SE511461C2 - Databearbetning - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 511 461 2 sätt för att detektera läget av markörema fästa vid föremålet.

De system, som används för närvarande, använder en eller flera kameror, som sänder videosignalen till en datorenhet för analys eller bara för delvis bearbetning av videosignalen och sänder sedan den till en datoranordning för analys. Problemet är att när många kameraenheter används accelererar mängden data som sänds till datorenheten väsentligt, vilken belastar datorresurserna. Dessa system tenderar också att bli långsamma allteftersom datarnängden ökar.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att övervinna ovan problem och framställa ett nytt system för snabbare databearbetning och beräkning i allmänhet och ett rörelseanalyssystem i synnerhet för bestämning av positionen av en markör i realtid och genom att använda resursema av varje informationssarnlande enhet, d.v.s. en kamera.

Det huvudsakliga ändamålet med uppfinningen är att sprida databearbetningen huvudsakligen mellan datasarnlande anordningar och förse, till exempel en värddator i databearbetningskedjan med en väsentligen färdig datamängd. Den ökade prestanda, som erhålles på detta sätt belastar inte värddatom och data transmitterad till och bearbetad av värddatorn kommer att öka dramatiskt, vilket ökar möjligheten för realtidsbearbetning av datorn.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att öka precisionen och tillförlitlighet av bearbetad data. Ännu ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en ny datatyp för snabb databearbetning.

Nämnda ändamål uppnås genom att den datasamlande anordningen är anordnad att intemt bearbeta data samlad genom nämnda anordning i olika nivåer, som har olika grader av inforrnationsinnehåll, omfattande en hög grad av informationsinnehåll och en lägre grad av informationsinnehåll, vilka datasamlande anordningar dessutom omfattar organ för att mottaga data från andra datasarnlande anordningar med olika grad av informationsinnehåll, varvid en 10 15 20 25 30 511461 3 uppsättning data genererad i den datasarnlande anordningen eller mottagen från en datasamlande anordning som har en hög grad av inforrnationsinnehåll, ersätter en data som har en lägre grad av informationsinnehåll innan den vidarebefordras av den bearbetade data i kedjan.

I ett föredraget utförande av ett rörelseanalyssystem enligt uppfinningen innefattar en kameraenhet organ för kommunikation med andra kameraenheter och/eller datorenheten, varvid en uppsättning av bearbetad data innefattar olika nivåer av bearbetad data, omfattande en uppsättning med huvudsakligen hög grad av informationsinnehåll och en huvudsakligen låg grad av inforrnationsinnehåll, varvid en uppsättning data genererad i kameraenheten eller mottagen från en karneraenhet som har en hög grad av infonnationsinnehåll ersätter en data som har lägre grad av inforrnationsinnehåll före vidarebefordran av den bearbetade datan i kedjan av enheter.

I ett utförande innefattar datauppsättningen med en väsentligen hög grad av infonnationsinnehåll huvudsakligen information om en tredimensionell position av markören i rymden.

I ett annat utföringsexempel enligt uppfinningen innefattar datauppsättningen som har väsentligen en låg grad av inforrnationsinnehåll information om en tvådimensionell punkt i rymden, beskriven som en linje som har riktningskoefficienter Kx, IQ, och diameter <1) av markören och ett fimktionsvärde av (bn.

I ännu ett annat utföringsexempel innefattar datauppsättningen dessutom information om en tredimensionell position för markören i rymden, beskriven medelst X-, Y-, Z-koordinater och en index för huvudsakligen två korsande linjer.

I ett föredraget utförande enligt föreliggande uppfinning omfattar kameraenheten förbehandlingsenheter, buffert, optiskt element och organ för att kommunicera med andra kameraenheter.

I ett utförande är markören sekventiellt kodad.

I ett utförande är väsentligen varje kamera anordnad att generera en lista innehållande linj edata i 10 15 20 30 511461 4 en minnesenhet, vilken lista bearbetas och jämföres med data mottagen från en förgående kamera genom att jämföra de inkommande punktdatan med den eventuellt intemt genererade punktdatan, och uppdatera punktdatan genom att järnföra de inkommande korsdatan med intemt genererad linj edata, som korsar en korsningspunkt, uppdatera korsningsdatan och överföra korsningsdatan för att peka på data i respektive linjedata och jämföra inkommande linj edatan i respektive intemt genererad linj edata. Om två korsningslinj er resulterar i en punkt som har en god tolerans acceptera datan genom att uppdatera punktdatan och/eller generera ett korsningsdata, annars bibehålla linj edatan.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande kommer uppfinningen att beskrivas med referens till bifogade ritningar, i vilka: Fig. 1 visar ett schematiskt diagram av ett enkelt rörelseanalyssystem.

