CN110555879A - 一种空间定位方法、其装置、其系统及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间定位方法、其装置、其系统及计算机可读介质，在待定位体的各表面设置构成不同几何形状的多个特征标记，设备实现较为容易且价格低廉，之后获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像，在确定特征图像中各特征标记在图像坐标系的坐标位置后，根据预先设定多个标准向量关系，遍历各特征标记，任意选取其中至少三个特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据标准向量关系对应的位置信息，确定至少三个特征标记的位置信息。通过计算特征标记之间的向量关系可以较为快速的确定特征标记的位置信息，其计算复杂程度较低，利于实现。

Description

一种空间定位方法、其装置、其系统及计算机可读介质

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种空间定位方法、其装置、其系统及计算机可读介质。

背景技术

空间定位技术在虚拟现实(VR，Virtual Reality)行业尤为重要，其直接影响VR产品的性能，决定了用户的体验效果。VR行业在空间定位技术中的标准包括：实现6自由度(DOF)，360°达到毫米级或更高精度的精确追踪，延迟<20ms，刷新率>50Hz等。目前的空间定位方法对于设备要求较高，不易实现，成本昂贵。

发明内容

本发明实施例提供了一种空间定位方法、其装置、其系统及计算机可读介质，用以解决现有的空间定位方法对于设备要求高，不易实现且成本昂贵的问题。

因此，本发明实施例提供了一种空间定位方法，包括：

获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像；所述待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状；

确定所述特征图像中各所述特征标记在图像坐标系的坐标位置；

根据预先设定多个标准向量关系，遍历各所述特征标记，任意选取其中至少三个所述特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算；

在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据所述标准向量关系对应的位置标识信息，确定所述至少三个特征标记的位置信息。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，所述确定所述特征图像中各所述特征标记在图像坐标系的坐标位置，具体包括：

对获取到的特征图像进行二值化处理；

提取二值化处理后的特征图像中全部特征标记的轮廓；

确定各所述特征标记的轮廓矩，将各所述特征标记的轮廓矩的质心坐标作为各所述特征标记在图像坐标系中的坐标位置。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，所述任意选取其中至少三个所述特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，具体包括：

任意选取其中至少四个所述特征标记，对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；

根据归一化处理后的坐标，计算其他所述特征标记到其中一个所述特征标记的向量，并对向量求和；

确定向量和与归一化处理后的坐标系的坐标轴之间的第一夹角；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括：

确定所述第一夹角是否在第一预设范围内。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，所述任意选取其中至少三个所述特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，具体包括：

任意选取其中至少四个且为偶数个所述特征标记，对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；

根据归一化处理后的坐标，计算每两个所述特征标记之间的向量；

确定每相对的两个向量之间的第二夹角；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括：

确定各所述第二夹角的差值是否均在第二预设范围内。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，所述对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标，具体包括：

选取其中一个所述特征标记作为归一化处理后的坐标系的原点；

计算其他所述特征标记到所述原点的距离；

选取其中最长的距离作为标准，对其他所述距离进行归一化处理，得到归一化处理后的坐标。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，所述根据所述标准向量关系对应的位置信息，确定所述至少三个特征标记的位置信息，具体包括：

根据所述标准向量关系对应的表面信息，确定所述至少三个特征标记属于的几何形状；

根据所述至少三个特征标记之间的距离信息和相对位置关系，确定各所述特征标记的位置信息。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，所述几何形状对应的标准向量关系为多个；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括：

确定计算出的向量关系是否满足所述几何形状对应的全部标准向量关系。

另一方面，本发明实施例还提供了一种空间定位装置，包括：

图像获取部件，用于获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像；所述待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状；

数据处理部件，包括：

坐标确定模块，用于确定所述特征图像中各所述特征标记在图像坐标系的坐标位置；

计算模块，用于根据预先设定多个标准向量关系，遍历各所述特征标记，任意选取其中至少三个所述特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算；确定计算出的向量关系是否任意标准向量关系；

定位模块，用于在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据所述标准向量关系对应的位置信息，确定所述至少三个特征标记的位置信息。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，所述坐标确定模块，具体用于对获取到的特征图像进行二值化处理；提取二值化处理后的特征图像中全部特征标记的轮廓；确定各所述特征标记的轮廓矩，将各所述特征标记的轮廓矩的质心坐标作为各所述特征标记在图像坐标系中的坐标位置。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，所述计算模块，具体用于任意选取其中至少四个所述特征标记，对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；根据归一化处理后的坐标，计算其他所述特征标记到其中一个所述特征标记的向量，并对向量求和；确定向量和与归一化处理后的坐标系的坐标轴之间的第一夹角；确定所述第一夹角是否在第一预设范围内。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，所述计算模块，具体用于任意选取其中至少四个且为偶数个所述特征标记，对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；根据归一化处理后的坐标，计算每两个所述特征标记之间的向量；确定每相对的两个向量之间的第二夹角；确定各所述第二夹角的差值是否均在第二预设范围内。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，所述计算模块，具体用于选取其中一个所述特征标记作为归一化处理后的坐标系的原点；计算其他所述特征标记到所述原点的距离；选取其中最长的距离作为标准，对其他所述距离进行归一化处理，得到归一化处理后的坐标。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，所述定位模块，具体用于根据所述标准向量关系对应的表面信息，确定所述至少三个特征标记属于的几何形状；根据所述至少三个特征标记之间的距离信息和相对位置关系，确定各所述特征标记的位置信息。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，所述几何形状对应的标准向量关系为多个；

所述计算模块，具体用于确定计算出的向量关系是否满足任意所述几何形状对应的全部标准向量关系。

另一方面，本发明实施例还提供了一种空间定位系统，包括：本发明实施例提供的上述空间定位装置，以及待定位体；

所述待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状。

另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，包括程序代码，当所述程序代码在计算设备上运行时，所述程序代码用于使所述计算设备执行本发明实施例提供的上述空间定位方法的步骤。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种空间定位方法、其装置、其系统及计算机可读介质，在待定位体的各表面设置构成不同几何形状的多个特征标记，设备实现较为容易且价格低廉，之后获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像，在确定特征图像中各特征标记在图像坐标系的坐标位置后，根据预先设定多个标准向量关系，遍历各特征标记，任意选取其中至少三个特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据标准向量关系对应的位置信息，确定至少三个特征标记的位置信息。通过计算特征标记之间的向量关系可以较为快速的确定特征标记的位置信息，其计算复杂程度较低，利于实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的空间定位方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供空间定位方法中待定位体的前侧示意图；

图3为本发明实施例提供空间定位方法中待定位体的右侧示意图；

图4为本发明实施例提供的空间定位方法的具体流程示意图；

图5为本发明实施例提供的空间定位方法的具体流程示意图；

图6为本发明实施例提供的空间定位方法的具体流程示意图；

图7和图8为本发明实施例提供的空间定位方法中特征标记的向量关系计算示意图；

图9为本发明实施例提供的空间定位装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的空间定位方法的完整流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，根据定位原理以及辅助设备的不同，空间定位技术可以有多种分类。其中光学定位是通过外部相机拍摄头盔图像，提取头盔上关键点信息，诸如：特征标记(Oculus)和颜色(PSVR)等。已知特征点在头盔坐标系中的三维坐标，根据相机拍摄的图像可以方便的获取特征点的二维坐标，然后根据POSIT和solvePnP等算法即可以求出头盔相对于相机坐标系的位置及旋转角度，获得实时6DOF的位置追踪，即进行空间定位。其中，关键问题在于如何辨别图像中特征标记与实际三维坐标的对应关系，即需要知道图像中每个特征标记的身份(ID)。

上述空间定位方法需要以下硬件配置需求，Oculus通过控制LED的发光频率来区分每一个点(特征标记)，并配备了坐标系(Constellation)，需要特殊的变频光源；PSVR采用可见光，用可见光的颜色来追踪玩家和设备，但同时需要配备昂贵的相机(PS Eye)。当需要大场景使用时，为获得更大空间，需要多个Oculus Constellation或PS Eye阵列来捕捉标识(Marker)，并且，计算复杂度高，运算成本高。

基于此，本发明实施例提供了一种空间定位方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S101、获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像；待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状；

S102、确定特征图像中各特征标记在图像坐标系的坐标位置；

S103、根据预先设定多个标准向量关系，遍历各特征标记，任意选取其中至少三个特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算；

S104、在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据标准向量关系对应的位置信息，确定至少三个特征标记的位置信息。

具体地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，在待定位体的各表面可以通过安装多个红外LED灯作为特征标记，也可以通过设置多个反射体作为特征标记，且采用特定光源照射待定位体，或通过设置多个其他类型的发光体作为特征标记，在此不做限定。并且，在待定位体的每个表面设置的特征标记的数量可以相同也可以不同，且每个表面设置的特征标记的数量一般不少于3个，进一步一般不少于4个，以便在不同表面的特征标记构成不同的几何形状，以便后续计算过程中进行区分。

例如当待定位体为头盔时，可以在头盔的前后左右分别固定11、8、4、4个红外LED灯，且每个红外LED灯均有固定的编号，以便在执行步骤S104时将满足标准向量关系的特征标记与该编号进行匹配。图2示出了头盔前侧的红外LED灯分布情况，如图3示出了头盔右侧的红外LED灯分布情况。通过选定空间中一个固定位置设置红外图像获取装置，例如红外相机，可以确保在头盔运动过程中可以实时获取包含头盔的特征图像，该特征图像中包含多个特征标记，以便后续进行特征标记的空间定位。

具体地，本发明实施例提供的上述空间定位方法，在待定位体的各表面设置构成不同几何形状的多个特征标记，设备实现较为容易且价格低廉，降低了360°空间定位的硬件配置要求，无需特殊的变频光源和昂贵的相机，在只需要诸如红外LED光源和普通红外相机的硬件条件下便能实现对设备的360°空间定位。之后获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像，在确定特征图像中各特征标记在图像坐标系的坐标位置后，根据预先设定多个标准向量关系，遍历各特征标记，任意选取其中至少三个特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据标准向量关系对应的位置信息，确定至少三个特征标记的位置信息。通过计算特征标记之间的向量关系可以较为快速的确定特征标记的位置信息，其计算复杂程度较低，从而可以有效的克服延迟，降低给用户带来的眩晕感，容易实现。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，上述S102确定所述特征图像中各特征标记在图像坐标系的坐标位置，如图4所示，具体可以通过下述方式实现：

S401、对获取到的特征图像进行二值化处理；例如可以先将获取到的特征图像转换为灰度图，再对该灰度图进行二值化处理；

S402、提取二值化处理后的特征图像中全部特征标记的轮廓；

S403、确定各特征标记的轮廓矩，将各特征标记的轮廓矩的质心坐标作为各特征标记在图像坐标系中的坐标位置。

值得注意的是，上述图像坐标系是针对特征图像建立的坐标系，一般以特征图像中某个特定点作为原点，例如可以选取特征图像中的左下角的点作为原点，从原点向右延伸的方向即特征图像的下边缘作为x轴，从原点向上延伸的方向即特征图像的左边缘作为y轴。或者，也可以以特征图像的中心点作为原点，从原点向右延伸的方向即与特征图像的下边缘平行的直线作为x轴，从原点向上延伸的方向即特征图像的左边缘平行的直线作为y轴。在此不做限定。

具体地，例如在采用红外LED灯作为特征标记时，由于红外相机的成像特性，可以感知人眼无法辨别的红外光，因此在获取到的特征图像中的特征标记为光斑形状，光斑较为明亮，在上述步骤S401中可以设定阈值，对特征图像进行二值化处理，例如使得二值化处理后的特征图像中的光斑为白色，其他部分均为黑色，即转换为灰度图。之后，在上述步骤S402中提取二值化处理后的特征图像中所有光斑的轮廓，具体可以通过边缘提取确定光斑的轮廓，一般光斑的轮廓为圆形或椭圆形；最后在上述步骤S403中依次求取轮廓矩，即求取圆形或椭圆形的外切矩形作为轮廓矩，根据轮廓矩求得每个光斑的质心，即将外切矩形的中心作为质心，将质心坐标视为光斑在图像坐标系的坐标位置。由于相较于计算圆形或椭圆形的中心，外切矩形的中心较为容易计算，因此，通过上述步骤S401-S403可以较为快速且准确的确定出光斑的坐标位置。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，上述步骤S103根据预先设定多个标准向量关系，遍历各标记特征，任意选取其中至少三个特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，如图5所示，以四个及以上特征标记的基础为例，具体可以通过以下方式实现：

S501、任意选取其中至少四个特征标记，对选取的至少四个特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；

S502、根据归一化处理后的坐标，计算其他特征标记到其中一个特征标记的向量，并对向量求和；

S503、确定向量和与归一化处理后的坐标系的坐标轴之间的第一夹角；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括以下步骤：

S504、确定第一夹角是否在第一预设范围内，若是，则执行步骤S505；若否，则返回步骤S501；

S505、确定计算出的向量关系满足该标准向量关系。

具体地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，可以根据各表面的特征标记构成的几何形状预先制定不同的标准向量关系，例如矩形和多边形对应的标准向量关系，并且，还可以制定几何形状偏转不同角度后的标准向量关系，例如矩形偏转后变形为菱形的标准向量关系，以及相邻表面的特征表面构成的几何形状对应的标准向量关系等，例如相邻的两个表面中邻接的四个特征向量构成的平行四边形的标准向量关系，在此不做限定。以图3所示的头盔右侧的红外LED灯分布情况为例，其排布情况为矩形，制定的标准向量关系例如可以是第一夹角θ1在30°±10°的第一预设范围。

因此，要想确定特征图像中是否存在符合该标准向量关系的特征标记，则可以任意选取其中四个特征标记执行步骤S501至S505，直至找到符合标准向量关系的一组特征标记为止。当全部特征向量均不符合该标准向量关系，则根据下一条标准向量关系，确定特征图像中是否存在符合该标准向量关系的特征标记，依次类推，直至在特征图像中找到符合某个标准向量关系的特征标记为止。例如选取图7和图8所示的四个特征标记A、B、C和D，在进行步骤S501的归一化处理后，将A作为坐标原点，在步骤S502中计算特征标记B、C和D到A的向量，得到向量b、c和d，并求和，得到向量和a，在步骤S504中确定向量和a与坐标轴x的第一夹角θ1是否在30°±10°，若是，则说明向量关系满足标准向量关系。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，上述步骤S103根据预先设定多个标准向量关系，遍历各标记特征，任意选取其中至少三个特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，如图6所示，具体也可以通过以下方式实现：

S601、任意选取其中至少四个且为偶数个特征标记，对选取的至少四个特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；

S602、根据归一化处理后的坐标，计算每两个特征标记之间的向量；

S603、确定每相对的两个向量之间的第二夹角；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括：

S604、确定各第二夹角的差值是否均在第二预设范围内，若是，则执行步骤S605；若否，则返回步骤S601；

S605、确定计算出的向量关系满足该标准向量关系。

具体地，上述步骤S601至步骤S605为另一种确定是否符合标准向量关系的方式，以图3所示的头盔右侧的红外LED灯分布情况为例，其排布情况为矩形，制定的标准向量关系例如可以是相对的两个侧边构成的向量之间的第二夹角θ2均在0°±10°的第二预设范围内。

因此，要想确定特征图像中是否存在符合该标准向量关系的特征标记，则可以任意选取其中四个特征标记执行步骤S601至S605，直至找到符合标准向量关系的一组特征标记为止。当全部特征向量均不符合该标准向量关系，则根据下一条标准向量关系，确定特征图像中是否存在符合该标准向量关系的特征标记，依次类推，直至在特征图像中找到符合某个标准向量关系的特征标记为止。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，上述步骤S501或步骤S601对选取的至少四个特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标，具体包括：

首先，选取其中一个特征标记作为归一化处理后的坐标系的原点，例如如图7和图8所示，右下角的特征标记A记为(0,0)；

接着，计算其他特征标记到原点的距离，例如图7和图8中计算特征标记B、C、D到A的距离；

最后，选取其中最长的距离作为标准，对其他距离进行归一化处理，得到归一化处理后的坐标，例如在图7和图8中特征标记C到A的距离最长，作为标准，对其他距离进行归一化处理。

具体地，通过对选取的至少四个特征标记进行上述坐标归一化处理，有利于通过归一化处理后的坐标进行向量关系计算，便于和标准向量关系进行比较。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，为了防止误判的情况，几何形状一般对应的标准向量关系为多个，例如一个几何形状对应两个标准向量关系；则确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系时，需要确定计算出的向量关系是否满足几何形状对应的全部标准向量关系，例如当需要确定选取的四个特征标记是否位于头盔的右侧，则需要确定这四个特征标记的向量关系同时满足步骤S501至S505的标准向量关系，和步骤S601至S605的标准向量关系，才能确定出这四个特征标记位于右侧。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位方法中，上述步骤S104根据标准向量关系对应的位置标识信息，确定至少三个特征标记的位置信息，具体包括：

首先，根据标准向量关系对应的表面信息，确定至少三个特征标记属于的几何形状；例如标准向量关系对应的是头盔的右侧表面，则确定图8所示的四个特征标记属于右侧的几何形状；

之后，根据至少三个特征标记之间的距离信息和相对位置关系，确定各特征标记的位置信息，例如根据图7所示的四个特征标记之间的距离信息和相对位置，例如可以确定出特征标记A与B，C与D的距离大于B与C，A与D的距离，特征标记A位于右下角，特征标记C位于左上角，特征标记B位于左下角，特征标记D位于右上角，然后根据以上四个特征标记的实际空间位置关系，最终确定每个特征标记的ID，即可以确定图7中的特征标记A对应图3中的15，图7中的特征标记B对应图3中的13，图7中的特征标记C对应图3中的12，图7中的特征标记D对应图3中的14。

具体地，图10示出了本发明实施例提供的上述空间定位方法的一个完整的流程图，其中，步骤S1对应于上述步骤S101和S102的具体实现过程，步骤S2对应于如何预先设定的标准向量关系，步骤S3对应于步骤S103的具体实现过程，在此不作详述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种空间定位装置及系统，由于该装置及系统解决问题的原理与前述一种空间定位方法相似，因此该装置和系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的一种空间定位装置，如图9所示，包括：

图像获取部件91，用于获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像；待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状；

数据处理部件92，包括：

坐标确定模块921，用于确定特征图像中各特征标记在图像坐标系的坐标位置；

计算模块922，用于根据预先设定多个标准向量关系，遍历各特征标记，任意选取其中至少三个特征标记进行与所述标准向量关系相应的向量关系计算；确定计算出的向量关系是否任意标准向量关系；

定位模块923，用于在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据标准向量关系对应的位置标识信息，确定至少三个特征标记的位置信息。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，坐标确定模块921，具体用于对获取到的特征图像进行二值化处理；提取二值化处理后的特征图像中全部特征标记的轮廓；确定各特征标记的轮廓矩，将各特征标记的轮廓矩的质心坐标作为各特征标记在图像坐标系中的坐标位置。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，计算模块922，具体用于任意选取其中至少四个特征标记，对选取的至少四个特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；根据归一化处理后的坐标，计算其他特征标记到其中一个特征标记的向量，并对向量求和；确定向量和与归一化处理后的坐标系的坐标轴之间的第一夹角；确定第一夹角是否在第一预设范围内。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，计算模块922，具体用于任意选取其中至少四个且为偶数个特征标记，对选取的至少四个特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；根据归一化处理后的坐标，计算每两个特征标记之间的向量；确定每相对的两个向量之间的第二夹角；确定各第二夹角的差值是否均在第二预设范围内。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，计算模块922，具体用于选取其中一个特征标记作为归一化处理后的坐标系的原点；计算其他特征标记到原点的距离；选取其中最长的距离作为标准，对其他距离进行归一化处理，得到归一化处理后的坐标。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，定位模块923，具体用于根据标准向量关系对应的表面信息，确定至少三个特征标记属于的几何形状；根据至少三个特征标记之间的距离信息和相对位置关系，确定各特征标记的位置信息。

可选地，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，几何形状对应的标准向量关系为多个；

计算模块922，具体用于确定计算出的向量关系是否满足任意几何形状对应的全部标准向量关系。

具体地，在本发明实施例提供的上述空间定位装置中，图像获取部件91可以采用红外摄像机或红外CCD等部件实现其功能。数据处理部件92可以采用可编程逻辑电路等处理器实现其功能。

本发明实施例提供的一种空间定位系统，包括：本发明实施例提供的上述空间定位装置，以及待定位体；

待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状。

具体地，待定位体可以为虚拟现实中使用的头盔。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，包括程序代码，当程序代码在计算设备上运行时，程序代码用于使计算设备执行本发明实施例提供的上述空间定位方法的步骤。由于该计算机可读介质解决问题的原理与前述一种空间定位方法相似，因此该计算机可读介质的实施可以参见空间定位方法的实施，重复之处不再赘述。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

根据本发明的实施方式的用于显示产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在服务器设备上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被信息传输、装置或者器件使用或者与其结合使用。

可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由周期网络动作系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种空间定位方法，其特征在于，包括：

获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像；所述待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状；

确定所述特征图像中各所述特征标记在图像坐标系的坐标位置；

根据预先设定多个标准向量关系，遍历各所述特征标记，任意选取其中至少三个所述特征标记进行与所述标准向量关系相应的向量关系计算；

在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据所述标准向量关系对应的位置信息，确定所述至少三个特征标记的位置信息。

2.如权利要求1所述的空间定位方法，其特征在于，所述确定所述特征图像中各所述特征标记在图像坐标系的坐标位置，具体包括：

对获取到的特征图像进行二值化处理；

提取二值化处理后的特征图像中全部特征标记的轮廓；

确定各所述特征标记的轮廓矩，将各所述特征标记的轮廓矩的质心坐标作为各所述特征标记在图像坐标系中的坐标位置。

3.如权利要求1所述的空间定位方法，其特征在于，所述任意选取其中至少三个所述特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，具体包括：

任意选取其中至少四个所述特征标记，对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；

根据归一化处理后的坐标，计算其他所述特征标记到其中一个所述特征标记的向量，并对向量求和；

确定向量和与归一化处理后的坐标系的坐标轴之间的第一夹角；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括：

确定所述第一夹角是否在第一预设范围内。

4.如权利要求1所述的空间定位方法，其特征在于，所述任意选取其中至少三个所述特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算，具体包括：

任意选取其中至少四个且为偶数个所述特征标记，对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；

根据归一化处理后的坐标，计算每两个所述特征标记之间的向量；

确定每相对的两个向量之间的第二夹角；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括：

确定各所述第二夹角的差值是否均在第二预设范围内。

5.如权利要求3或4所述的空间定位方法，其特征在于，所述对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标，具体包括：

选取其中一个所述特征标记作为归一化处理后的坐标系的原点；

计算其他所述特征标记到所述原点的距离；

选取其中最长的距离作为标准，对其他所述距离进行归一化处理，得到归一化处理后的坐标。

6.如权利要求1-4任一项所述的空间定位方法，其特征在于，所述根据所述标准向量关系对应的位置信息，确定所述至少三个特征标记的位置信息，具体包括：

根据所述标准向量关系对应的表面信息，确定所述至少三个特征标记属于的几何形状；

根据所述至少三个特征标记之间的距离信息和相对位置关系，确定各所述特征标记的位置信息。

7.如权利要求1-4任一项所述的空间定位方法，其特征在于，所述几何形状对应的标准向量关系为多个；

确定计算出的向量关系是否满足任意标准向量关系，具体包括：

确定计算出的向量关系是否满足所述几何形状对应的全部标准向量关系。

8.一种空间定位装置，其特征在于，包括：

图像获取部件，用于获取包含待定位体的多个特征标记的特征图像；所述待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状；

数据处理部件，包括：

坐标确定模块，用于确定所述特征图像中各所述特征标记在图像坐标系的坐标位置；

计算模块，用于根据预先设定多个标准向量关系，遍历各所述特征标记，任意选取其中至少三个所述特征标记进行与标准向量关系相应的向量关系计算；确定计算出的向量关系是否任意标准向量关系；

定位模块，用于在确定计算出的向量关系满足任意标准向量关系时，根据所述标准向量关系对应的位置标识信息，确定所述至少三个特征标记的位置信息。

9.如权利要求8所述的空间定位装置，其特征在于，所述坐标确定模块，具体用于对获取到的特征图像进行二值化处理；提取二值化处理后的特征图像中全部特征标记的轮廓；确定各所述特征标记的轮廓矩，将各所述特征标记的轮廓矩的质心坐标作为各所述特征标记在图像坐标系中的坐标位置。

10.如权利要求8所述的空间定位装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于任意选取其中至少四个所述特征标记，对选取的至少四个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；根据归一化处理后的坐标，计算其他所述特征标记到其中一个所述特征标记的向量，并对向量求和；确定向量和与归一化处理后的坐标系的坐标轴之间的第一夹角；确定所述第一夹角是否在第一预设范围内。

11.如权利要求8所述的空间定位装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于任意选取其中至少四个所述特征标记，对选取的至少四个且为偶数个所述特征标记进行坐标归一化处理，确定归一化处理后的坐标；根据归一化处理后的坐标，计算每两个所述特征标记之间的向量；确定每相对的两个向量之间的第二夹角；确定各所述第二夹角的差值是否均在第二预设范围内。

12.如权利要求10或11所述的空间定位装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于选取其中一个所述特征标记作为归一化处理后的坐标系的原点；计算其他所述特征标记到所述原点的距离；选取其中最长的距离作为标准，对其他所述距离进行归一化处理，得到归一化处理后的坐标。

13.如权利要求8-11任一项所述的空间定位装置，其特征在于，所述定位模块，具体用于根据所述标准向量关系对应的表面信息，确定所述至少三个特征标记属于的几何形状；根据所述至少三个特征标记之间的距离信息和相对位置关系，确定各所述特征标记的位置信息。

14.如权利要求8-11任一项所述的空间定位装置，其特征在于，所述几何形状对应的标准向量关系为多个；

所述计算模块，具体用于确定计算出的向量关系是否满足任意所述几何形状对应的全部标准向量关系。

15.一种空间定位系统，其特征在于，包括：如权利要求8-14任一项所述的空间定位装置，以及待定位体；

所述待定位体的各表面具有由多个特征标记构成的不同几何形状。

16.一种计算机可读介质，其特征在于，包括程序代码，当所述程序代码在计算设备上运行时，所述程序代码用于使所述计算设备执行权利要求1-7任一项所述空间定位方法的步骤。