專利名稱：測(cè)量物體空間位置的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量物體空間位置的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
這種方法尤其適用于頭置顯示(HMD)設(shè)備。根據(jù)這種方法，觀察者頭戴一種顯示裝置，該顯示裝置生成觀察者能夠觀察到的圖像。為達(dá)到這種目的，這樣構(gòu)造頭置顯示(HMD)設(shè)備，使得觀察者或者僅觀察到生成的圖像，或者觀察到與背景(即所謂的輔助實(shí)景)疊加在一起后生成的圖像。需要強(qiáng)調(diào)的是，為得到輔助實(shí)景，需要連續(xù)測(cè)量觀察者的移動(dòng)情況和/或其頭部的方位并在生成圖像時(shí)加以考慮，以盡最大可能來實(shí)現(xiàn)重疊。
為此，經(jīng)常采用各種與磁相關(guān)的方法。這類方法需要(靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地)準(zhǔn)確測(cè)量磁場(chǎng)，其缺點(diǎn)在于位于觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的任何(含鐵)金屬物體都會(huì)影響磁場(chǎng)并因此降低測(cè)量精度。特別地，如果金屬物體不能靜態(tài)地處于某一位置，則還需要進(jìn)行重新校準(zhǔn)。
另外，還可以使用各種超聲系統(tǒng)。但此類系統(tǒng)使用的波長(zhǎng)限制了系統(tǒng)的分辨率。而且它們還極易受到干擾。
再者，還可以使用包含陀螺儀的各種系統(tǒng)，但相當(dāng)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種不太復(fù)雜但精度高的測(cè)量物體空間位置的方法和設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，為達(dá)到上述目的，需要采用一種測(cè)量物體空間位置的方法。該方法包括將三個(gè)光源安裝在物體上以形成一個(gè)三角形的安裝步驟；接通光源的激活步驟；在接通光源的狀態(tài)下同時(shí)從第一和第二位置記錄物體的記錄步驟；以及確定被記錄圖像的光源位置，并根據(jù)確定的光源位置計(jì)算物體方位的判斷步驟。
在光源接通的狀態(tài)下同時(shí)記錄物體，將生成由三個(gè)光源形成的三角形的立體圖像對(duì)，其中在記錄時(shí)三個(gè)光源被同時(shí)接通。據(jù)此可用常見手段確定三角形的具體方位(位置和方向)，從而確定物體的具體方位。
例如，物體可以是頭盔或其它任何支持HMD設(shè)備中的顯示裝置的支持物。觀察者可將該支持物戴在頭上，從而能夠觀察到由顯示裝置生成的圖像。再例如，支持物還可以設(shè)計(jì)成帶有可架在耳朵上的弓形腿的眼鏡。這個(gè)情況中，形成三角形的三個(gè)光源既可以安裝在兩只眼鏡腿上，也可以只安裝在其中一只眼鏡腿上。
特別地，本發(fā)明中的方法能夠?qū)⒐庠吹膱D像從剩余的背景圖像中分離出來以確定光源位置。這將提供具有三個(gè)分離的點(diǎn)的立體圖像(光源圖像)對(duì)，這些點(diǎn)可以很容易地被判斷出來。
可以使用諸如電子的方式將光源圖像從剩余的背景圖像中分離出來。這就使進(jìn)行電子圖像處理成為可能，其中圖像根據(jù)被記錄的(接通狀態(tài)下的)光源的亮度或顏色被分離。
特別優(yōu)選地，在判斷步驟前光源被斷開，而物體在光源斷開的狀態(tài)下從第一位置和第二位置同時(shí)被記錄下來，從而在判斷步驟中從在光源接通狀態(tài)下的記錄中提取出在光源斷開狀態(tài)下的記錄，從而確定對(duì)于每一個(gè)記錄位置的光源位置。這樣，整個(gè)的背景圖像就與光源的圖像分離開來，進(jìn)而呈現(xiàn)僅包括三個(gè)分離的點(diǎn)(光源圖像)的立體圖像對(duì)。運(yùn)用常見的圖像處理程序即可完成圖像提取。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是，在安裝步驟中為物體安裝三個(gè)以上的光源，其中每次只有三個(gè)光源在判斷步驟中被接通。這就保證了在物體具有廣泛的活動(dòng)空間時(shí)其上始終會(huì)有三個(gè)光源能夠從兩個(gè)位置被同時(shí)記錄下來。
