CN117462939A - 定位方法、系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种定位方法、系统及电子设备。该方法包括：首先，获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1；接着，根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；然后，根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。这样，通过一次定位计算就可以确定目标对象的位姿，节省了计算时间，提高了定位效率。
Description
技术领域
本申请实施例涉及数据处理领域，尤其涉及一种定位方法、系统及电子设备。
背景技术
随着VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术的发展，VR设备也逐渐进入用户视野；例如，VR眼镜、VR一体机等等；这些VR设备能够给用户观看电影、玩游戏等带来沉浸式体验，逐渐受到用户青睐。
目前，使用VR设备游戏时，需要配合游戏手柄使用，如6DOF(6 degree offreedom，六自由度)游戏手柄。其中，游戏手柄定位速度，影响对用户动作响应的速度，也影响了用户游戏体验。因此如何实现游戏手柄的快速定位，成为亟待解决的问题之一。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种定位方法、系统及电子设备。该方法能够对目标对象进行快速定位。
第一方面，本申请实施例提供一种定位方法，该方法包括：首先，获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1；接着，根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；然后，根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。相对于现有技术需要进行多次(次)定位计算才能实现定位而言，本申请仅需进行一次定位计算即可确定目标对象的位姿，节省了计算时间，提高了定位效率。
示例性的，当目标对象为VR场景中的游戏手柄时，可以降低用户动作的响应时间，能够提高用户VR体验。当目标对象为物体特效制作场景中的物体时，可以节省制作特效视频的时间。
示例性的，光谱不同的N1个光源发射的光的波长不同，即N1个光源(或光源发射的光)的颜色信息不同。例如，N1＝7，光源1、光源2、光源3、光源4、光源5、光源6和光源7的颜色信息分别是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
示例性的，目标对象的位姿可以是6Dof位姿。
示例性的，可以获取针对待定位的目标对象拍摄的一张图像，然后采用本申请的定位方法，基于这一张图像确定一个位姿；接着，可以将该位姿确定为目标对象的位姿。
示例性的，可以获取针对待定位的目标对象拍摄的多张图像(这多张图像任意两张图像的时间差小于预设时长如100ms)；然后采用本申请的定位方法，基于这多张图像中的每张图像确定一个位姿，可以得到多个位姿。接着，可以根据其他传感器(如IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元))采集的传感器信息，来从这多个位姿中选取最优的位姿，作为目标对象的位姿。
根据第一方面，根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源，包括：对图像进行斑点检测，确定N2个斑点；确定N2个斑点的颜色信息；基于N2个斑点的颜色信息查找预设关系，以从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；其中，一个斑点对应一个光源，预设关系包括N1个光源与N1个光源的颜色信息之间的关系。
示例性的，预设关系可以包括N1个光源的光源标识和N1个光源的颜色之间的关系；斑点的颜色信息可以是指颜色(可以根据斑点的RGB值与各种预设颜色的RGB值之间的距离，确定斑点的颜色)。这样，根据斑点的颜色查找预设关系，可以准确的从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源。
示例性的，预设关系可以包括N1个光源的光源标识和N1个光源的RGB值之间的关系；斑点的颜色信息可以是指RGB值。这样，可以从预设关系中查找与斑点的RGB值距离最近的RGB值，将与斑点的RGB值距离最近的RGB值对应的光源，确定为斑点对应的光源；进而，可以准确的从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿，包括：确定N2个斑点分别对应的中心点像素坐标；根据N2个斑点分别对应的中心点像素坐标，以及N2个斑点分别对应的光源的位置布设信息，确定目标对象的位姿。
示例性的，可以采用PNP(Perspective-n-Point)算法计算目标对象的位姿，PNP算法是求解3D到2D点对运动的方法。具体地，可以采用P3P(Perspective-3-Point)算法，即采用3个定位点求解3D到2D点对运动的方法，计算目标对象的位姿。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，该方法应用于虚拟现实VR游戏场景或增强现实AR游戏场景中，目标对象包括游戏手柄。