F ig. 2 visar schematiskt en bild av en markör och digitala skivor av densamma.

Fig. 3 visar ett schematiskt diagram som visar ett system av datasamlande anordningar, vilka använder metoden enligt föreliggande uppfinning.

Fi g. 4 visar en schematisk vy av koordinatsystemet i ett föredraget utförande.

Fig. 5 visar ett schematiskt dataflödesdiagram i en föredragen kamera som används i en anordning enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 6 visar ett flödesschema, som schematiskt visar metoden enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 7 visar schematiskt ett utförande, som använder metoden enligt föreliggande uppfinning.

GRUNDLÄGGANDE TEORI Ett analogt system använder som en insignal huvudsakligen en konventionell videosignal från en kamera. Medelst signalen beräknas X- och Y-koordinaterna för markören, som skiljer sig från omgivningarna genom ljusintensitet. Målet är att mäta en markörrörelse så noggrant som möjligt, d.v.s. onoggrannheten, som är ett resultat av videosignalen bestående av en uppsättning ändliga antal punkter minimeras.

Videosignalen består av ett antal linjer, vilka avsökes i kronologisk ordning. En markör genererar en bild, som sträcker sig över en eller flera linjer. Medelst en komparator kan böfian 10 15 20 511 461 5 och slutet av en markörsektion på en linje bestämmas. Markörens bild på en linje kallas ett segment. Tiden uppmättes delvis från början av linjen till början av segmentet (XS) och delvis från början av linjen till slutet av segmentet (XC). Medelvärdet av dessa två perioder är ett mått för positionen av ett segment i utrymmet, i horisontell riktning (om linjerna är horisontella) medan serienumret (S) för linjen är ett mått för läget av segmentet i den vertikala riktningen.

Längden I av segmenten är då Xe-Xs.

Mittpunkten för markören kan tillhandahållas som en beräknad gemensam mittpunkt för alla segment som är en del av markören (bilden), där X- och Y-koordinatema för markören, Xm respektive Ym, erhålles genom formlema 1 och 2: Z (Xg-Xs) å (Xetxs) X =----- (1) m Z (Xe "Å/s) Tecknet 2 indikerar att summeringen utföres över alla segmenten, som är en del av Y = 2((Xe'Xg) - S) (2) '” E ere-XS) markörbilden.

Ovanstående är lämplig för en analog signal. Liknande beräkningar kan utföras om bildpunkter fi-ån en digital detektor överförs till en arman ordning än linjär. Där beräknas mittpunktema för alla bildelement som är en del av samma markör. Först kan bildelementet översättas till linjer och sedan kan beräkning utföras, enligt det analoga fallet.

Tidpunktema XS och Xe kan mätas med en elektronisk räknaranordning ansluten till en oscillator.

Råknaren startar i början av linjen och avläses när början och slutet av ett segment nås. Ett problem är att oscillatorfrekvensen, på grund tekniska eller ekonomiska orsaker är begränsad. I (Ju 10 511 461 6 En komparator är anordnad för att övervinna detta problem i det analoga fallet, vilken starter en integrator, vilken genererar en linjär potentialramp, som starter från en potential V, till Vb vid tiden XS. Rampen samplas sedan och mäts när räknaren slår om mellan två värden. Punkten när rampen passerar ett förutbestämt tröskelvärde används för att definiera tiden XSS. Skillnaden mellan XS och Xss är en konstant och den bestäms av integratorn och fördröjningarna i komparatom. Tiden XSS beräknas med lätthet från de uppmätta punkterna på potentialrarnpen vid tiden för omslag av räknaren förutsatt att åtminstone två punkter på rampen är uppmätta. Om till exempel två värden uppmäts, V, vid t, och V2 vid t: och V0 är mellan V, och V2, interpoleras XSS via formel 3: -L (12 -f1).(V0 _ V1) X = f 1 Vz-Vl ss (3) Tiden X, uppmäts på samma sätt. l detta utförande används en linjär ramp, eftersom beräkningarna blir enklare, emellertid kan andra kurvor förekommer.

Bildelementen kan utformas i linjer medelst ett lågpassfilter för att åstadkomma en viss kontinuerlig signal, som kan bearbetas som den analoga signalen. Emellertid uppmäts i det föredragna utföringsexemplet varje bildelement individuellt och från det uppmätta värdet interpoleras ett värde som bestämmer när ett tröskelvärde T passeras.

