TWI807915B - 基於繞射光學元件的目標定位方法、電子設備與存儲介質 - Google Patents

Abstract

一種基於繞射光學元件的目標定位方法，包括：發射第一定位光，第 一定位光用於對目標所在的預設區域進行掃描，得到預設區域中的各個標準區域的特徵值；根據各個標準區域的特徵值判斷目標所處的基本單元區域；向目標所處的基本單元區域發射第二定位光，得到目標的座標。本申請還提供一種電子設備以及電腦可讀存儲介質。

Description

基於繞射光學元件的目標定位方法、電子設備與存儲介質

本申請涉及目標定位技術領域，尤其涉及一種基於繞射光學元件的目標定位方法、電子設備與電腦可讀存儲介質。

隨著虛擬實境、增強現實與混合現實技術的不斷發展，相關的應用場景也越來越廣。而在虛擬實境技術的應用中，目標檢測與定位技術是不可或缺的，用於實現使用者的指令輸入。但現有的目標檢測與定位技術是在整個目標範圍進行檢索、定位和資訊回傳，耗費算力高，進而容易導致輸入的延遲，影響使用體驗。

鑒於以上內容，本申請提供一種基於繞射光學元件的目標定位方法、電子設備與存儲介質，以解決上述問題。

本申請一實施方式提供一種基於繞射光學元件的目標定位方法，包括：發射第一定位光，所述第一定位光用於對目標所在的預設區域進行掃描，得到所述預設區域中的各個標準區域的特徵值，其中所述預設區域包括多個所述標準區域；根據各個所述標準區域的特徵值判斷所述目標所處的基本單元區域， 其中各個所述標準區域均包括多個基本單元區域；向所述目標所處的所述基本單元區域發射第二定位光，得到所述目標的座標。

在一種可能的實施方式中，所述根據所述各個標準區域的特徵值判斷所述目標所處的基本單元區域的步驟，包括：根據所述標準區域內是否存在所述目標，構建區域特徵值對照表；將所述標準區域的特徵值與所述區域特徵值對照表進行比對，以判斷所述目標所處的基本單元區域。

在一種可能的實施方式中，所述目標處於不同的基本單元區域時，所述區域特徵值對照表中對應唯一的所述標準區域的特徵值。

在一種可能的實施方式中，不同的所述標準區域至少包括一不同的所述基本單元區域。

在一種可能的實施方式中，所述預設區域包括n*n個所述基本單元區域，所述標準區域包括n*m個所述基本單元區域，n、m為正整數，且n

m。

在一種可能的實施方式中，所述第二定位光包括呈陣列佈置的光斑，所述光斑掃過的區域覆蓋所述預設區域。

本申請一實施方式還提供一種電子設備，包括第一光源、第二光源、繞射光學元件、接收器與處理器，所述第二光源連接所述繞射光學元件，所述第一光源、所述第二光源及所述接收器連接所述處理器，所述處理器用於控制所述第一光源發出第一定位光，所述第一定位光用於對所述接收器所在的預設區域進行掃描，得到所述預設區域中的各個標準區域的特徵值，其中所述預設區域包括多個所述標準區域，所述處理器還用於根據所述各個所述標準區域的特徵值判斷所述接收器所處的基本單元區域，其中各個所述標準區域均包括多個所述基本單元區域，所述處理器還用於控制所述第二光源向所述接收器所處的基本單元區域發射第二定位光，以得到所述接收器的座標。

在一種可能的實施方式中，還包括準直元件，設於所述第二光源與所述繞射光學元件之間。

在一種可能的實施方式中，所述繞射光學元件包括繞射光柵，所述繞射光柵用於將所述第二定位光散射為陣列佈置的光斑。

本申請一實施方式還提供一種電腦可讀存儲介質，所述電腦可讀存儲介質存儲電腦指令，當所述電腦指令在電子設備上運行時，使所述電子設備執行如上所述的基於繞射光學元件的目標定位方法。

上述基於繞射光學元件的目標定位方法、電子設備與存儲介質，藉由分次掃描以及比對得到的標準區域的特徵值，以判斷目標的座標，其具有快速、準確、耗費算力低的有益效果。

100:電子設備

10:第一光源

20:第二光源

30:繞射光學元件

40:接收器

50:處理器

60:準直元件

200:預設區域

S10、S20、S21、S22、S30:步驟

圖1是本申請一實施例中基於繞射光學元件的目標定位方法的步驟流程圖。

圖2是圖1所示的基於繞射光學元件的目標定位方法另一實施例的步驟流程圖。

圖3是圖1所示的基於繞射光學元件的目標定位方法中預設區域的結構劃分圖。

圖4是圖1所示的基於繞射光學元件的目標定位方法中的區域特徵值對照表的賦值示意圖。

圖5是本申請一實施例的電子設備的模組圖。

圖6是圖5所示的電子設備中第二光源掃描接收器的示意圖。

為了能夠更清楚地理解本申請的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本申請進行詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施方式及實施方式中的特徵可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本申請，所描述的實施方式僅是本申請一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本申請中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本申請保護的範圍。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本申請。

需要說明的是，本申請中“至少一個”是指一個或者多個，“多個”是指兩個或多於兩個。“和/或”，描述關聯物件的關聯關係，表示可以存在三種關係，例如，A和/或B可以表示：單獨存在A，同時存在A和B，單獨存在B的情況，其中A，B可以是單數或者複數。本申請的說明書和請求項書及附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用於區別類似的物件，而不是用於描述特定的順序或先後次序。

在本申請實施例中，“示例性的”或者“例如”等詞用於表示作例子、例證或說明。本申請實施例中被描述為“示例性的”或者“例如”的任何實施例或設計方案不應被解釋為比其它實施例或設計方案更優選或更具優勢。確切而言，使用“示例性的”或者“例如”等詞旨在以具體方式呈現相關概念。

本申請的基於繞射光學元件的目標定位方法應用在一個或者多個電子設備中。所述電子設備是一種能夠按照事先設定或存儲的指令，自動進行數值計算和/或資訊處理的設備，其硬體包括但不限於處理器、微程式控制器(Microprogrammed Control Unit，MCU)、專用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可程式設計閘陣列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、數文書處理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式設備等。

參閱圖1所示，本申請提出一種基於繞射光學元件的目標定位方法，根據不同的需求，流程圖中步驟的順序可以改變，某些步驟可以省略。

S10：發射第一定位光，第一定位光用於對目標所在的預設區域進行掃描，得到各標準區域的特徵值，其中預設區域包括多個標準區域。

本實施例針對目標所處的基本範圍確定的場景，如VR、AR、XR等，目標可以設於使用者手持的手柄、手套等裝置上，即本方法可適用於VR、AR、XR等系統中對手柄等部件的持續追蹤定位，以判斷使用者藉由手勢、運動軌跡所輸入的指令。

上述系統中的鐳射定位裝置發出第一定位光對目標進行初步定位。將目標所處的一個較大的範圍定義為預設區域，並將該預設區域內劃分為若干個標準區域。第一定位光在預設區域內進行精度較低的掃描，檢測該區域內是否存在目標，並得出對應的特徵值結果。第一定位光的掃描僅確定目標的存在，即掃描對應的標準區域是否存在對應目標，而不必確定目標的確切座標，如此可減少算力消耗、提高定位速度。

S20：根據各個標準區域的特徵值判斷目標所處的基本單元區域，其中各個標準區域均包括多個基本單元區域。

組成預設區域和標準區域的最小面積的區域為基本單元區域。特徵值根據區域內是否存在目標而確定，本實施例中定義為，當區域記憶體在目標時則為該區域賦值特徵值，而當區域內不存在目標時則特徵值不存在。

S30：向目標所處的基本單元區域發射第二定位光，得到目標的座標。

藉由特徵值判斷出目標所處的基本單元區域後，針對該基本單元區域發射第二定位光進行掃描，以更精確的將目標定位，得到目標的座標。第二定 位光區別於第一定位光，會於有限的範圍內精確得到目標的詳細座標，以用於後續分析目標的運動軌跡等步驟。

於一實施例中，各標準區域之間包括重疊區域。需要解釋的是，標準區域之間的重疊區域也由基本單元區域構成，如此，當第一定位光掃描得到各標準區域的特徵值後，可以藉由比對快速得出目標所處的基本單元區域。若標準區域之間無重疊，則第一定位光所能找出的最精確區域僅為標準區域的大小，即基本單元區域不小於標準區域，而有重疊區域的情況下基本單元區域不大於標準區域。因此標準區域劃分包含重疊區域可以提高第一定位光的選取效率，從而加快定位的效率，減少算力消耗。

於一實施例中，預設區域包括n*n個基本單元區域，標準區域包括m*n個基本單元區域，n、m為正整數，且n

m。

本實施例中，n=3，m=2。即預設區域包括3*3分佈的共9個基本單元區域，如圖3所示，標準區域包括3*2共6個基本單元區域，同時相鄰的標準區域的重疊部分為4個基本單元區域。基於該特徵設計區域特徵值對照表，如圖4所示。

於一實施例中，第二定位光包括呈陣列佈置的光斑。本實施例中，第二定位光為繞射生成的多組3*3的陣列佈置的光斑，每個光斑均照射至一個基本單元區域。在藉由第一定位光確定目標所在的基本單元區域後，第二定位光的光斑沿既定方向對該基本單元區域進行掃描，根據哪一個光斑掃描到目標從而確定目標的在該基本單元區域的具體座標。在其他的實施例中，可以根據精度需求、目標和基本單元區域的大小和數量而確定第二定位光的光斑佈置、掃描參數等。

請參閱圖2，於一實施例中，根據標準區域的特徵值判斷目標所處的基本單元區域的步驟，可以具體包括：S21：根據標準區域內是否存在目標，構建 區域特徵值對照表；S22：將標準區域的特徵值與預設的區域特徵值對照表進行比對，以確定目標所處的基本單元區域。

步驟S21中，區域特徵值對照表中將目標處於各個基本單元區域中的情況時，對應的各標準區域的特徵值分別列出。步驟S22將步驟S10中得到的特徵值資料與區域特徵值對照表進行比對，從而確定出目標所在的基本單元區域。

於一實施例中，目標處於不同的基本單元區域時，區域特徵值對照表中對應唯一的標準區域的特徵值。

請參閱圖4，為本申請一實施例的區域特徵值對照表。其中A、B、C、D指代的是四個標準區域，A標準區域包括I、Ⅱ、Ⅳ、V、Ⅶ、Ⅷ六個基本單元區域，B標準區域包括Ⅱ、Ⅲ、V、Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ六個基本單元區域，C標準區域包括I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ六個基本單元區域，D標準區域包括Ⅳ、V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ六個基本單元區域。橫坐標表示當目標落入該基本單元區域時，各標準區域所得到的特徵值，勾選則意味著檢測到目標存在的特徵值。例如，B、C標準區域可以檢測到特徵值，而A、D檢測不到，將此時的特徵值與圖4中的對照表進行比對，可以確定當前目標處於Ⅲ號基本單元區域。藉由這種方式可以避免對全域(即整個預設區域)進行全面的掃描，縮小了精確掃描定位的範圍，節省了算力資源，提高了檢測速度。

請參閱圖5，一種電子設備100，包括第一光源10、第二光源20、繞射光學元件30、接收器40與處理器50，第二光源20連接繞射光學元件30，第一光源10、第二光源20及接收器40連接處理器50，處理器50用於控制第一光源10發出第一定位光，第一定位光用於對接收器40所在的預設區域進行掃描，得到各標準區域的特徵值，處理器50還用於根據標準區域的特徵值判斷接收器40所處的基本單元區域，處理器50還用於控制第二光源20向接收器40所處的基本單元區域發射第二定位光，以得到接收器40的座標。

電子設備100設於VR、AR、XR等場景中，其中將目標設於手柄等穿戴式設備中，並於預設的範圍進行使用，第一光源10與第二光源20向預定的範圍內進行掃描、以定位目標具體的座標，從而判斷使用者攜帶穿戴式設備的運動軌跡，判斷使用者所輸入的指令。

於一實施例中，還包括準直元件60，設於第二光源20與繞射光學元件30之間，用於將第二光源20發出的光線變為準直光。

於一實施例中，繞射光學元件30包括繞射光柵，繞射光柵用於將第二定位光散射為n*n佈置的光斑，n、m為正整數，且n

m，以滿足第一定位光的需求。

請參閱圖6，於一實施例中，第二光源20經過繞射光學元件30後發出第二定位光，第二定位光為3*3陣列佈置的光斑，每個光斑對應一個基本單元區域。在藉由第一定位光確定接收器40所在的基本單元區域後，第二定位光的3*3的光斑沿既定方向對該基本單元區域進行掃描，根據哪一個光斑在何時掃描到接收器40從而確定接收器40的在該基本單元區域的具體座標。在其他的實施例中，可以根據精度需求、接收器40和基本單元區域的大小和數量而確定第二定位光的光斑佈置、掃描參數等。

本申請一實施例還提供一種電腦可讀存儲介質，電腦可讀存儲介質用於存儲電腦指令，當電腦指令在電子設備100上運行時，使電子設備100執行如上的基於繞射光學元件的目標定位方法。

對於本領域技術人員而言，顯然本申請不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本申請的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本申請。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的。此外，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數不排除複數。第一，第二等詞語用來表示名稱，而並不表示任何特定的順序。

最後應說明的是，以上實施例僅用以說明本申請的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本申請進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本申請的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本申請技術方案的精神和範圍。

S10、S20、S30:步驟

Claims (10)

1. 一種基於繞射光學元件的目標定位方法，包括：發射第一定位光，所述第一定位光用於對目標所在的預設區域進行掃描，得到所述預設區域中的各個標準區域的特徵值，其中所述預設區域包括多個所述標準區域；根據各個所述標準區域的特徵值判斷所述目標所處的基本單元區域，其中各個所述標準區域均包括多個基本單元區域；向所述目標所處的所述基本單元區域發射第二定位光，得到所述目標的座標。
2. 如請求項1所述的基於繞射光學元件的目標定位方法，其中，所述根據所述各個標準區域的特徵值判斷所述目標所處的基本單元區域的步驟，包括：根據所述標準區域內是否存在所述目標，構建區域特徵值對照表；將所述標準區域的特徵值與所述區域特徵值對照表進行比對，以判斷所述目標所處的基本單元區域。
3. 如請求項2所述的基於繞射光學元件的目標定位方法，其中，所述目標處於不同的基本單元區域時，所述區域特徵值對照表中對應唯一的所述標準區域的特徵值。
4. 如請求項1所述的基於繞射光學元件的目標定位方法，其中，不同的所述標準區域至少包括一不同的所述基本單元區域。
5. 如請求項4所述的基於繞射光學元件的目標定位方法，其中，所述預設區域包括n*n個所述基本單元區域，所述標準區域包括n*m個所述基本單元區域，n、m為正整數，且n

   

   m。
6. 如請求項5所述的基於繞射光學元件的目標定位方法，其中，所述第二定位光包括呈陣列佈置的光斑，所述光斑掃過的區域覆蓋所述預設區域。
7. 一種基於繞射光學元件的目標定位的電子設備，包括第一光源、第二光源、繞射光學元件、接收器與處理器，所述第二光源連接所述繞射光學元件，所述第一光源、所述第二光源及所述接收器連接所述處理器，所述處理器用於控制所述第一光源發出第一定位光，所述第一定位光用於對所述接收器所在的預設區域進行掃描，得到所述預設區域中的各個標準區域的特徵值，其中所述預設區域包括多個所述標準區域，所述處理器還用於根據所述各個所述標準區域的特徵值判斷所述接收器所處的基本單元區域，其中各個所述標準區域均包括多個所述基本單元區域，所述處理器還用於控制所述第二光源向所述接收器所處的基本單元區域發射第二定位光，以得到所述接收器的座標。
8. 如請求項7所述的電子設備，還包括準直元件，設於所述第二光源與所述繞射光學元件之間。
9. 如請求項7所述的電子設備，其中，所述繞射光學元件包括繞射光柵，所述繞射光柵用於將所述第二定位光散射為陣列佈置的光斑。
10. 一種基於繞射光學元件的目標定位的電腦可讀存儲介質，所述電腦可讀存儲介質存儲電腦指令，其中，當所述電腦指令在電子設備上運行時，使所述電子設備執行如請求項1至6中任一項所述的基於繞射光學元件的目標定位方法。

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