示例性的，该方法还可以应用于物体特效制作场景中，目标对象包括布设光谱不同的N1个光源的物体。
根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，光源为点光源。
示例性的，这N1个点光源可以是LED(light-emitting diode，发光二极管)点光源。
第二方面，本申请实施例提供一种定位系统，该系统包括：第一设备和与第一设备连接的游戏手柄；第一设备为VR设备或AR(Augmented Reality，增强现实)设备，第一设备包括图像采集模块；游戏手柄布设有光谱不同的N1个光源，N1为大于2的整数；
第一设备，用于获取图像采集模块针对游戏手柄拍摄的图像，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N2为大于2的整数，N2小于或等于N1；根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
根据第二方面，图像采集模块包括与N1个光源的光谱对应的颜色滤镜colorfilter。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，VR设备为VR一体机；AR设备为AR一体机。
根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，游戏手柄布设有光谱不同的N1个LED(light-emitting diode，发光二极管)点光源。
第二方面以及第二方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第二方面以及第二方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
第三方面，本申请实施例提供一种定位系统，该系统包括：第一设备、与第一设备连接的第二设备，与第二设备连接的视觉模组和游戏手柄；第一设备为终端设备，第二设备为VR设备或AR设备；视觉模组包括图像采集模块，游戏手柄布设有光谱不同的N1个光源，N1为大于2的整数；
视觉模组，用于调用图像采集模块针对游戏手柄拍摄图像，以及将图像发送至第二设备，N2个斑点与N2个光源对应，N2为大于2的整数，N2小于或等于N1；
第二设备，用于将图像转发至第一设备；
第一设备，用于接收图像，图像包含N2个斑点；根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
根据第三方面，图像采集模块包括与N1个光源的光谱对应的颜色滤镜colorfilter。
根据第三方面，或者以上第三方面的任意一种实现方式，VR设备为VR眼镜；AR设备为AR眼镜。
根据第三方面，或者以上第三方面的任意一种实现方式，游戏手柄布设有光谱不同的N1个发光二极管LED点光源。
第三方面以及第三方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第三方面以及第三方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
第四方面，本申请实施例提供一种定位装置，该装置包括：
图像获取模块，用于获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1；
光源确定模块，用于根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；
定位模块，用于根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
第四方面以及第四方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第四方面以及第四方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
第五方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器与处理器耦合；存储器存储有程序指令，当程序指令由处理器执行时，使得电子设备执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的定位方法。
第五方面以及第五方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第五方面以及第五方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
第六方面，本申请实施例提供一种芯片，包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器；接口电路用于从电子设备的存储器接收信号，并向处理器发送信号，信号包括存储器中存储的计算机指令；当处理器执行计算机指令时，使得电子设备执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的定位方法。
第六方面以及第六方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第六方面以及第六方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