Den digitaliserade signalen överförs till en komparatorenhet, vilken interpolerar individuella testvärden omkring ett förutbestämt tröskelvärde T, även kallat videonivå. Såsom beskrevs här ovan är ändamålet att bestämma när signalarnplituden passerar värdet T. Varje passage visar en start- och ändkoordinat för varje segment med en hög upplösning, vilken kan vara omkring 30 x antal bildpunkter på en rad. I en beräkningsenhet utföres följ ande beräkning: T- V1 V2- V1 = bíldpunkrsnr. + (4) Xhögupplösníng 511 461 Där V1 och V2 är signalnivåer för föregående resp. efierfölj ande bildpunkter erhållna från komparatom. 5 Här kan forrnel 4 betraktas som ett specialfall av fonnel 3.

Bildpunktsnurnret kan erhållas från en räknare (inte visad). Beroende av komponenterna som används kan nivåerna V, och V2 mätas med en upplösning av 10 bitar, bildpunktsnumret (MSB) 9 bitar och (T-VQ/(Vz-Vl) 7 bitar. Sedan kan mittpunkten x' av markören beräknas i en 10 beräkningsenhet medelst föregående värde lagrat i en minnesenhet, genom användning av formel (5)1 If: 202.59 (S) 21,2' Ecfïs yU-i- <6) n 21k där 1,, är längden av segmentet k (d.v.s., Xek-Xsk), S är serienumret för bildelementet, och ik är mittpunkten av segmentet k. 15 I detta fall, det digitala fallet, är formlerna (1) och (2) ersatta med forrnlerna (5) respektive (6).

Emellertid bidrar inte fonnlerna (1) och (2) ensamma till erhållande av ett noggrant värde såsom önskas. För att erhålla en mer exakt, stabil x' med och hög resolution beräknas n potensen av Ik. I ett föredraget utíöringsexempel beräknas roten ur Ik, d.v.s. n=2. 20 10 15 20 25 511 461 8 Sedan kan lkzema lagras i en minnesenheten för att underlätta beräkningar. För, Lex. en cirkulär markör, beräknas arean A av avbildningen genom att använda formeln A = 21,, Det är även möjligt att beräkna radien genom att använda A= rz *1t, vilken ger formel (7): fajzlk (v), TC som kan beräknas i beräkningsenheten.

Med hänvisning nu till fig. 4, vilken schematiskt visar ett princip för positionering av föremålet ll kan X-, Y- och Z-koordinater beräknas enligt följande beskrivning.

Följande är känd data: 3 'J x ,y mitten av markörbilden 26 på ett detektorplan 28, d.v.s. på CCD, beräknade genom att använd formel 5 och 6; c avståndet från detektorplanet 28 till linsen 18; X0,Y0 mitten av detektorplanet, som motsvarar mitten av linsen, vilka är kamerakonstanter; D markörens ll diameter.

I beräkningsenheten beräknas följ ande parametrar: rg, Xo-xfl d.v.s. X-koordinaten för markörbilden på detektorplanet relativt mitten av detektorplanet; yp Y0-y', d.v.s. Y-koordinat för markörbilden på detektorplanet relativt mittpunkten av detektorplanet; och d r x 2, där r är radien enligt ovan.

Eftersom trianglama B och Ai Fig. 4 är likformiga existerar även följande förhållande: Xm/ig, = Ym/yp = Zm/c = Dm/d, vilket möjliggör följande beräkningar i enheten: 10 15 20 511461 9 D Xnfïmxp (s) D Ym =_áç'-yp z", »le (1 o) Där Xm, Ym och Zm är den tredimensionella positionen (vektorkomponenter) för markören och i synnerhet avståndet mellan kameran (linsen) och föremålet.

DEFINITIONER För att förenkla förståelsen för följande beskrivning används följ ande termer som har specifika definitioner.

Utsända Adresseringssätt som används för adressering av alla enheter samtidigt.

Ram Infonnation om positionen av föremålet i två- eller tredimension och andra parametrar väsentligen samlade vid ett sanilingstillfälle.

Punktdata En tredimensionell position för en marköranordning i rymden, beskriven medelst X-, Y-, Z-position och Q-tolerans. Punktdata representerar korsningspunkten för tre linjer i rymden.

Korsdata En tredimensionell position för en marköranordning i rymden, beskriven medelst X-, Y-, Z-koordinater och en index för huvudsakligen två korsande linjer. Denna data kan inte omvandlas till en punktdata.

Ytterligare en korsningslinje bidrar till en pålitlig punktbestärrming. 10 15 20 25 30 511 461 10 Linjedata En tvådimensionell punkt i rymden beskriven som en linje som har riktningskoefficienter Kx, Ky, Kï, och diameter d) för markören och ett fimktionsvärde av d), och d), (maximum och minimum för (1)) och identitetsnurnret för den detekterande anordningen (kameran), vilken har upptäckt anordningen.