特別地，當(dāng)物體上安裝三個(gè)以上的光源時(shí)，就有可能在判斷步驟中始終接通能夠構(gòu)成最大三角形并能從兩個(gè)位置被記錄下來的三個(gè)光源。最大三角形可以是面積最大的三角形，也可以是周長(zhǎng)最長(zhǎng)的三角形。這樣會(huì)增加方位確定的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明涉及的方法的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例是以脈沖的方式對(duì)光源進(jìn)行操作。這樣很容易始終生成一個(gè)光源接通狀態(tài)下的圖像對(duì)和一個(gè)光源斷開狀態(tài)下的圖像對(duì)。利用這些圖像對(duì)就可以很容易地將光源圖像從背景圖像中分離出來。
于是，利用以脈沖方式操作的光源，圖像就能夠被同步記錄下來，從而交替記錄光源接通狀態(tài)下的圖像對(duì)和光源斷開狀態(tài)下的圖像對(duì)。接著就可以利用兩個(gè)連續(xù)的圖像對(duì)(即一個(gè)光源接通狀態(tài)下的圖像對(duì)和一個(gè)光源斷開狀態(tài)下的圖像對(duì))進(jìn)行上述的背景圖像分離(例如通過適當(dāng)?shù)膱D像提取)。
而且，為識(shí)別各光源，可對(duì)光源逐個(gè)接通并單獨(dú)記錄。這就很容易通過三個(gè)接通的光源識(shí)別被記錄的圖像中的光源個(gè)體，從而確保能夠正確判斷物體方位。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中可以用無線方式控制光源。當(dāng)本發(fā)明中的方法應(yīng)用于HMD設(shè)備時(shí)，這種無線方式因省去了不必要的電線連接而尤其具有優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施例是，光源在接通狀態(tài)下發(fā)出不可見波長(zhǎng)范圍內(nèi)(如紅外線范圍內(nèi))的光線(或電磁輻射)。其優(yōu)點(diǎn)在于采用該方法的(如配備HMD設(shè)備的)觀察者不會(huì)受閃爍或光亮的干擾。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種測(cè)量物體空間位置的設(shè)備。其中，該設(shè)備包括可安裝在物體上的三個(gè)光源；圖像記錄范圍相互重疊且分別放置的兩個(gè)圖像記錄設(shè)備；控制設(shè)備，用于控制光源的接通并控制兩個(gè)圖像記錄設(shè)備在光源接通的狀態(tài)下同時(shí)記錄物體；以及判斷單元，用于確定被記錄圖像中光源的位置并根據(jù)確定的光源位置確定物體的方位。
使用該設(shè)備，通過確定被記錄圖像中光源的位置可以輕松地確定光源的位置并進(jìn)而確定物體的空間位置。
該控制設(shè)備和判斷單元可以由安裝了適當(dāng)軟件的普通計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例是，判斷單元將光源圖像從剩余的背景圖像中分離出來以確定光源位置。特別地，這種分離可以通過電子方式來實(shí)現(xiàn)。
例如，這樣一來，控制設(shè)備可以斷開光源并控制兩個(gè)圖像記錄設(shè)備在光源斷開的狀態(tài)下同時(shí)記錄物體。而且，確定光源位置時(shí)，判斷單元可以把每一個(gè)圖像記錄設(shè)備在光源斷開狀態(tài)下記錄的圖像從光源接通狀態(tài)下記錄的圖像中抽取出來。這一過程通過常見圖像處理程序即可輕松實(shí)現(xiàn)，并可產(chǎn)生包含三個(gè)分離的點(diǎn)(光源圖像)的立體圖像對(duì)。通過立體圖像對(duì)，就能非常容易地確定物體的方位。
一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中采用多個(gè)紅外線(IR)二極管作為物體(如頭盔)上的光源，并采用多個(gè)對(duì)紅外線敏感的圖像拾取器或圖像記錄設(shè)備。每一個(gè)圖像拾取器前都會(huì)配備一個(gè)紅外線濾光器，只有波長(zhǎng)大于830nm的光線才可以通過。這樣，呈現(xiàn)出來的一般的背景燈光相當(dāng)暗，從而記錄的背景也相當(dāng)暗。然而，由于IR二極管的光線波長(zhǎng)為880nm，所以順利到達(dá)圖像拾取器的IR二極管的光線便成為強(qiáng)而有用的信號(hào)。這種措施在提取圖像時(shí)明顯提高了有用信號(hào)/干擾信號(hào)比，并顯著提高了圖像中被分離的點(diǎn)的對(duì)比度。
