红外光学定位器刷新率提升方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种红外光学定位器刷新率提升方法、装置及设备。所述方法包括所述两个图像采集工具根据预设的采集时刻间隔交替对目标工具进行图像采集，分别得到带有目标工具光斑成像的二维图像序列；根据同一图像采集工具的二维图像序列中两相邻采集时刻采集的图像中光斑的中心亚像素二维坐标，通过插帧计算得到所述两相邻采集时刻的中间时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标；将两个图像采集工具在每一采集时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标进行匹配、三维重建、识别所述目标工具的定位信息。以此方式，可以减轻红外光学定位器数据传输的带宽压力，提高红外光学定位器的计算运行效率以及定位信息刷新率。息刷新率。息刷新率。

【技术实现步骤摘要】
红外光学定位器刷新率提升方法、装置及设备


[0001]本专利技术的实施例一般涉及红外跟踪定位领域，并且更具体地，涉及一种红外光学定位器刷新率提升方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]在红外跟踪定位领域，一般使用红外光学定位器对工具进行定位。在红外光学定位器工作的过程中，为了持续对跟踪工具进行精准定位，需要不间断的对当前视野内的场景进行拍摄来捕获二维灰度图像。通常情况下，由于红外光学定位器在相机镜头上安装了特定波长的红外滤光片，环境中的大量可见光会被滤光片过滤掉。与此同时，由于红外光学定位器配备了有源的红外LED辅助灯环，该灯环发出的红外光可以被跟踪物体上安装的光学反光球反射，并在相机捕获到的二维图像上成像。根据捕获到的二维图像，需要利用二维标志点识别算法，找出左右图像中每个光斑中心亚像素的二维坐标值。利用左右两边这些寻找到的光斑中心亚像素二维坐标值，后续通过双目二维点匹配、三维重建、工具点识别等后续处理步骤实现对被跟踪工具的测量定位。
[0003]可见，红外光学定位器的工作是周期性的，当一个工作周期内的全部流程都执行完毕才可以报告出所需的定位信息。然而在一个工作周期内，同步触发信号同时出发左右两个相机捕获图像，并将图像数据传输给计算单元，由于每幅图像数据量通常较大，因此对硬件的数据传输带宽方面压力巨大，当硬件的数据传输带宽较小时，势必会带来数据传输方面的延迟，拖慢整体定位器的定位刷新速率。与此同时，二维光斑中心坐标识别算法的耗时最长。因为在运行二维光斑中心坐标识别算法时，通常需要对左右两边的图像进行逐像素的全局遍历搜索，利用图像连通域查找算法来确定每一个光斑的范围，算法的耗时随相机图像的分辨率呈线性增长，当图像的分辨率较高时，会严重拖慢定位器的整体定位刷新速率，导致计算图像中光斑的中心亚像素二维坐标的运算效率低下。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的实施例，提供了一种红外光学定位器刷新率提升方案。
[0005]在本专利技术的第一方面，提供了一种红外光学定位器刷新率提升方法。该方法包括：
[0006]所述两个图像采集工具根据预设的采集时刻间隔交替对目标工具进行图像采集，分别得到带有目标工具光斑成像的二维图像序列；
[0007]根据同一图像采集工具的二维图像序列中两相邻采集时刻采集的图像中光斑的中心亚像素二维坐标，通过插帧计算得到所述两相邻采集时刻的中间时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标；
[0008]将两个图像采集工具在每一采集时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标进行匹配、三维重建、识别所述目标工具的定位信息。
[0009]进一步地，将所述二维图像序列中的二维图像划分为主帧图像和从帧图像；
[0010]对于所述主帧图像，识别出所述主帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标；
[0011]对于所述从帧图像，获取所述从帧图像的上一帧图像或所述从帧图像对应的主帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标作为所述从帧图像的初始值，计算所述从帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标。
[0012]进一步地，所述将所述二维图像序列中的二维图像划分为主帧图像和从帧图像，包括：
[0013]将所述二维图像序列中的首帧图像和第(nK+n+1)帧图像作为主帧图像，将主帧图像后的K帧二维图像作为从帧图像；其中，K为主从帧比例系数，n为正整数。
[0014]进一步地，所述对于所述主帧图像，识别出所述主帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标，包括：
[0015]针对主帧图像的原始图像的行/列进行降采样，确定降采样后的光斑的像素灰度值曲线的行/列波峰起止位置对后，反算回所述原始图像的行/列波峰起止位置对；
[0016]将每一个所述原始图像的行/列波峰起止位置对范围内的部分原始图像作为一个子图像；计算所述子图像内每一列/行像素灰度值曲线的行/列波峰起止位置对以及列/行波峰起止位置对；
[0017]确定出所述主帧图像中每一个光斑的范围，计算所述光斑的中心亚像素二维坐标。
[0018]进一步地，所述方法还包括：
[0019]根据主从帧比例系数调整策略对所述主从帧比例系数进行动态调整；