Den kan även beskrivas medelst ABC och DEF, där ABC är en ändpunktskoordinat på linjen, DEF är en annan ändpunktskoordinat på linjen, där CzF Ramhuvud Ramnummer och en kontrollsumrna.

DETALJERAD BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL Ett enkelt schematiskt system illustreras i fig. 1. Systemet omfattar en kameraenhet 10 riktad mot ett föremål, i detta fall en märmiskokropp 12 som ska analyseras och en eller flera markörer ll fästa vid föremålet 12.

Kameran 10 kan vara ansluten till en värddator 13 för att ytterligare bearbeta data mottagen från kameran 10.

Fig. 3 visar en applikation som använder fyra kameror 14, 15, 16 och 17, Den incirklade delen i fig. 3, visar schematiskt delar inkluderade i kameran, ett optiskt element, såsom en lins 18 eller andra fokuseringsorgan, en ljusdetektor såsom en CCD-detektor, förbehandlingsenhet 19 och bearbetningsenhet 20 tör bearbetning av videosignaler.

En kameraenhet är företrädesvis anordnad för att framställa ramar, d.v.s. en datarepresentation av bilden som omfattar markörer.

Varje kamera är anordnad med en IN- och UT-port för att ansluta kamerorna och annan utrustning, såsom datom 13. Följaktligen är den första karneran 14 genom dess UT-port ansluten till IN-porten av den andra kamera 15, som i sin tur är ansluten till den tredje 16 kameran o s v. 10 15 20 25 30 511 461 ll Den sista kameran 17 i kedjan kan genom dess UT-port eller annan dataport av känd typ direkt eller via en I/O-enhet 21 anslutas till värddatom.

Sammanfattningsvis producerar alla kameror ramar, vilka är bilder av upptäckta markörer.

Eftersom varje kamera "ser" en markör från en speciell vinkel är de framställda ramarna olika.

Bearbetningsenheten 20 av varje kamera bearbetar varje ram för att bestämma positionen för vafle markör (om flera). Varje kamera bearbetar och producerar en uppsättning data, som huvudsakligen omfattar punktdata, linj edata och korsdata, såsom definierades härovan.

Bearbetningsenheten av varje kamera är ansluten till bearbetningsenheten av en Förgående kamera (eller till datom eller I/O-enheten, om den är den sista kamera i kedjan). Således bearbetar varje bearbetningsenhet ramen av dess egen och ramen mottagen från den föregående kameran om speciella kriterier är uppfyllda, vilka kommer att beskrivas senare. Slutligen mottagar datom bearbetad data och undviker ytterligare bearbetning av hela den mottagna datan.

Fig. 5 är ett schematiskt blockaddiagrarn av ett utförande av databearbetningsenheten 20.

Databearbetningsenheten 20 omfattar en första IN-buffert 22, en databerälmingsenhet 23, en efierbearbetningsenhet 24, en andra IN- buffert 25, en UT-buffert 29 och en meddelandehanteringsenhet 30. Bufferten 22 är ansluten till en forbehandlingsenhet 19.

Förbehandlingsenheten 19 kan vara en videobearbetningsenhet.

Förbehandlingsenheten 19, IN-bufferten 22, databerälmingsenheten 23, efierbearbetningsenheten 24, den andra IN-bufferten 25 och UT-bufferten 29 sammankopplas medelst en databuss, t.ex. av ISA typ.

Från förbehandlingsenheten 19 är en signal ansluten till databearbetningsenheten 20 genom bufferten 22. I en förbehandlingsenhet 19 bearbetas videosignalen och en tvådimensionell koordinat bestäms. En ram omfattande tvådimensionell data (2D), omfattande x, y, (bh cbz och i genereras och sänds till databearbetningsenheten 20. Parametrama x och y är 2D-koordinaterna (karneraskala) enligt formel 5 och 6, (b, och (I), max resp. min radier av markören enligt formel 7 och i är intensitetsparametem for bilden 26. (b, och (b, värden erhålles genom en rundhetskontroll som beskrivs i den svensk patentansökan nr. 9700065-7 och i regel beror på 10 15 20 25 30 511 461 12 ljusintensiteten mottagen från markören, vilket kan vara beroende av blixtintensiteten och ljusreflektionen från markören. Bearbetningsenheten omfattar dessutom beräkningsenheten 23, som bearbetar data enligt flödesschemat i fig. 6, Första indatan 100 bearbetas först, 101, för linskorrektion genom att utföra följande ekvation: x = (x°-x1)(K1*a2+K2*a“) y = (y'-y1)(K1*a2+K2*a“) az= (><°-X,)2+(y'-yi)2 där x, och y, representerar en bottenpunkt för linskorrektionen och K, och Kl är koefficienter levererade från en kalibreringsprocess 102.