第七方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序运行在计算机或处理器上时，使得计算机或处理器执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的定位方法。
第七方面以及第七方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第七方面以及第七方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
第八方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括软件程序，当软件程序被计算机或处理器执行时，使得计算机或处理器执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的定位方法。
第八方面以及第八方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第八方面以及第八方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
图1a为示例性示出的应用场景示意图；
图1b为示例性示出的游戏手柄的示意图；
图1c为示例性示出的应用场景示意图；
图2a为示例性示出的定位过程示意图；
图2b为示例性示出的针对游戏手柄拍摄的图像示意图；
图3为示例性示出的定位过程示意图；
图4a为示例性示出的定位过程示意图；
图4b为示例性示出的位姿求解方法示意图；
图5为示例性示出的定位系统示意图；
图6为示例性示出的定位系统示意图；
图7为示例性示出的定位装置示意图；
图8为示例性示出的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。
图1a为示例性示出的应用场景示意图。图1a为示例性示出的VR游戏场景。
示例性的，用户可以购买VR装备，使用VR装备进行VR游戏。其中，VR装备可以包括：VR设备(VR眼镜)、游戏手柄和视觉组件，如图1a所示。接着，可以将VR眼镜与手机通过数据线连接，将游戏手柄(2只)与VR眼镜连接，以及将视觉组件与VR眼镜连接。随后，用户可以按照图1a的方式，将手机佩戴在腰间，头戴VR眼镜以及手握游戏手柄，在启动游戏后，即可开始VR游戏。
应该理解的是，VR眼镜与手机也可以是无线连接，本申请对此不作限制。此外，VR眼镜也可以与其它终端设备如平板电脑、个人笔记本等连接，本申请对此不作限制。
应该理解的是，若将图1a中VR设备由VR眼镜替换为VR一体机，则VR一体机无需与终端设备连接，也无需与视觉组件连接；用户将游戏手柄与VR一体机连接后，头戴VR眼镜以及手握游戏手柄，在启动游戏后，即可开始VR游戏。
应该理解的是，视觉组件和VR眼镜可以是相互独立的，或者，视觉组件是VR眼镜的一部分(即视觉组件与VR眼镜是一个整体)，本申请对此不作限制。
应该理解的是，图1a示出的VR装备仅是本申请VR装备的一个示例，本申请对VR装备所包含的组件不作限制。
示例性的，在VR游戏过程中，需要对游戏手柄进行定位，以在游戏中跟随用户的手部动作，并根据用户的手部动作进行响应，实现游戏交互。
示例性的，为了实现对游戏手柄的快速定位，可以在游戏手柄上布设光谱不同的N1(N1为大于2的整数)个光源。在VR游戏过程中，可以由VR设备(如VR一体机)或视觉组件拍摄游戏手柄的图像；然后由VR设备(如VR一体机)或终端设备，根据游戏手柄上布设的光源和拍摄得到的图像中与光源对应的斑点，对游戏手柄进行定位。
图1b为示例性示出的游戏手柄的示意图。
参照图1b，示例性的，可以在游戏手柄的环形组件的外壁布设N1个光源(图1b中仅示出了7个光源：光源1、光源2、光源3、光源4、光源5、光源6和光源7)。需要说明的，在游戏手柄的环形组件的外壁布设的光源的方式可以包括多种，具体可以按照需求设置；即在游戏手柄的环形组件的外壁布设的光源的数量N1和N1个光源的位置，均可以按照需求布设，本申请对此不作限制。示例性的，可以以在各个角度拍摄到尽可能多的光源为目标，来确定游戏手柄上布设的光源的位置。
应该理解的是，图1b仅是游戏手柄上光源布局的一个示例，不代表游戏手柄的实际光源布设方式。
应该理解的是，本申请还可以应用在AR(Augmented Reality，增强现实)游戏场景，本申请对此不作限制。
需要说明的是，图1a仅是本申请应用场景的一个示例，本申请还可以应用于其他使用游戏手柄的VR/AR场景，如VR/AR运动场景等，本申请对此限制。
图1c为示例性示出的应用场景示意图。在图1c的实施例中，示出的是制作物体特效场景。
参照图1c，示例性的，在制作物体特效场景中，可以在物体(例如船)的部分位置(例如船头等)上布设光谱不同的N1个光源，如图1c中圆圈所示。在拍摄得到包含物体的视频后，可以根据物体上布设的光源和拍摄的视频图像中的光源对应的斑点，对物体的部分位置进行定位。
应该理解的是，本申请还可以包括其他应用场景，本申请对此不作限制。
本申请以对VR游戏场景中游戏手柄定位为示例进行示例性说明。
图2a为示例性示出的定位过程示意图。
S201，获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1。