[0020]所述主从帧比例系数调整策略包括根据所述红外光学定位器的加速度值对所述主从帧比例系数进行动态调整、根据所述目标工具的移动速度对所述主从帧比例系数进行动态调整以及根据所述红外光学定位器识别到的目标工具的数量对所述主从帧比例系数进行动态调整中的一种或多种。
[0021]进一步地，所述根据所述红外光学定位器的加速度值对所述主从帧比例系数进行动态调整，包括：所述主从帧比例系数与所述红外光学定位器的加速度值呈负相关；
[0022]所述根据所述目标工具的移动速度对所述主从帧比例系数进行动态调整，包括：所述主从帧比例系数与所述目标工具的移动速度呈负相关；
[0023]所述根据所述红外光学定位器识别到的目标工具的数量对所述主从帧比例系数进行动态调整，包括：若所述红外光学定位器识别到的目标工具的数量增加，则将所述主从帧比例系数调整为0，并将当前采集图像作为主帧图像。
[0024]进一步地，所述通过插帧计算得到所述两相邻采集时刻的中间时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标，包括：
[0025]获取一个图像采集工具在两相邻采集时刻采集的图像中光斑的中心亚像素二维坐标；
[0026]计算所述两相邻采集时刻采集的图像中光斑的中心亚像素二维坐标之间的像素距离；
[0027]若所述像素距离小于预设坐标偏移容忍值，则通过求两相邻采集时刻采集的图像中光斑的中心亚像素二维坐标的均值，生成虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标。
[0028]在本专利技术的第二方面，提供了一种红外光学定位器刷新率提升装置。该装置包括：
[0029]采集模块，分别设置于两个图像采集工具，用于根据预设的采集时刻间隔交替对
目标工具进行图像采集，分别得到带有目标工具光斑成像的二维图像序列；
[0030]插帧模块，用于根据同一图像采集工具的二维图像序列中两相邻采集时刻采集的图像中光斑的中心亚像素二维坐标，通过插帧计算得到所述两相邻采集时刻的中间时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标；
[0031]识别模块，用于将两个图像采集工具在每一采集时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标进行匹配、三维重建、识别所述目标工具的定位信息。
[0032]在本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。
[0033]在本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本专利技术的第一方面的方法。
[0034]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外光学定位器刷新率提升方法，其特征在于，所述红外光学定位器包括两个图像采集工具，所述方法包括：所述两个图像采集工具根据预设的采集时刻间隔交替对目标工具进行图像采集，分别得到带有目标工具光斑成像的二维图像序列；根据同一图像采集工具的二维图像序列中两相邻采集时刻采集的图像中光斑的中心亚像素二维坐标，通过插帧计算得到所述两相邻采集时刻的中间时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标；将两个图像采集工具在每一采集时刻对应的虚拟图像中光斑的中心亚像素二维坐标进行匹配、三维重建、识别所述目标工具的定位信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述二维图像序列中的二维图像划分为主帧图像和从帧图像；对于所述主帧图像，识别出所述主帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标；对于所述从帧图像，获取所述从帧图像的上一帧图像或所述从帧图像对应的主帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标作为所述从帧图像的初始值，计算所述从帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述二维图像序列中的二维图像划分为主帧图像和从帧图像，包括：将所述二维图像序列中的首帧图像和第(nK+n+1)帧图像作为主帧图像，将主帧图像后的K帧二维图像作为从帧图像；其中，K为主从帧比例系数，n为正整数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对于所述主帧图像，识别出所述主帧图像中光斑的中心亚像素二维坐标，包括：针对主帧图像的原始图像的行/列进行降采样，确定降采样后的光斑的像素灰度值曲线的行/列波峰起止位置对后，反算回所述原始图像的行/列波峰起止位置对；将每一个所述原始图像的行/列波峰起止位置对范围内的部分原始图像作为一个子图像；计算所述子图像内每一列/行像素灰度值曲线的行/列波峰起止位置对以及列/行波峰起止位置对；确定出所述主帧图像中每一个光斑的范围，计算所述光斑的中心亚像素二维坐标。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据主从帧比例系数调整策略对所述主从帧比例系数进行动态调整；所述主从帧比例系数调整策略包括根据所述红外光学定位器的加速度值对所述主从帧比例系数进行动态调整、根据所述目标工具的移动速度对所述主从帧比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘岩，李寅岩，王彬彬，
申请(专利权)人：北京水木东方医用机器人技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：