Sedan utföres en diameterkorrigering, 103, genom användning av parametrar xm, ym, 12, 13 och 14, där hänsyn tas till påverkan av ljusintensitetsdistributionen i rymden, d.v.s. ljusblixtintensiteten om en sådan används. Där xm, ym är baspunkterna för diameterjusteringen och 12, 13 och 1, konstanter. Resultatet är (V, och (V2, d.v.s. den korrigerade cb . Diametervärdet kan korrigeras för känt statiskt felbidrag, såsom ljusintensitet och otillräcklig fokusering.

Sedan utförs en intern beräkning: X" = Dm* (X-Xo)/<1>n Yn = Dm* (y-yà/dn Zn = Dm* c/cbn där Dm = D/d = (markördiarneteÛ/(bilddiarneter), (bn är antingen (b, eller (b, och c är en kamerakonstant, som beskrevs i "grundläggande teorin". För varje (bn, där n = 1 eller 2, erhålles en ändpunkt motsvarande ändpunktskoordinatema ABC och DEF.

Ytterligare en beräkning för att transfonnera koordinatema utföres vid 104 för att åstadkomma ett gemensamt koordinatsystem för kameraenheterna, som ger data i följande forrn: X(t)=K,.t+fnx Y(:)=K,.t+n1y z(t)=1g.:+m,, där t är t(D/d°) [t=0 för karnerapositionen] l0 15 20 25 30 511461 13 K är en konstant och m är linsens positionskoordinat.

I detta steg transfonneras riktningskoefficienten för linjen till ett globalt system, innehållande positionen för punkten på linjen som argument. Rundhetskontrollen eller värdet av cb ger två ändpunktskoordinater di, och d>°2 för linjen.

Rarndata mottagen 106 från en föregående kameraenhet, d.v.s. om kameran inte är först i kedjan, kommer att bearbetas i den aktuella kameran. Varje kamera genererar en lista huvudsakligen innehållande linjedata i en minnesenhet. Sedan bearbetas listan och jämförs, 105, med den mottagna datan i efterbearbetningsenheten 24, genom: - att jämföra de inkommande punktdatan med den internt genererade linj edatan, om det förekommer någon, och uppdatera punktdatan, som har samma koordinater.

- Järnföra den inkommande korsdatan med internt genererad linj edata och eliminera linjer som sammanfaller med känd korsdata eller korsande korsningspunkten och uppdatera korsdatan och om möjligt och överföra korsningsdata för att peka ut data i respektive linjen data.

- Järnföra den inkommande linjedatan i respektive internt genererade linj edata. Om två korsningslinj er resulterar i en punkt som har en god tolerans med avseende på denna genererad korsningsdata, annars bibehålla linjedatan.

I kameran, vilken direkt eller indirekt genom I/O-anordningen är ansluten till värddatom 13, sker en uppskattning av ensamma linjer, deras (bn och D för att bestämma huruvida de kan transformeras till en punktdataforrn eller inte.

Varje ram är försedd med ett rarnhuvud. Om den inkommandea ramen har ett högt nummer betyder det att en ram har förlorats under kommunikationen med den föregående kameran. Sedan sänds kamerans egna ram till nästa kamera som en linjedata. Om den inkommande ramen har ett lägre nummer betyder det att en ram har förlorats i kommunikationen mellan förbehandlingsenheten 19 och databearbemingserilieten 20 och ramen sänds till nästa kamera.

I databearbetningsenheten 20 är IN- och UT-buffertar, 25 respektive 29 anordnade för att buffra 10 15 20 25 30 511 461 14 den inkommande och utgående datan, d.v.s. meddelande från de föregående och till de efterföljande enheterna. Meddelandehanteringsorganet 30 är anordnat för att hantera identiteten och adresser i meddelanden.

Databearbetningsenheten 20 bearbetar ramarna i tidsordning. Om det inte finns tillräckligt tid för att hantera ramarna köas ramarna är IN-buffertama 22, 25 och 29 och bearbetas så snart som möjlig. Om lagringsplatsen inte är tillräckligt skrivs företrädesvis de äldsta datan över eller datahämtning fördröjs.

I ett föredraget system kan instruktionsuppsättning som kontrollerar varje kameraenhet användas (med någon modifiering) i värddatom för att utföra samma process som i kameraenhetema.