示例性的，待定位的对象可以是VR游戏场景中布设光谱不同的N1个光源的游戏手柄，也可以物体特效制作场景中布设光谱不同的N1个光源的物体等等，本申请对此不作限制。
示例性的，这N1个光源可以是N1个点光源。示例性的，这N1个点光源可以是LED(light-emitting diode，发光二极管)点光源。其中，N1个光源的光谱均不相同，也就是说，N1个光源发射的光的波长不同，即N1个光源(或光源发射的光)的颜色信息不同。
参照图1b，N1＝7，光源1、光源2、光源3、光源4、光源5、光源6和光源7的颜色信息分别是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
示例性的，光源会在相机的成像平面投影，进而在针对光源拍摄的图像中会拍摄到光源对应的斑点(Blob)；因此针对待定位的目标对象拍摄的图像中可以包括多个斑点。由于在针对待定位的目标对象拍摄的过程中，可能仅拍摄到了目标对象上布设的部分光源(假设数量为N2，N2小于或等于，N2为大于2的整数)；进而针对待定位的目标对象拍摄的图像中可以包括N2个斑点，这N2个斑点与N2个光源对应。
一种可能的方式中，可以由与VR设备(VR眼镜)连接的视觉组件，针对待定位的目标对象拍摄图像，然后将拍摄的图像通过VR设备发送给终端设备；由终端设备执行本申请的定位方法，即执行S201～S203。
一种可能的方式中，可以由VR设备(VR一体机)针对待定位的目标对象拍摄图像，由该VR设备执行本申请的定位方法，即执行S201～S203。
S202，根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源。
示例性的，由于N1个光源发射的光的颜色信息不同，进而针对待定位的目标对象拍摄的图像中N2个斑点的颜色信息也是不同的；因此可以根据该图像中每个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点中每个斑点分别对应的光源；一个斑点与一个光源对应。
图2b为示例性示出的针对游戏手柄拍摄的图像示意图。在图2b中，示出的是针对图1b中的游戏手柄拍摄的图像。
参照图2b，示例性的，针对游戏手柄拍摄的图像包含4个斑点，也就是说，拍摄到了游戏手柄上的4个光源。示例性的，假设，针对游戏手柄拍摄的图像中4个斑点的颜色信息分别为：绿色、蓝色、靛色和紫色；则可以根据这4个斑点的颜色信息，从N1个光源中查找与4个斑点分别对应的光源，即绿色斑点对应的光源为光源4，蓝色斑点对应的光源为光源5、靛色斑点对应的光源为光源6，以及紫色斑点对应的光源为光源7。
S203，根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
示例性的，可以根据N2个斑点在图像中的位置，以及这N2个斑点分别对应的光源在目标对象上的位置进行定位，确定目标对象的位姿。示例性的，可以从N2个斑点中选取3个斑点和与这3个斑点对应的3个光源进行定位，确定目标对象的位姿。其中，目标对象的位姿可以是指6dof位姿。
这样，相对于现有技术需要进行多次(次)定位计算才能实现定位而言，本申请仅需进行一次定位计算即可确定目标对象的位姿，节省了计算时间，提高了定位效率。当目标对象为VR场景中的游戏手柄时，可以降低用户动作的响应时间，能够提高用户VR体验。当目标对象为物体特效制作场景中的物体时，可以节省制作特效视频的时间。
以下对确定与N2个斑点对应的N2个光源的过程进行具体说明。
图3为示例性示出的定位过程示意图。
S301，获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1。
示例性的，S301与上述S201类似，在此不再赘述。
S302，对图像进行斑点检测，确定N2个斑点。
示例性的，可以对针对待定位的目标对象拍摄的图像进行斑点检测，检测出该图像中比其周围像素灰度值大或比周围灰度值小的区域，将检测出的这些区域，确定为斑点。
例如，可以基于求导的微分方法(例如LoG(高斯拉普拉斯)算法，DOG(高斯差分)算法等等)，进行斑点检测；其中，这类的方法称为微分检测器，即使用滤波核与图像进行卷积，找出与滤波核具有相同特征的区域，即找出斑点。
例如，可以基于局部极值的分水岭算法，进行斑点检测。
应该理解的是，本申请还可以采用其他斑点检测算，本申请对此进行斑点检测的算法不作限制。
S303，确定N2个斑点的颜色信息。
S304，基于N2个斑点的颜色信息查找预设关系，以从所述N1个光源中确定所述N2个斑点分别对应的光源。
示例性的，在目标对象上布设光源的过程中，可以根据N1个光源与N1个光源的颜色信息，建立预设关系。示例性的，颜色信息可以包括颜色或RGB值。
一种可能的方式中，可以根据N1个光源的光源标识和N1个光源的颜色，建立预设关系。其中，光源标识用于唯一标识一个光源。
假设，N1为14，这14个光源的光源标识分别是：L1，L2，......，L14；这14个光源的颜色分别是：红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛色、紫色、灰色、粉色、棕色、卡其色、米白色、肉色和墨绿色。则建立的预设关系可以如表1所示：
表1
| 光源 | 颜色 | 光源 | 颜色 |
| L1 | 红色 | L8 | 灰色 |
| L2 | 橙色 | L9 | 粉色 |