本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，運(yùn)用進(jìn)一步的圖像分析方法對(duì)被分離的點(diǎn)進(jìn)行了判斷，在該圖像分析方法中相對(duì)于重心分析產(chǎn)生的光點(diǎn)(被記錄圖像中的光源圖像)。其結(jié)果是進(jìn)一步顯著提高了本發(fā)明涉及的設(shè)備對(duì)方位確定的精確度。
由于光源(如發(fā)光二極管)的幾何圖形對(duì)計(jì)算光點(diǎn)的重心有直接的影響，本發(fā)明又做了進(jìn)一步的改進(jìn)。為此，光源(如發(fā)光二極管)被埋在一個(gè)用某種材料(如鋁，用于IR二極管)制成的圓柱形腔內(nèi)，圓柱形腔在光源發(fā)出的光線或射線的波長(zhǎng)范圍內(nèi)不透光(如采用IR二極管作光源時(shí)的紅外線波長(zhǎng)范圍內(nèi))。圓柱形腔上剩下的圓形開放表面上覆有一個(gè)薄的散射盤，其散射角度可以為，例如，60°。這一裝置使光點(diǎn)始終呈現(xiàn)圓形或橢圓形，從而據(jù)此產(chǎn)生的重心也更精確。
在從圖像拾取器到光源(如發(fā)光二極管或IR二極管)的相當(dāng)長(zhǎng)的距離內(nèi)，這些可以由一個(gè)相對(duì)較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)，以便在不同距離內(nèi)始終達(dá)到理想的對(duì)比度。這樣，光源(如IR二極管)的亮度被一個(gè)可以是主控制電路一部分的控制電路以這樣的方式控制，即，隨著從圖像拾取器或從圖像記錄設(shè)備到光源距離的增大而施加更強(qiáng)的電流。這種控制由于距離的原因可以受到諸如漸強(qiáng)的遲滯的影響。
而且，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中可以采用控制單元?？刂茊卧c光源相連并在設(shè)備提供的無線信號(hào)的基礎(chǔ)上控制光源。其中，特別地，光源配有一個(gè)電流源或電壓源。這樣就很容易得到一個(gè)帶控制單元的便攜式光源裝置，它在HMD設(shè)備中尤其適用。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中采用發(fā)光二極管，特別是紅外線發(fā)光二極管作為光源。使用發(fā)光二極管作光源，不僅體積小、價(jià)格便宜，而且使用壽命長(zhǎng)，從而保證了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的穩(wěn)定性。使用紅外線二極管的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于觀察者觀察不到發(fā)出的紅外線，從而免受干擾。
另外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，物體可以包含一個(gè)可安裝在觀察者頭部的顯示單元，從而觀察者可以觀察到其上生成的圖像。通過顯示單元，觀察者或者僅觀察到生成的圖像，或者觀察到與背景疊加在一起后生成的圖像。這樣就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)能方便可靠地確定觀察者頭部方位的HMD設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，光源可用固定方式連接到物體上并形成三角形。這樣就保證了物體的方位總能夠從光源(或光源形成的三角形)的位置中推斷出來。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施例中，光源可包含一個(gè)預(yù)定的放射光譜，而記錄設(shè)備可以只記錄具有預(yù)定放射光譜的光線。這樣在記錄的過程中就已經(jīng)將光源圖像與背景圖像分離開來。特別地，可借助濾光器進(jìn)行分離。濾光器安裝在每一個(gè)記錄設(shè)備上并只允許具有預(yù)定放射光譜的光線通過。


下面將通過實(shí)例并結(jié)合圖形詳細(xì)介紹本發(fā)明。
圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在HMD設(shè)備中的實(shí)施例；圖2示意性地顯示圖1中設(shè)備的功能簡(jiǎn)圖；以及圖3示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在HMD設(shè)備中的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量物體空間位置的設(shè)備包括頭盔1，其上裝有三個(gè)紅外線發(fā)光二極管2，3，4。其中第一發(fā)光二極管2裝于頭盔的頂部，另外兩個(gè)發(fā)光二極管3和4裝于頭盔1的底沿7，在圓周方向相互間隔約90°。