I ett utförande sänts alla meddelanden (ramar) mellan de anslutna enheterna från punkt till punkt, d.v.s. varje databearbetningsenhet 20 måste först mottaga ett meddelande och sedan avgöra att bearbeta det eller sända det vidare.

Meddelandeöverföringstirningen i ett föredraget utförande är enligt följ ande. Enheten, som sänder ett meddelande väntar på ett kvitteringsmeddelande (ACK) inom Tommi om transmissionen var lyckad armars upprepas meddelandet ett förutbestärnt antal gånger innan kommunikationen antas misslyckat och ett felmeddelande genereras, vilket sändes till den sista kameran 17 i kedjan och även till värddatom 13. Om en mottagare av ett meddelande upptäcker att meddelandet inte år riktigt sänds ett negativt ACK (NACK) till sändaren, d.v.s. en anmodan för en omsändning. Tidsschemat är enligt följ ande: Tomsänd = Tmedd + Cfördröj + TCmedd där C fómmj är fördröj ningstiden i varje kamera, Tmdd är överföringstiden för ett meddelande, Tcmedd är överföringstiden för ACK/NACK, och T Omsánd time-out vid omsändning av ett meddelande.

Max totaltid för ett meddelande är: Cnr. x (Cförüój + 3 Tomsänd) 10 15 20 25 30 511 461 15 där CM är antal ingående enheter (kamera, dator).

När systemet, som omfattar en eller flera kameror och företrädesvis en värddator 13, startar kan följ ande operationer utföras: - initiering och självkontroll av kamerorna, - adressering, - synkronisering, och - kalibrering. lnitiering och lämpliga sj älvkontroller av kameran utförs av den motsvarande databearbemingsenheten 20 efter tillslag. Instruktionerna kan lagras i en minnesenhet (BIOS) av databearbetningsenheten 20. Sj älvkontrollen genomför kontroll av kommunikationsportar, mínnesenheter och delar väsentliga för funktionen.

Under starten kontrollerar varje kameraenhet den lN-/UT-portarna för kommunikation. Om en UT-anslutning inte finns så är kameran sist i kedjan och erhåller, till exempel adress 1 (decimal).

Kamera l (Cl) sänder ett adressmeddelande till nästa kameran i kedjan, vilken antar adress 2, o.s.v. Cl kontrollerar kommunikationen med varje enhet i kedjan genom avsökning för att rätta adresserna och utsänder adressen, som är ett meddelande sänt från Cl till alla kameror i kedjan och den sista kameran svarar med en ACK.

Synkroniseringen av varje kamera utförs från den sista enheten (Cm) närmast värddatom. Syftet med synkronjseringen är att se till att varje ram frarnställd av varje kamera är exponerad och märkt samtidigt. Vanligtvis startar ett startkommando från värddatom synkroniseringen.

Startkommandot inställer huvudsakligen alla kameroma i startläge. F öreträdesvis genereras startkommandot för framställande av ramarna av Cl.

Med kalibrering menas reglering mellan "verkligheten" och de aktuella skärpe- och diafragmainställningar, som används för tillfället. Kalibreringen är avsedd att kompensera, t.ex. för linsdistorsion, varierande ljusintensiteter inom en mätningsvolym och erhålla information om en metrisk skala för markörer och tvinga alla kameroma att använda ett gemensamt Ur 10 15 20 25 30 511461 16 koordinatsystem.

När en ram genereras av forbehandlingsenheten 19 buffras den för att användas av databearbetningsenheten 20, till exempel genom att sätta en avbrottssignal.

Databearbetningsenheten 20 hämtar ramarna genom databussen 31 och ställer dem i en väntekö.

Både bearbetnings- och forbehandlingsenheterna kan köa ramarna.

Exemplet enligt fig. 7 visar schematiskt detekteringen av två markörer l la och llb av tre sammarikopplade kameror 32, 33 och 34. Karnerornas synfält indikeras medelst streckade linjer.

Kamera 32 "ser" markör lla och llb och producerar en linjedata, vilken sänds till kameran 33.

Kamera 33 ser också markören och linj datan transfonneras till en korsningsdata for markörer.

Kamera 34 ser bara markör 1 la och producerar en punktdata for markör l1a och sänder korsningsdata for markör 1 lb till en annan kamera eller värddatorn 13.

Ytterligare en fördel med föreliggande uppfinning är enkelheten att använda en standard datafonn for kommunikation. Dessutom är transformering till rymdkoordinatsystem genom användning av metrisk skala är lätt genom användning av dataformen enligt uppfinningen. Ett ytterligare kännetecken for uppfinningen är att den kan konstrueras modulärt, vilket gör det möjligt att öka eller minska antalet inkluderade komponenter på ett enkelt sätt. Även om vi har beskrivit och visat föredragna utforingsexempel, så är uppfinningen inte begränsad till nämnda utföringsexempel, utan variationer och modifieringar kan inom omfånget for de bifogade patentkraven förekomma.