| L3 | 黄色 | L10 | 棕色 |
| L4 | 绿色 | L11 | 卡其色 |
| L5 | 蓝色 | L12 | 米白色 |
| L6 | 靛色 | L13 | 肉色 |
| L7 | 紫色 | L14 | 墨绿色 |
一种可能的方式中，可以根据N1个光源的光源标识和N1个光源的RGB值，建立预设关系。
假设，N1为14，这14个光源的光源标识分别是：L1，L2，......，L14；这14个光源的RGB值分别是：(R255,G0,B0)、(R255,G128,B0)、(R255,G255,B0)、(R0,G255,B0)、(R0,G0,B255)、(R0,G255,B255)、(R255,G0,B255)、(R96,G96,B96)、(R255,G192,B203)、(R128,G64,B0)、(R195,G176,B145)、(R248,G246 B,231)、(R249,G236,B228)和(R0,B87,B55)；则建立的预设关系可以如表2所示：
表2
| 光源 | RGB值 | 光源 | RGB值 |
| L1 | (R255,G0,B0) | L8 | (R96,G96,B96) |
| L2 | (R255,G128,B0) | L9 | (R255,G192,B203) |
| L3 | (R255,G255,B0) | L10 | (R128,G64,B0) |
| L4 | (R0,G255,B0) | L11 | (R195,G176,B145) |
| L5 | (R0,G0,B255) | L12 | (R248,G246B,231) |
| L6 | (R0,G255,B255) | L13 | (R249,G236,B228) |
| L7 | (R255,G0,B255) | L14 | (R0,B87,B55) |
示例性的，若预设关系是根据N1个光源的光源标识和N1个光源的颜色建立的，则在确定图像包含的N2个斑点后，可以确定N2个斑点中的每一个斑点的RGB值。然后根据每个斑点的RGB值，确定每个斑点的颜色；将每个斑点的颜色，作为每个斑点的颜色信息。示例性的，针对每一个斑点，可以将该斑点的RGB值与各种预设颜色(包括N1个光源的颜色)对应的RGB值进行比对，来确定该斑点的颜色信息。
例如，假设某一预设颜色的RGB值为:(R1,G1,B1)，斑点的RGB值为:(R2,G2,B2)；则可以按照下述公式计算两者RGB值之间的距离diff：
R3＝(R1-R2)/256
G3＝(G1-G2)/256
B3＝(B1-B2)/256
diff＝sqrt(R3*R3+G3*G3+B3*B3)
其中，距离diff越小，两者的颜色越相似；距离diff越大，两者的颜色越不相似。
这样，可以得到斑点的RGB值与各种预设颜色的RGB值之间的距离。可以确定RGB值与斑点的RGB值之间的距离diff最小的预设颜色；将该预设颜色，作为该斑点的颜色信息。接着，针对每个斑点，可以根据该斑点的颜色信息查找预设关系(如表1)，确定与该斑点颜色相同的光源。这样，可以确定N2个斑点分别对应的光源。
示例性的，若预设关系是根据N1个光源的光源标识和N1个光源的RGB值建立的，则在确定图像包含的N2个斑点后，可以确定N2个斑点中的每一个斑点的RGB值，然后将斑点的RGB值，确定为斑点的颜色信息。接着，针对每个斑点，可以根据该斑点的颜色信息查找预设关系(如表2)，按照上述方式计算该斑点RGB值与各光源的RGB值之间的距离；将距离diff最小的光源，确定为与斑点对应的光源。
S305，根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
示例性的，S305可以参照上述S203的描述，在此不再赘述。
以下对确定目标对象的位姿的过程进行具体说明。
图4a为示例性示出的定位过程示意图。
S401，获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1。
S402，对图像进行斑点检测，确定N2个斑点。
S403，确定N2个斑点的颜色信息。
S404，基于N2个斑点的颜色信息查找预设关系，以从所述N1个光源中确定所述N2个斑点分别对应的光源。
示例性的，S401～S404的可以参照上述S301～S304的描述，在此不再赘述。
S405，确定N2个斑点分别对应的中心点像素坐标。
一种可能的方式中，可以采用灰度重心法，计算N2个斑点中每个斑点的中心点像素坐标。其中，可以参照如下公式，计算一个斑点的中心点像素坐标(x0，y0)：
其中，xi表示斑点对应在第i行坐标，yi表示斑点对应在第i列的坐标，fij表示斑点在第i行第j列的像素值。T为灰度值阈值，可以按照需求设置，本申请对此不作限制。m为斑点对应区域包含的总行数，n为斑点对应区域包含的总列数。
应该理解的是，还可以采用其他方式，确定N2个斑点分别对应的中心点像素坐标，本申请对此不作限制。
S406，根据N2个斑点分别对应的中心点像素坐标，以及N2个斑点分别对应的光源的位置布设信息，确定目标对象的位姿。
示例性的，可以采用PNP(Perspective-n-Point)算法计算目标对象的位姿，PNP算法是求解3D到2D点对运动的方法。具体地，可以采用P3P(Perspective-3-Point)算法，即采用3个定位点求解3D到2D点对运动的方法。进而，可以从N2个斑点中选取3个斑点，接着，根据这3个斑点分别对应的中心点像素坐标和与这3个斑点对应的3个光源在目标对象上的位置布设信息，来计算目标对象的位姿。