一個(gè)控制單元8，安裝在頭盔1上用于控制發(fā)光二極管2，3，4?？刂茊卧獙⒃谙挛脑斒觥?br> 一個(gè)顯示單元9，以如下方式安裝于頭盔1，即佩戴頭盔1的觀察者(未示出)能夠觀察到顯示單元9生成的圖像。包含顯示單元9的頭盔1即為所謂的HMD設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括兩個(gè)攝像機(jī)10和11，能夠從不同位置記錄頭盔1或發(fā)光二極管2，3，4。為此，攝像機(jī)10和11被以如下方式安排和設(shè)計(jì)，即二者的圖像記錄區(qū)域12和13至少部分重疊，而且圖像記錄區(qū)域12和13的重疊部分覆蓋了頭盔1在預(yù)定用途中的活動(dòng)范圍。
與發(fā)光二極管2，3，4相似，攝像機(jī)10和11受控制裝置14的控制。
顯然，尤其根據(jù)圖2，控制裝置14包括兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于攝像機(jī)10和11的數(shù)字化單元15和16，由控制裝置14中的控制模塊17控制。
控制裝置14還包括一個(gè)發(fā)射單元18。通過發(fā)射單元18，控制模塊17將用于發(fā)光二極管2，3，4的控制信號(hào)以無線方式發(fā)射到控制單元8(如箭頭A所示)，信號(hào)被控制單元8中的接收單元19接收。
除接收單元20外，控制單元8還包括一個(gè)開關(guān)單元。該控制單元受接收到的信號(hào)的控制，將發(fā)光二極管2，3，4與控制單元8中的一個(gè)電壓源21相聯(lián)。
數(shù)字化單元15和16與一個(gè)判斷單元22相聯(lián)。判斷單元利用(數(shù)字化的)圖像計(jì)算發(fā)光二極管2，3，4的位置并依此計(jì)算頭盔1的方位，進(jìn)而由此確定觀察者頭部的方位。與頭盔1的方位相關(guān)的數(shù)據(jù)由判斷單元22提供給控制模塊17及顯示單元9的一個(gè)顯示控制23，這樣，例如，由顯示單元9生成的圖像就能夠在通過該顯示單元9能夠觀察到的環(huán)境中被準(zhǔn)確定位。
控制裝置14、判斷單元22以及顯示控制23可以通過一個(gè)或多個(gè)裝有適當(dāng)軟件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
工作時(shí)，發(fā)光二極管2，3，4以脈沖方式被驅(qū)動(dòng)并始終保持同時(shí)接通或斷開。圖1所示的實(shí)施例中，發(fā)光二極管2，3，4形成了示出的三角形24。
當(dāng)發(fā)光二極管2，3，4接通時(shí)，攝像機(jī)10和11同時(shí)攝取三個(gè)二極管2，3，4接通狀態(tài)下頭盔1的一個(gè)圖像。被記錄的圖像由數(shù)字化單元15和16數(shù)字化并在判斷單元22中保存。
隨后，發(fā)光二極管2，3，4(受脈沖驅(qū)動(dòng))斷開。攝像機(jī)10和11同時(shí)記錄三個(gè)二極管2，3，4斷開狀態(tài)下的頭盔1。這些圖像同樣由數(shù)字化單元15和16數(shù)字化并被提供給判斷單元22。
接著，判斷單元22將發(fā)光二極管2，3，4斷開時(shí)攝像機(jī)10中攝取的圖像從發(fā)光二極管2，3，4接通時(shí)攝像機(jī)10攝取的圖像中抽取出來。由攝像機(jī)11拍攝的兩種圖像以同樣方式被分離。這樣，在理想情況下只包含三個(gè)分離的點(diǎn)(發(fā)光二極管2，3，4的圖像)的一對(duì)立體圖像便呈現(xiàn)出來。從而，運(yùn)用已知方法并綜合考慮攝像機(jī)10和11的位置，就能夠計(jì)算出由發(fā)光二極管2，3，4形成的三角形24的空間位置。由于發(fā)光二極管2，3，4安裝在頭盔1上，而且它們?cè)陬^盔上的確切位置已知(例如通過一次性校準(zhǔn))，因而頭盔1的方位(位置和方向)可以被精確地確定下來。
根據(jù)頭盔1的空間位置，進(jìn)而也根據(jù)顯示單元9的空間位置，顯示控制23按既定方式控制顯示單元9。這樣，例如，由顯示單元9生成的(立體)圖像就能夠被生成以便始終顯示在相同的空間位置而不受觀察者移動(dòng)的影響。
接著，發(fā)光二極管2，3，4又被接通并同時(shí)被攝像機(jī)10和11記錄；然后攝像機(jī)10和11再次記錄頭盔1在發(fā)光二極管2，3，4斷開狀態(tài)下的圖像。于是依上述方法，記錄的圖像中又生成具有三個(gè)分離的點(diǎn)的立體圖像對(duì)。