Karneraenhetema kan t.ex. ersättas av radarenheter eller liknande. Även databearbetningsenheten kan modifieras där många komponenter kan integreras. Karneraenheterna kan utformas for att kommunicera medelst elektromagnetiska vågor, infrarödssignaler eller liknande.

Det är även möjligt att använda sekventiellt kodade markörer som beskrivs i den svensk patentansökan nr. 9700067-3. Dessutom är systemet enligt föreliggande uppfinning lämpligt for tillämpningar inom virtuell verklighet (VR), företrädesvis kan den speciella kostymen som 511 461 17 behövs i en sådan applikation ersättas genom att fasta en eller flera markörer vid en person/föremål som är del av VR-applikationen. I detta fall kommer kamerorna anslutna till en värddator att kunna spåra rnarkören(erna) och generera nödvändig data utan att belasta värddatorn med onödig databearbeming. 20 25 511 461 18 HÄNVISNINGSBETECKNINGAR 10 Kameraenhet 1 1 Markör 12 Föremål 1 3 Dator 14 Kamera 1 5 Kamera 1 6 Kamera 1 7 Kamera 1 8 Lins 19 Förbehandlingsenhet 20 Databearbetningsenhet 21 I/O-enhet 22 Buffert 2 3 Beräkningsenhet 24 Efterbearbetningsenhet 25 IN-bufferten 26 Markörbild 27 Mätplan 28 Detektorplan 29 UT-buffert 3 0 Meddelandehanteringsenhet 31 Databuss 32 Kamera 33 Kamera 34 Kamera

Claims (18)

10 15 20 25 30 511 461 19 PATENTKRAV

1. Databearbetning i ett system omfattande åtminstone en datasamlande anordning (10, 14, 15, 16, 17), bestående av organ för åtminstone delvis bearbetning av samlad data, vilken anordning är ansluten till en datorenhet (13), fonnande en kedja av enheter, för att bearbeta nämnda åtminstone delvis bearbetad data från den datasamlande anordningen, kännetecknad av, att den datasamlande anordningen (10, 14, 15, 16, 17) är anordnad att internt bearbeta datan samlad av nämnda anordningen i olika nivåer, som har olika grader av informationsinnehåll, en hög grad av inforrnationsinnehåll och en låg grad av inforrnationsinnehåll, att den datasamlande anordningen dessutom omfattar organ för att mottaga data från andra datasamlande anordningar (10, 14, 15, 16, 17) i nämnda olika grader av informationsinnehåll, varvid en uppsättning data genererad i den datasamlande anordningen eller mottagen från en datasarnlande anordning som har en hög grad av informationsinnehåll ersätter en data som har lägre grad av informationsinnehâll före vidarebefordran av den bearbetade datan i kedjan.

2. Databearbetning enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att den datasarnlande anordningen består av en kameraenhet (10, 14, 15, 16, 17), en radarenhet eller liknande.

3. Ett rörelseanalyssystem omfattande åtminstone en kameraenhet (10, 14, 15, 16, 17), en datorenhet (13) och en markör (1 1), vilken kameraenhet (10, 14, 15, 16, 17) är ansluten till datorenheten (13) och/eller andra karneraenheter bildande en kedja av enheter, varvid varje karneraenhet omfattar organ för att omvandla en bild, huvudsakligen omfattande en bild (26) av markören (l 1) till en datauppsättning, kännetecknar av, att kameraenheten (10, 14, 15 , 16, 17) innefattar organ for kommunikation med andra kameraenheter (10, 14, 15, 16, 17) och/eller datorenheten (13), att uppsättningen av bearbetad data innefattar olika nivåer av bearbetad data, omfattande en uppsättning med huvudsakligen hög grad av informationsinnehåll och en med huvudsakligen låg grad av inforrnationsinnehåll, varvid en uppsättning av data genererad i kameraenheten eller mottagen från en kameraenhet som har 10 15 20 30 511 461 20 en hög grad av informationsinnehåll ersätter en data som har lägre grad av informationsinnehåll fore vidarebefordran av den bearbetade datan i kedjan av enheter.

4. Rörelseanalyssystem enligt patentkrav 3, kännetecknar av, att datauppsättningen som har en väsentligen hög grad av ínformationsinnehåll innefattar huvudsakligen information om en tredimensionell position av markören (11) i rymden.