图4b为示例性示出的位姿求解方法示意图。在图4b中，O为相机光心，A、B、C为目标对象上的3个光源，矩形框为针对目标对象拍摄的图像，a、b、c为图像中的3个斑点，即A、B、C在相机的成像平面上的投影。其中，A、B、C的位置布设信息，可以是指A、B、C在目标对象上的坐标，该坐标是世界坐标系中的坐标，不是相机坐标系中的坐标；a、b、c的中心点像素坐标是相机坐标系中的坐标。
参照图4b，示例性的，三角形ΔOab，ΔOAB，ΔObc，ΔOBC，ΔOac，ΔOAC之间存在如下对应关系：ΔOab与ΔOAB对应，ΔObc与ΔOBC对应，ΔOac与ΔOAC对应。
对于三角形ΔOab和ΔOAB，利用余弦定理可得：
OA2+OB2-2OA*OB*cos<a,b>＝AB2 (1)
对于三角形ΔObc和ΔOBC，利用余弦定理可得：
OB2+OC2-2OB*OC*cos<b,c>＝BC2 (2)
对于三角形ΔOac和ΔOAC，利用余弦定理可得：
OA2+OC2-2OA*OC*cos<a,c>＝AC2 (3)
将上述公式(1)、(2)和(3)均除以OC2，并且记x＝OA/OC,y＝OB/OC，可以得到：
x2+y2-2xycos<a,b>＝AB2/OC2 (4)
y2+12-2ycos<b,c>＝BC2/OC2 (5)
x2+12-2xcos<z,c>＝AC2/OC2 (6)
记v＝AB2/OC2,uv＝BC2/OC2,wv＝AC2/OC2,将上述公式(4)、(5)和(6)进行变换，可以得到：
x2+y2-2xycos<a,b>-v＝0 (7)
y2+12-2ycos<b,c>-uv＝0 (8)
x2+12-2xcos<z,c>-wv＝0 (9)
示例性的，可以把公式(7)中的v放到等式一边，并将v代入公式(8)和(9)中，可以得到
(1-u)y2+ux2-ycos<b,c>+2uxycos<a,b>+1＝0 (10)
(1-w)y2+wx2-xcos<b,c>+2wxycos<a,b>+1＝0 (11)
由于上述确定了a、b、c的中心点像素坐标，则可以确定三个余弦角cos<a,b>，cos<b,c>，cos<a,b>。同时，u＝BC2/AB2,w＝AC2/AB2,可以根据A、B、C在目标对象上的位置布设信息(也就是世界坐标系下的坐标)计算得到，将其变换到相机坐标系下之后，并不改变这个比值，所以也是已知量。该式中的x,y是未知的，随着相机移动会发生变化。因此，P3P问题最终可以转换成关于x,y的一个二元二次方程(多项式方程)。该方程最多可能得到四个解。
示例性的，可以将N2个斑点中另外(N2-3)个斑点，作为验证点，这(N2-3)个斑点可以与对应的(N2-3)个光源组成验证点对，可以采用验证点对计算最可能的解，从而得到A、B、C在相机坐标系下的3D坐标，也就是目标对象的位姿。
图5为示例性示出的定位系统示意图。该定位系统可以包括：第一设备501和与第一设备501连接的游戏手柄502；第一设备501为虚拟现实VR设备或增强现实AR设备，第一设备501包括图像采集模块503；游戏手柄布设有光谱不同的N1个光源504，N1为大于2的整数。
示例性的，第一设备501，可以用于获取图像采集模块503针对游戏手柄502拍摄的图像，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N2为大于2的整数，N2小于或等于N1；根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
示例性的，第一设备501，可以用于对图像进行斑点检测，确定N2个斑点；确定N2个斑点的颜色信息；基于N2个斑点的颜色信息查找预设关系，以从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；其中，一个斑点对应一个光源，预设关系包括N1个光源与N1个光源的颜色信息之间的关系。
示例性的，第一设备501，可以用于确定N2个斑点分别对应的中心点像素坐标；根据N2个斑点分别对应的光源的位置布设信息和N2个斑点分别对应的中心点像素坐标，确定目标对象的位姿。
示例性的，游戏手柄502布设有光谱不同的N1个LED点光源。
示例性的，图像采集模块503包括与N1个光源的光谱对应的颜色滤镜colorfilter。
示例性的，VR设备为VR一体机。
示例性的，AR设备为AR一体机。
图6为示例性示出的定位系统示意图。该定位系统可以包括第一设备601、与第一设备601连接的第二设备602，与第二设备602连接的视觉模组603，以及与第二设备602连接的游戏手柄604；第一设备601为终端设备，第二设备602为虚拟现实VR设备或增强现实AR设备；视觉模组603包括图像采集模块605，游戏手柄604布设有光谱不同的N1个光源606，N1为大于2的整数。
视觉模组603，用于调用图像采集模块605针对游戏手柄604拍摄图像，将图像发送至第二设备，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N2为大于2的整数，N2小于或等于N1；
第二设备602，用于将图像转发至第一设备601；
第一设备601，用于接收图像；根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