照此步驟，就可以連續(xù)確定頭盔1的空間位置，進(jìn)而連續(xù)確定觀察者頭部的空間位置。
當(dāng)然也可以先記錄發(fā)光二極管2，3，4斷開時(shí)頭盔1的圖像然后再記錄發(fā)光二極管2，3，4接通時(shí)頭盔1的圖像，并據(jù)此生成具有三個(gè)分離的點(diǎn)的立體圖像對(duì)。
圖3示出了本發(fā)明涉及的另一個(gè)實(shí)施例。與圖1相比，圖3的主要區(qū)別僅在于頭盔1的底沿7上還放置了兩個(gè)發(fā)光二極管5和6，它們也都位于攝像機(jī)10和11的圖像記錄區(qū)域12和13的重疊區(qū)域內(nèi)。圖1和圖3所示的實(shí)施例中相同元件的附圖標(biāo)記相同，不再贅述。
既然圖3所示的實(shí)施例中頭盔1的底沿7上有四個(gè)發(fā)光二極管3，4，5，6，只要保持第一發(fā)光二極管2始終接通并與頭盔1的底沿7上的四個(gè)發(fā)光二極管3，4，5，6中的兩個(gè)相結(jié)合，就能生成多個(gè)不同的三角形。
一方面，這種安排的目的在于照亮由二極管形成的三角形并借以得出最準(zhǔn)確的判斷。二極管三角形可以是，例如，具有最大面積或最大周長(zhǎng)的三角形。
或者，二極管2，3，4，5，6都能被激活以造成二極管三角形圍繞頭盔1的周邊運(yùn)動(dòng)的效果。例如，首先激活二極管2，4，5，接著激活二極管2，5，3，然后激活二極管2，3，6。隨后，再從二極管2，4，5開始重新依次激活。這就在頭盔1上生成了二極管三角形的局部循環(huán)。當(dāng)頭盔1的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)同樣需要由判斷單元22計(jì)算時(shí)，這種局部激活二極管三角形的方法尤其適用。
除還可以再增加攝像機(jī)(未示出)外，另外還可以在頭盔1的底沿7再增加發(fā)光二極管(未示出)。這樣，每一個(gè)包含發(fā)光二極管2的發(fā)光二極管三角形都可以同時(shí)被至少兩個(gè)不同的攝像機(jī)所記錄。這就能夠生成一個(gè)圍繞頭盔1的周邊運(yùn)動(dòng)的二極管三角形。因該三角形始終被兩個(gè)攝像機(jī)同時(shí)記錄，其相對(duì)于頭盔1的空間位置就始終能夠被判斷出來。
另外，可以以這樣的方式實(shí)現(xiàn)判斷單元21與單個(gè)二極管2，3，4，5，6的同步，即，二極管2，3，4，5，6被逐個(gè)接通和斷開。這種同步在過程的開始就可以按規(guī)定的時(shí)間間隔或按要求來實(shí)施。
除所示的攝像機(jī)10和11及與之相關(guān)的數(shù)字化單元15和16外，當(dāng)然還可以使用數(shù)碼攝像機(jī)。這樣一來，就不再需要單獨(dú)設(shè)置數(shù)字化單元14，15和16。
權(quán)利要求
1.用于測(cè)量物體空間位置的方法，包括安裝步驟，其中將三個(gè)光源(2，3，4，5，6)安裝在物體上以形成一個(gè)三角形；激活步驟，其中接通所述光源(2，3，4，5，6)；記錄步驟，其中在接通光源(2，3，4)的狀態(tài)下同時(shí)從第一和第二位置記錄物體；以及判斷步驟，其中確定所述光源(2，3，4)在被記錄圖像中的位置，并根據(jù)確定的光源(2，3，4)位置計(jì)算物體位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光源(2，3，4)在接通狀態(tài)下的圖像從剩余的背景圖像中分離出來以確定所述光源位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中光源(2，3，4)在判斷步驟前被斷開，而物體在光源(2，3，4)斷開的狀態(tài)下從第一位置和第二位置同時(shí)被記錄下來，從而在判斷步驟中將在光源(2，3，4)斷開的狀態(tài)下記錄的圖像從在光源(2，3，4)接通狀態(tài)下記錄的圖像中提取出來，以判斷每一個(gè)記錄位置上的光源位置。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中在安裝步驟中在物體上安裝三個(gè)以上的光源，但在每一個(gè)激活步驟中只接通其中三個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中在激活步驟中接通構(gòu)成最大三角形并能夠從兩個(gè)位置被記錄的三個(gè)光源(2，3，4)。