5. Rörelseanalyssystem enligt patentkrav 3, kännetecknar av, att datauppsättningen som har en väsentligen låg grad av informationsinnehåll innefattar infonnation om en tvådimensionell punkt i rymden, beskriven som en linje som har riktningskoefñcienter IQ, Ky, IQ, och diameter d) av markören och ett fimktionsvärde av (bn.

6. Rörelseanalyssystem enligt patentkrav 3, kännetecknar av, att datauppsättningen dessutom innefattar information om en tredimensionell position för markören i rymden, beskriven av X-, Y-, Z-koordinater och en index för huvudsakligen två korsningslinj er.

7. Rörelseanalyssystem enligt något av patentkraven 3-6, kännetecknat av, att kameraenheten omfattar förbehandlingsenheter (19, 23, 24), buffert (22, 25, 29), optiskt element (18) och organ for kommunikation med andra kameraenheter.

8. Rörelseanalyssystem enligt något av patentkraven 3-7, kännetecknar av, att kameraenheten är ansluten till datorenheter genom en I/O-device (21).

9. Rörelseanalyssystem enligt något av patentkraven 3-8, kännetecknar av, 10 15 20 25 30 511 461 21 att markören (1 1) är sekventiellt kodad.

10. Rörelseanalyssystem enligt patentkrav 4-6, kännetecknar av, att huvudsakligen varje kamera är anordnad för att generera en lista innehållande linjedata i en minnesenhet, vilken lista bearbetas och jämförs (105) med data mottagen från en föregående kamera genom att jämföra den inkommande punktdatan med eventuell internt genererad punktdata och uppdatera punktdatan, jäniföra de inkommande korsningdatan med intemt genererad linj edata som korsar korsningspunkten, uppdatera korsdatan och överföra korsningsdata för att peka på data med hänsyn till linjedatan, järnföra de inkommande linj edatan med hänsyn till intemt genererade linj edata och om två korsningslinjer resulterar i en punkt som har en god tolerans acceptera datan genom att uppdatera punktdatan och/eller generera en korsningsdata annars bibehålla linj edatan.

11. ll. Rörelseanalyssystem enligt patentkrav 3, kännetecknar av, att datorenheten (13) initierar datasamlingsprocessen.

12. Rörelseanalyssystem enligt något av patentlcraven 3 - ll, kännetecknar av, att data paketeras som en ram försedd med ett ramhuvud, att om en inkommande ram har ett högre nummer så betyder det att en ram är förlorad under kommunikationen med en föregående kamera, varvid en av kameromas egna ramar sändes till nästa kamera som en linj edata, och att om den inkommande ramen har ett lägre nummer betyder det att en ram har förlorats i kommunikationen mellan en förbehandlingserihet (19) och en databearbemingsenhet (20) och ramen sänds till nästa kamera.

13. Rörelseanalyssystem enligt patentkrav 12, kännetecknar av, att den databearbetningsenheten (20) bearbetar ramarna i tidsordning. 10 15 20 25 30 511 461 22

14. Rörelseanalyssystem enligt något av patentkraven 3-11 kännetecknar av, att en uppsättning instruktioner som kontrollerar varje kameraenhet är anordnade i värddatom (13) för att utföra samrna process som i en kameraenhet.

15. Rörelseanalyssystem enligt något av patentkraven 3-14, kännetecknat av, att all datakommunikation mellan de anslutna enhetema sändes från punkt till punkt.

16. Rörelseanalyssystem enligt något av patentkraven 3-15, kännetecknar av, att meddelandeöverföringen huvudsakligen innefattar stegen av: - att vaije enhet, som sänder ett meddelande väntar för ett kvittensmeddelande (ACK) inom en väsentligt förutbestämd tidsperiod (Tommd), om transmissionen var lyckad, annars - att upprepa meddelandet ett förutbestämt antal gånger innan kommunikationen antas misslyckad och ett felmeddelande genereras, vilket sänts till den sista kameran (17) i kedjan och dessutom till värddatorn (13), och - att om en mottagare av ett meddelande upptäcker att meddelandet är oriktigt sänds en negativ kvittens (NACK) till sändaren, d.v.s. ett begäran för en omsändning.

17. Rörelseanalyssystem enligt patentkrav 16, kännetecknar av, att den förutbestämda tidsperioden (Tomma) är: Tomma = Tmmd + Cfofato; + Tomma där Cmmj är en fördröjningstid i varje kamera, Tmedd är en överföringstid för ett meddelande, Tmdd är överföringstid för ACK/NACK, och Tomsänd är en time-out vid omsänding av ett meddelande.

18. En applikation för virtuell verklighet omfattande ett rörelseanalyssystem enligt något av patentkraven 3 till 17.