示例性的，第一设备601，可以用于对图像进行斑点检测，确定N2个斑点；确定N2个斑点的颜色信息；基于N2个斑点的颜色信息查找预设关系，以从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；其中，一个斑点对应一个光源，预设关系包括N1个光源与N1个光源的颜色信息之间的关系。
示例性的，第一设备601，可以用于确定N2个斑点分别对应的中心点像素坐标；根据N2个斑点分别对应的光源的位置布设信息和N2个斑点分别对应的中心点像素坐标，确定目标对象的位姿。
示例性的，图像采集模块605包括与N1个光源的光谱对应的颜色滤镜colorfilter。
示例性的，VR设备为VR眼镜。
示例性的，AR设备为AR眼镜。
示例性的，游戏手柄604布设有光谱不同的N1个LED点光源。
图7为示例性示出的定位装置示意图。该定位装置可以包括：
图像获取模块701，用于获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，图像包含N2个斑点，N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1；
光源确定模块702，用于根据图像包含的N2个斑点的颜色信息，从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；
定位模块703，用于根据N2个斑点和N2个斑点分别对应的光源，确定目标对象的位姿。
示例性的，光源确定模块702，具体用于对图像进行斑点检测，确定N2个斑点；确定N2个斑点的颜色信息；基于N2个斑点的颜色信息查找预设关系，以从N1个光源中确定N2个斑点分别对应的光源；其中，一个斑点对应一个光源，预设关系包括N1个光源与N1个光源的颜色信息之间的关系。
示例性的，定位模块703，具体用于确定N2个斑点分别对应的中心点像素坐标；根据N2个斑点分别对应的中心点像素坐标，以及N2个斑点分别对应的光源的位置布设信息，确定目标对象的位姿。
示例性的，该装置可以应用于虚拟现实VR游戏场景或增强现实AR游戏场景中，目标对象包括游戏手柄。
示例性的，光源为点光源。
一个示例中，图8示出了本申请实施例的一种装置800的示意性框图装置800可包括：处理器801和收发器/收发管脚802，可选地，还包括存储器803。
装置800的各个组件通过总线804耦合在一起，其中总线804除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都称为总线804。
可选地，存储器803可以用于存储前述方法实施例中的指令。该处理器801可用于执行存储器803中的指令，并控制接收管脚接收信号，以及控制发送管脚发送信号。
装置800可以是上述方法实施例中的电子设备或电子设备的芯片。
其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当该计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述相关方法步骤实现上述实施例中的定位方法。
本实施例还提供了一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述相关步骤，以实现上述实施例中的定位方法。
另外，本申请的实施例还提供一种装置，这个装置具体可以是芯片，组件或模块，该装置可包括相连的处理器和存储器；其中，存储器用于存储计算机执行指令，当装置运行时，处理器可执行存储器存储的计算机执行指令，以使芯片执行上述各方法实施例中的定位方法。
其中，本实施例提供的电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品或芯片均用于执行上文所提供的对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。
通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本申请各个实施例的任意内容，以及同一实施例的任意内容，均可以自由组合。对上述内容的任意组合均在本申请的范围之内。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
结合本申请实施例公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、闪存、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable ROM，EPROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请实施例所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机可读存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (17)
1.一种定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取针对待定位的目标对象拍摄的图像，所述目标对象上布设有光谱不同的N1个光源，所述图像包含N2个斑点，所述N2个斑点与N2个光源对应，N1和N2均为大于2的整数，N2小于或等于N1；
