第二时间差获取模块获取的信号时间差t₂和预设扫描角速度w，通过纵坐标计算公式，获取该Y方向扫描信号对应的图像纵坐标v；

第二集合获取模块，与所述纵坐标获取模块相连，用于获取由所有Y方向扫描信号对应的图像纵坐标组成的接收器在至少两个发射器中的图像纵坐标集合；

所述纵坐标计算公式为：v＝tan(wt₂)。

13.根据权利要求8至10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述光学跟踪单元，包括：

三维坐标获取模块，用于根据目标图像坐标组合和预设每个发射器的投影图像坐标，通过坐标计算公式，获取接收器的三维坐标X_w；

所述坐标计算公式为其中，所述所述所述x_i为图像坐标组合中第i个图像坐标的转置；所述P_i为预设第i个图像坐标对应的发射器的投影图像坐标；所述1≤i≤m，所述为m所述该图像坐标组合中图像坐标的个数，所述m≥2。