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中以脈沖方式驅(qū)動(dòng)所述光源(2，3，4)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中以與脈沖光源同步的方式從兩個(gè)位置同步記錄圖像，從而交替獲得光源接通狀態(tài)下的記錄圖像對(duì)和光源斷開狀態(tài)下的記錄圖像對(duì)，在判斷步驟中基于兩個(gè)連續(xù)的圖像對(duì)確定光源位置。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中為了識(shí)別所述光源(2，3，4)，將所述光源(2，3，4)被逐個(gè)接通并記錄。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中以無線方式控制所述光源(2，3，4)。
10.用于測(cè)量物體空間位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括三個(gè)光源(2，3，4)，可安裝在物體上并在安裝后形成一個(gè)三角形；分開設(shè)置的兩個(gè)圖像記錄裝置(10，11)，其圖像記錄區(qū)域(12，13)相互重疊；控制裝置(14)，控制所述光源(2，3，4)的接通并控制所述兩個(gè)圖像記錄裝置(10，11)在所述光源(2，3，4)接通狀態(tài)下同時(shí)記錄所述物體；以及判斷單元(22)，確定所述光源(2，3，4)在被記錄圖像中的位置并依據(jù)確定的所述光源(2，3，4)的位置計(jì)算所述物體的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述判斷單元(22)將所述光源(2，3，4)的圖像從剩余的背景圖像中分離出來以確定所述光源位置。
12.如權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，其中控制裝置(14)控制所述光源(2，3，4)斷開并控制所述兩個(gè)圖像記錄裝置(10，11)在所述光源(2，3，4)斷開狀態(tài)下同時(shí)記錄所述物體，判斷單元(22)將所述光源(2，3，4)斷開狀態(tài)下記錄的圖像從所述光源(2，3，4)接通狀態(tài)下記錄的圖像中抽取出來以對(duì)于每一個(gè)圖像記錄裝置(10，11)確定所述光源位置。
13.如權(quán)利要求10至12中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中包括控制單元(8)，其與所述光源(2，3，4)連接并根據(jù)由控制裝置(14)無線發(fā)送的信號(hào)控制所述光源(2，3，4)，其中，特別為所述光源(2，3，4)提供了電流源或電壓源(20)。
14.如權(quán)利要求10至13中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中光源(2，3，4)為發(fā)光二極管，特別地，為紅外線發(fā)光二極管。
15.如權(quán)利要求10至14中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述物體包括顯示單元(9)，其可安裝在觀察者頭部，并在安裝后能夠生成觀察者可看到的圖像。
16.如權(quán)利要求10至15中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光源(2，3，4)以靜態(tài)方式與所述物體連接。
17.如權(quán)利要求10至16中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光源(2，3，4)包括預(yù)定發(fā)射光譜，所述記錄裝置(10，11)僅記錄具有預(yù)定發(fā)射光譜的光線，其中，特別對(duì)于每一個(gè)所述記錄裝置(10，11)都配有濾光器，所述濾光器僅允許具有預(yù)定發(fā)射光譜的光線通過。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于記錄物體空間位置的方法，包括將三個(gè)光源(2，3，4)安裝在物體上以形成一個(gè)三角形的安裝步驟；接通光源(2，3，4)的激活步驟；在接通光源(2，3，4)的狀態(tài)下同時(shí)從第一和第二位置記錄物體的記錄步驟；以及確定被記錄圖像中的光源(2，3，4)的位置，并根據(jù)光源(2，3，4)的位置計(jì)算物體方位的判斷步驟。
文檔編號(hào)G01S3/78GK1788227SQ03813792
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月13日
發(fā)明者貝恩德·施普魯克 申請(qǐng)人:卡爾蔡司Ag公司