根据所述图像包含的N2个斑点的颜色信息，从所述N1个光源中确定所述N2个斑点分别对应的光源；
根据所述N2个斑点和所述N2个斑点分别对应的光源，确定所述目标对象的位姿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述图像包含的N2个斑点的颜色信息，从所述N1个光源中确定所述N2个斑点分别对应的光源，包括：
对所述图像进行斑点检测，确定所述N2个斑点；
确定所述N2个斑点的颜色信息；
基于所述N2个斑点的颜色信息查找预设关系，以从所述N1个光源中确定所述N2个斑点分别对应的光源；
其中，一个斑点对应一个光源，所述预设关系包括所述N1个光源与所述N1个光源的颜色信息之间的关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述N2个斑点和所述N2个斑点分别对应的光源，确定所述目标对象的位姿，包括：
确定所述N2个斑点分别对应的中心点像素坐标；
根据所述N2个斑点分别对应的中心点像素坐标，以及所述所述N2个斑点分别对应的光源的位置布设信息，确定所述目标对象的位姿。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，
所述方法应用于虚拟现实VR游戏场景或增强现实AR游戏场景中，所述目标对象包括游戏手柄。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，
所述光源为点光源。
6.一种定位系统，其特征在于，所述系统包括：第一设备和与所述第一设备连接的游戏手柄；所述第一设备为虚拟现实VR设备或增强现实AR设备，所述第一设备包括图像采集模块；所述游戏手柄布设有光谱不同的N1个光源，N1为大于2的整数；
所述第一设备，用于获取所述图像采集模块针对所述游戏手柄拍摄的图像，所述图像包含N2个斑点，所述N2个斑点与N2个光源对应，N2为大于2的整数，N2小于或等于N1；根据所述图像包含的N2个斑点的颜色信息，从所述N1个光源中确定所述N2个斑点分别对应的光源；根据所述N2个斑点和所述N2个斑点分别对应的光源，确定所述目标对象的位姿。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述图像采集模块包括与所述N1个光源的光谱对应的颜色滤镜colorfilter。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，
所述VR设备为VR一体机；
所述AR设备为AR一体机。
9.根据权利要求6至8任一项所述的系统，其特征在于，所述游戏手柄布设有光谱不同的N1个发光二极管LED点光源。
10.一种定位系统，其特征在于，所述系统包括：第一设备、与所述第一设备连接的第二设备，与所述第二设备连接的视觉模组和游戏手柄；所述第一设备为终端设备，所述第二设备为虚拟现实VR设备或增强现实AR设备；所述视觉模组包括图像采集模块，所述游戏手柄布设有光谱不同的N1个光源，N1为大于2的整数；
所述视觉模组，用于调用所述图像采集模块针对所述游戏手柄拍摄图像，以及将所述图像发送至所述第二设备，所述图像包含N2个斑点，所述N2个斑点与N2个光源对应，N2为大于2的整数，N2小于或等于N1；
所述第二设备，用于将所述图像转发至所述第一设备；
所述第一设备，用于接收所述图像；根据所述图像包含的N2个斑点的颜色信息，从所述N1个光源中确定所述N2个斑点分别对应的光源；根据所述N2个斑点和所述N2个斑点分别对应的光源，确定所述目标对象的位姿。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，
所述图像采集模块包括与所述N1个光源的光谱对应的颜色滤镜colorfilter。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，
所述VR设备为VR眼镜；
所述AR设备为AR眼镜。
13.根据权利要求10至12任一项所述的系统，其特征在于，所述所述游戏手柄布设有光谱不同的N1个发光二极管LED点光源。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器与所述处理器耦合；
所述存储器存储有程序指令，当所述程序指令由所述处理器执行时，使得所述电子设备执行权利要求1至权利要求5中任一项所述的定位方法。
15.一种芯片，其特征在于，包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器；所述接口电路用于从电子设备的存储器接收信号，并向所述处理器发送所述信号，所述信号包括存储器中存储的计算机指令；当所述处理器执行所述计算机指令时，使得所述电子设备执行权利要求1至权利要求5中任一项所述的定位方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序运行在计算机或处理器上时，使得所述计算机或所述处理器执行如权利要求1至权利要求5中任一项所述的定位方法。
17.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包含软件程序，当所述软件程序被计算机或处理器执行时，使得权利要求1至5任一项所述的方法的步骤被执行。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |