專利名稱：用于利用激光雷達(dá)和視頻測(cè)量結(jié)果生成三維圖像的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及組合激光雷達(dá)(lidar，即laser radar)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像來(lái)生成目標(biāo)的三維圖像，更特別地，涉及經(jīng)激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像來(lái)分解(resolve) 與移動(dòng)目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的六自由度軌跡，來(lái)獲得該目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的三維圖像。
背景技術(shù)：
各種傳統(tǒng)系統(tǒng)都嘗試合并激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像，來(lái)獲得目標(biāo)的三維圖像。一般來(lái)說(shuō)，為了組合激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果與視頻圖像以形成三維圖像，這些傳統(tǒng)系統(tǒng)需要目標(biāo)的某種預(yù)先指定的初始模型。可惜的是，預(yù)先指定的初始模型對(duì)系統(tǒng)組合激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果與視頻圖像的能力施加了顯著的約束，而且因此三維圖像不足以識(shí)別目標(biāo)。此外，這些傳統(tǒng)系統(tǒng)一般不能適當(dāng)?shù)乜紤]目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，因此在目標(biāo)捕捉時(shí)段期間常常需要目標(biāo)保持基本不動(dòng)。需要一種用于利用激光雷達(dá)和視頻測(cè)量結(jié)果捕捉三維圖像的改進(jìn)的系統(tǒng)與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)組合由激光雷達(dá)系統(tǒng)生成的測(cè)量結(jié)果和由視頻系統(tǒng)生成的圖像，來(lái)分解描述目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)的六自由度軌跡。一旦分解了這種軌跡，就可以生成目標(biāo)的準(zhǔn)確三維圖像。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，描述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的軌跡包括目標(biāo)的三維平移速度和三維旋轉(zhuǎn)速度。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，激光雷達(dá)系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)耦合到分解目標(biāo)軌跡的處理器。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，激光雷達(dá)系統(tǒng)包括兩個(gè)或者更多個(gè)掃描目標(biāo)的射束。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，激光雷達(dá)系統(tǒng)包括四個(gè)或者更多掃描目標(biāo)的射束。每個(gè)射束都為目標(biāo)上多個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)點(diǎn)生成距離(range)和多普勒(Doppler)速度。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中， 這些點(diǎn)是按照關(guān)于激光雷達(dá)系統(tǒng)的方位角和仰角來(lái)表達(dá)的。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，視頻系統(tǒng)包括提供目標(biāo)的多個(gè)幀(即，兩維圖像)的照相機(jī)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，處理器使用來(lái)自激光雷達(dá)系統(tǒng)的距離和多普勒速度測(cè)量結(jié)果及來(lái)自視頻系統(tǒng)的圖像，分解目標(biāo)的軌跡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，處理器按照兩個(gè)級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)其第一級(jí)，其中距離和多普勒測(cè)量結(jié)果與從圖像獲得的各種特征測(cè)量結(jié)果一起用于估計(jì)目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面(即，目標(biāo)的軌跡)；及第二級(jí)，其中圖像用于估計(jì)目標(biāo)的第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。一旦確定了目標(biāo)的軌跡(即，從目標(biāo)的第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面)，就可以生成目標(biāo)的三維圖像。以下更具體地描述本發(fā)明的這些實(shí)現(xiàn)、特征及其它方面。


圖1例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的組合的激光雷達(dá)與視頻照相機(jī)系統(tǒng)。圖2例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的激光雷達(dá)。圖3例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于采用兩個(gè)激光雷達(dá)射束的激光雷達(dá)子系統(tǒng)的掃描模式。圖4例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于采用四個(gè)激光雷達(dá)射束的激光雷達(dá)子系統(tǒng)的掃描模式。圖5例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的從激光雷達(dá)子系統(tǒng)從單獨(dú)的射束在基本上相同的時(shí)刻獲得的點(diǎn)之間的關(guān)系，其可以用于估計(jì)目標(biāo)的角速度的X分量。圖6例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的從激光雷達(dá)子系統(tǒng)從單獨(dú)的射束在基本上相同的時(shí)刻獲得的點(diǎn)之間的關(guān)系，其可以用于估計(jì)目標(biāo)的角速度的y分量。圖7例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的從視頻子系統(tǒng)獲得的點(diǎn)之間的關(guān)系，其可以用于估計(jì)目標(biāo)的兩維(例如，X和y分量)平移速度和角速度的Z分量。圖8例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的激光雷達(dá)射束的掃描模式。圖9例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的可以用于描述與來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的各個(gè)定時(shí)方面的時(shí)序圖。圖10例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的可以用于關(guān)于來(lái)自視頻子系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果描述與來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的各個(gè)定時(shí)方面的時(shí)序圖。圖11例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于處理激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像的框圖。圖12例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于處理激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像的框圖。圖13例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于處理激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像的框圖。圖14例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于處理激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像的框圖。圖15例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于處理激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的組合的激光雷達(dá)與視頻照相機(jī)系統(tǒng)100。本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)利用激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像之間的協(xié)同把目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的六個(gè)自由度分解到單獨(dú)利用激光雷達(dá)或者視頻照相機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的度。組合的系統(tǒng)100包括激光雷達(dá)子系統(tǒng)130、視頻子系統(tǒng)150和處理系統(tǒng)160。如所例示的，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130包括兩個(gè)或更多個(gè)激光雷達(dá)射束輸出112(例示為射束112A、 射束112B、射束112 (η-l)及射束112η)；兩個(gè)或更多個(gè)反射射束輸入114(例示為反射射束114A、反射射束114B、反射射束114(n-l)及反射射束IHn)，其中每個(gè)都對(duì)應(yīng)于射束112 中的一個(gè)；兩個(gè)或更多個(gè)激光雷達(dá)輸出116(例示為與射束112A/反射射束114A相關(guān)聯(lián)的激光雷達(dá)輸出116A、與射束112B/反射射束114B相關(guān)聯(lián)的激光雷達(dá)輸出116B、與射束 112(11-1)/反射射束114(11-1)相關(guān)聯(lián)的激光雷達(dá)輸出116 (n_l)，及與射束112η/反射射束 IHn相關(guān)聯(lián)的激光雷達(dá)輸出116η)，其中每一個(gè)激光雷達(dá)輸出116與一個(gè)射束112/反射射束114的對(duì)相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，射束轉(zhuǎn)向(steering)機(jī)構(gòu)140可以用來(lái)使一個(gè)或多個(gè)射束112朝向目標(biāo)190轉(zhuǎn)向。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140可以包括單獨(dú)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，例如轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140A、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140B、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140C和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140D，其中每個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)都獨(dú)立地使射束112朝向目標(biāo)190轉(zhuǎn)向。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 140可以獨(dú)立地使成對(duì)或成組的射束112朝向目標(biāo)190轉(zhuǎn)向。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140可以包括一個(gè)或多個(gè)反射鏡，每個(gè)反射鏡都可以或者可以不被獨(dú)立控制，每個(gè)反射鏡都使一個(gè)或多個(gè)射束112朝向目標(biāo)190轉(zhuǎn)向。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140可以直接使射束112的光纖轉(zhuǎn)向，而無(wú)需使用反射鏡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140可以被控制成在方位角和/或仰角上使射束112轉(zhuǎn)向。正如將認(rèn)識(shí)到的，射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140可以采用各種技術(shù)來(lái)使射束112 朝向目標(biāo)190轉(zhuǎn)向。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140可以用于朝向目標(biāo)控制兩個(gè)射束112 的方位角和仰角兩者。通過(guò)控制方位角和仰角兩者，兩個(gè)射束112可以用于掃描可能目標(biāo)的體積或者跟蹤諸如目標(biāo)190的特定目標(biāo)。很顯然，其它的掃描機(jī)制也可以采用。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)射束112可以彼此有偏移。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)射束112可以垂直地(例如，在仰角上)或者水平地(例如，在方位角上)彼此偏移預(yù)定的偏移量和/ 或預(yù)定的角度，其中預(yù)定的偏移量和預(yù)定的角度中的任何一個(gè)都是可以調(diào)節(jié)或者控制的。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，射束轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)140可以用于朝向目標(biāo)控制四個(gè)射束112 的方位角和仰角兩者。在有些實(shí)現(xiàn)中，四個(gè)射束112可以布置成具有水平和垂直的間隔。在有些實(shí)現(xiàn)中，這四個(gè)射束可以布置成使得形成至少兩個(gè)正交的間隔。在有些實(shí)現(xiàn)中，這四個(gè)射束可以按照矩形圖案布置，其中成對(duì)的射束112彼此垂直地且水平地偏移。在有些實(shí)現(xiàn)中，這四個(gè)射束可以按照其它圖案布置，其中成對(duì)的射束112彼此偏移。這四個(gè)射束112的間隔可以是預(yù)先確定的偏移量和/或預(yù)先確定的角度，該預(yù)先確定的偏移量和/或預(yù)先確定的角度可以是固定的、可調(diào)節(jié)的和/或受控制的。每個(gè)射束112的特定部分可以從目標(biāo)190反射回激光雷達(dá)子系統(tǒng)130作為反射射束114。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中并且如圖1中所例示的，反射射束114遵循與射束112相同的光路(盡管是逆著的)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在激光雷達(dá)子系統(tǒng)130中或者在組合的系統(tǒng)100中可以提供單獨(dú)的光路以便容納反射射束114。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130接收與每個(gè)射束112相對(duì)應(yīng)的反射射束114、處理反射射束114并把激光雷達(dá)輸出116輸出到處理系統(tǒng)160。組合的系統(tǒng)100還包括視頻子系統(tǒng)150。視頻子系統(tǒng)150可以包括用于捕捉目標(biāo) 190的兩維圖像155的視頻照相機(jī)。很顯然，各種視頻照相機(jī)都可以使用。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，視頻照相機(jī)可以將圖像1 輸出為特定分辨率和特定圖像或者幀速率的像素。由視頻子系統(tǒng)150捕捉到的視頻圖像155被轉(zhuǎn)發(fā)到處理系統(tǒng)160。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中， 激光雷達(dá)子系統(tǒng)130和視頻子系統(tǒng)150關(guān)于位置和朝向彼此偏移。特別地，激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果一般對(duì)應(yīng)于三維(例如，x、y和z)，而視頻圖像一般對(duì)應(yīng)于兩維(例如，χ和y)。很顯然，本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)利用視頻子系統(tǒng)150來(lái)校準(zhǔn)激光雷達(dá)子系統(tǒng)130，以確保由每個(gè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)都指代給定坐標(biāo)系統(tǒng)中的相同位置。很顯然，組合的系統(tǒng)110可以包括一個(gè)或多個(gè)可選的視頻子系統(tǒng)(沒(méi)有另外例示)，用于從不同的位置、視角(perspective)或角度捕捉目標(biāo)190的附加兩維圖像155。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，處理系統(tǒng)160從激光雷達(dá)子系統(tǒng)130接收激光雷達(dá)輸出 116并從視頻子系統(tǒng)150接收?qǐng)D像155，并把它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器或者其它的存儲(chǔ)設(shè)備165 中，用于隨后處理。處理系統(tǒng)160處理激光雷達(dá)輸出116和圖像155，以生成目標(biāo)190的三維圖像。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，處理系統(tǒng)160從激光雷達(dá)輸出116和圖像155的組合確定目標(biāo)190的軌跡，并使用該軌跡生成目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的三維圖像。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)于每個(gè)射束112，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130可以包括雙頻、啁啾相干激光雷達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠明確地并且同時(shí)測(cè)量目標(biāo)190上一個(gè)點(diǎn)的距離和多普勒速度。這種激光雷達(dá)系統(tǒng)在題為“Chirped Coherent Laser Radar System and Method”( “啁啾激光雷達(dá)規(guī)范(Chirped Lidar Specification)”)的共同未決美國(guó)申請(qǐng)第11/353，123號(hào)中進(jìn)行了描述，該申請(qǐng)通過(guò)引用整體并入于此。為了清晰起見(jiàn)，在啁啾激光雷達(dá)規(guī)范中所引用的“射束”與本說(shuō)明書中所指的“射束”不同。更具體地，在啁啾激光雷達(dá)規(guī)范中，兩個(gè)射束被描述為來(lái)自激光雷達(dá)系統(tǒng)的輸出，即，第一個(gè)射束具有第一頻率(啁啾的或者別的)，而第二個(gè)射束具有第二頻率(啁啾的或者別的)，這兩個(gè)射束同時(shí)入射到目標(biāo)上的一個(gè)點(diǎn)，以便提供對(duì)目標(biāo)上該點(diǎn)的距離和多普勒速度兩者的同時(shí)測(cè)量。為了簡(jiǎn)化和清晰起見(jiàn)，如在此所討論的單數(shù)“射束”可以指啁啾激光雷達(dá)規(guī)范中所述的從激光雷達(dá)系統(tǒng)輸出的組合的第一和第二射束。在啁啾激光雷達(dá)規(guī)范中所討論的單個(gè)射束在下文中稱為 “信號(hào)”。不過(guò)，本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)都可以采用除啁啾激光雷達(dá)規(guī)范中所述的射束之外的其它射束，只要這些射束提供對(duì)目標(biāo)上的點(diǎn)的距離和多普勒速度的同時(shí)測(cè)量就可以。圖2例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的激光雷達(dá)210，該激光雷達(dá)210可以用于生成和處理射束112和反射射束114，以提供激光雷達(dá)輸出116。每個(gè)激光雷達(dá)210都明確地確定目標(biāo)190上一個(gè)點(diǎn)關(guān)于激光雷達(dá)210的距離和多普勒速度。激光雷達(dá)210包括第一頻率激光雷達(dá)子區(qū)274和第二頻率激光雷達(dá)子區(qū)276。第一頻率激光雷達(dá)子區(qū)274朝目標(biāo)190發(fā)射第一頻率目標(biāo)信號(hào)212，而第二頻率激光雷達(dá)子區(qū)276朝目標(biāo)190發(fā)射第二頻率目標(biāo)信號(hào) 214。第一目標(biāo)信號(hào)212和第二目標(biāo)信號(hào)214的頻率可以是啁啾的，以便產(chǎn)生雙啁啾系統(tǒng)。第一頻率激光雷達(dá)子區(qū)274可以包括激光源控制器236、第一激光源218、第一光耦合器222、第一信號(hào)延遲器M4、第一局部振蕩器光耦合器230和/或其它部件。第二頻率激光雷達(dá)子區(qū)276可以包括激光源控制器238、第二激光源220、第二光耦合器224、第二信號(hào)延遲器250、第二局部振蕩器光耦合器232和/或其它部件。第一頻率激光雷達(dá)子區(qū)274生成第一目標(biāo)信號(hào)212和第一參考信號(hào)M2。第一目標(biāo)信號(hào)212和第一參考信號(hào)242可以由第一激光源218在第一頻率下生成，其中第一頻率可以以第一啁啾率調(diào)制。第一目標(biāo)信號(hào)212可以獨(dú)立地或者與第二目標(biāo)信號(hào)214組合地被朝向目標(biāo)190上的測(cè)量點(diǎn)引導(dǎo)。第一頻率激光雷達(dá)子區(qū)274可以組合從目標(biāo)190反射的目標(biāo)信號(hào)256與第一參考信號(hào)M2，產(chǎn)生組合的第一目標(biāo)信號(hào)沈2，其中第一參考信號(hào)242在具有已知的或以別的方式固定的路徑長(zhǎng)度的路徑上被引導(dǎo)。第二頻率激光雷達(dá)子區(qū)276可以關(guān)于第一頻率激光雷達(dá)子區(qū)274并置和固定 (即，在激光雷達(dá)210中)。更具體地，可以并置和固定用于發(fā)射和接收相應(yīng)的激光信號(hào)的相關(guān)光學(xué)部件。第二頻率激光雷達(dá)子區(qū)276可以生成第二目標(biāo)信號(hào)214和第二參考信號(hào)M8。 第二目標(biāo)信號(hào)214和第二參考信號(hào)248可以由第二激光源220在第二頻率下生成，其中第二頻率可以以第二啁啾率調(diào)制。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，第二啁啾率與第一啁啾率不同。第二目標(biāo)信號(hào)214可以被引導(dǎo)朝向目標(biāo)190上與第一目標(biāo)射束212相同的測(cè)量點(diǎn)。第二頻率激光雷達(dá)子區(qū)276可以組合從目標(biāo)190反射的目標(biāo)信號(hào)256的一部分與第二參考信號(hào)M8，產(chǎn)生組合的第二目標(biāo)信號(hào)沈4，其中第二參考信號(hào)248在具有已知或以別的方式固定的路徑長(zhǎng)度的路徑上被引導(dǎo)。處理器234接收組合的第一目標(biāo)信號(hào)262和組合的第二目標(biāo)信號(hào)沈4，并測(cè)量由每個(gè)反射目標(biāo)信號(hào)與其對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)之間的路徑長(zhǎng)度差及由目標(biāo)相對(duì)于激光雷達(dá)210的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的任何多普勒頻率造成的拍頻。然后，拍頻可以被線性地組合，以產(chǎn)生目標(biāo)190的距離和多普勒速度的明確確定，如在啁啾激光雷達(dá)規(guī)范中所闡述的。在有些實(shí)現(xiàn)中，處理器 234把距離和多普勒速度測(cè)量結(jié)果提供給處理系統(tǒng)160。在有些實(shí)現(xiàn)中，處理器234與處理系統(tǒng)160組合在一起；在這種實(shí)現(xiàn)中，處理系統(tǒng)160接收組合的第一目標(biāo)信號(hào)262和組合的第二目標(biāo)信號(hào)264，并使用它們來(lái)確定距離和多普勒速度。如所描述的，每個(gè)射束112提供目標(biāo)190上一個(gè)點(diǎn)關(guān)于激光雷達(dá)210的距離和多普勒速度的同時(shí)測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)，可以采用各種數(shù)量的射束112來(lái)提供對(duì)目標(biāo)190的這些測(cè)量。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以使用兩個(gè)或者更多個(gè)射束112。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以使用三個(gè)或者更多個(gè)射束112。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以使用四個(gè)或者更多個(gè)射束112。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以使用五個(gè)或者更多個(gè)射束112。在本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)中，射束112可以用于收集測(cè)量結(jié)果，來(lái)用于不同的目的。例如，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，特定的射束112可以用于掃描包括目標(biāo)190的體積。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，多個(gè)射束112可以用于實(shí)現(xiàn)這種掃描。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，特定的射束 112可以用于監(jiān)視目標(biāo)190的特定特征或者位置。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，多個(gè)射束112可以用于獨(dú)立地監(jiān)視目標(biāo)190的一個(gè)或多個(gè)特征和/或位置。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或者多個(gè)射束112可以用于掃描目標(biāo)190，而一個(gè)或者多個(gè)其它射束112可以用于監(jiān)視目標(biāo) 190上的一個(gè)或多個(gè)特征和/或位置。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或者多個(gè)射束112可以掃描目標(biāo)190來(lái)獲得目標(biāo)190 的三維圖像，而一個(gè)或者多個(gè)其它射束112可以監(jiān)視目標(biāo)190的一個(gè)或多個(gè)特征和/或位置。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在獲得目標(biāo)190的三維圖像后，一個(gè)或多個(gè)射束112可以繼續(xù)掃描目標(biāo)190來(lái)監(jiān)視和/或更新目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面，而一個(gè)或者多個(gè)其它射束112可以監(jiān)視目標(biāo)110的一個(gè)或多個(gè)特征和/或位置。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，經(jīng)一個(gè)或多個(gè)用于監(jiān)視和/或更新目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面的射束112獲得的測(cè)量結(jié)果可以用于補(bǔ)償經(jīng)一個(gè)或多個(gè)用于監(jiān)視目標(biāo)190的一個(gè)或多個(gè)特征和/或位置的其它射束112獲得的測(cè)量結(jié)果。在本發(fā)明的這些實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190的粗略 (gross)運(yùn)動(dòng)可以從與目標(biāo)190的各種特征和/或位置相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果中除去，以便獲得目標(biāo)190上特定點(diǎn)或者區(qū)域的精細(xì)(fine)運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190的精細(xì)運(yùn)動(dòng)可以包括目標(biāo)190表面上某些位置關(guān)于例如質(zhì)心、旋轉(zhuǎn)中心、目標(biāo)190表面上的另一位置或者其它位置的各種振動(dòng)、振蕩或者運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190的精細(xì)運(yùn)動(dòng)可以包括例如各種特征的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中的各種特征例如有眼睛、眼瞼、嘴唇、嘴角、面部肌肉或神經(jīng)、鼻孔、頸部表面等或者目標(biāo)190的其它特征。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，基于目標(biāo)190的粗略運(yùn)動(dòng)和/或精細(xì)運(yùn)動(dòng)，可以監(jiān)視目標(biāo) 190的一個(gè)或多個(gè)生理功能和/或物理行為。例如，題為“System and Method for Remotely Monitoring Physiological Functions”的共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)第11/230，546號(hào)描述了用于監(jiān)視個(gè)體的生理功能和/或物理行為的各種系統(tǒng)與方法，該申請(qǐng)通過(guò)引用整體并入于此。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或多個(gè)射束112可以用于監(jiān)視目標(biāo)190的眼球上的一個(gè)或多個(gè)位置，并測(cè)量在這些位置中每一個(gè)位置處眼球的各種位置和運(yùn)動(dòng)方面。題為 “System and Method for Tracking Eyeball Motion” 的共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)第 11/610，867號(hào)描述了用于跟蹤眼球的運(yùn)動(dòng)的各種系統(tǒng)與方法，該申請(qǐng)通過(guò)引用整體并入于此。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或多個(gè)射束112可以用于集中到目標(biāo)190的臉上的各種特征或位置，并關(guān)于目標(biāo)190臉上的所述特征或位置測(cè)量臉的各種方面。例如，某些面部特征或面部表情可以被監(jiān)視一段時(shí)間，以推測(cè)目標(biāo)190的心理狀態(tài)、推測(cè)目標(biāo)190的意圖、推測(cè)目標(biāo)190的欺騙程度或者預(yù)測(cè)與目標(biāo)190關(guān)聯(lián)的事件(例如，某些面部肌肉可能只在表情變化之前或者講話之前抽動(dòng))。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或多個(gè)射束112可以用于監(jiān)視目標(biāo)190頸部的一個(gè)或多個(gè)位置。目標(biāo)190的頸部的被測(cè)量的運(yùn)動(dòng)方面可以用于確定喉嚨的運(yùn)動(dòng)模式、聲帶振動(dòng)、脈搏率和/或呼吸率。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或多個(gè)射束112可以用于監(jiān)視目標(biāo) 190上嘴唇上的一個(gè)或多個(gè)位置，以便檢測(cè)和測(cè)量與目標(biāo)190的講話相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)。這些振動(dòng)可用于基本上再現(xiàn)目標(biāo)190的講話。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或多個(gè)射束112可以在組合系統(tǒng)100操作的第一時(shí)段或模式期間服務(wù)于一種目的，并且在組合系統(tǒng)100操作的第二時(shí)段或模式期間切換到服務(wù)于不同的目的。例如，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，多個(gè)射束112可以用于測(cè)量目標(biāo)190的各個(gè)運(yùn)動(dòng)方面，使得處理系統(tǒng)160可以確定或者獲取目標(biāo)190的軌跡。一旦獲得了目標(biāo)190 的軌跡，這多個(gè)射束112中的一些就可以切換成監(jiān)視目標(biāo)190的某些其它方面或者特征，而這多個(gè)射束112中的其它一些測(cè)量目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面，使得可以維持其軌跡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，第一射束112掃描目標(biāo)190，以獲得目標(biāo)190的三維圖像。 在這些實(shí)現(xiàn)中，這些射束112中的四個(gè)射束各自掃描目標(biāo)190的一部分(利用如下進(jìn)一步具體描述的各種掃描模式)，而第五個(gè)射束112執(zhí)行對(duì)目標(biāo)190的“過(guò)掃描(overscan) ”。過(guò)掃描可以是環(huán)形的、卵形的、橢圓形的或類似的圓形掃描模式，或者矩形的、方形的、菱形的或者類似的掃描模式，或者其它可用于在相對(duì)短的時(shí)間間隔內(nèi)捕捉目標(biāo)190上各個(gè)點(diǎn)(或者至少彼此非?？拷狞c(diǎn))的多個(gè)測(cè)量的掃描模式。這多個(gè)測(cè)量可以對(duì)應(yīng)于其它由第五個(gè)射束112進(jìn)行的測(cè)量(即，由第五個(gè)射束112對(duì)相同的點(diǎn)進(jìn)行多次訪問(wèn))或者對(duì)應(yīng)于由其它四個(gè)射束112中一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行的測(cè)量(即，由第五個(gè)射束和其它四個(gè)射束112中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)相同的點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn))。在有些實(shí)現(xiàn)中，過(guò)掃描的模式可以被選擇成在目標(biāo)190的測(cè)量之間提供附加的垂直和/或水平擴(kuò)展。所述多個(gè)測(cè)量和附加的擴(kuò)展都可以用于改進(jìn)對(duì)目標(biāo)190運(yùn)動(dòng)的估計(jì)。采用第五個(gè)射束112過(guò)掃描目標(biāo)190可以在以上所提到的不同操作模式中的每一種期間發(fā)生。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，一旦滿意地獲取了目標(biāo)190的軌跡，一個(gè)或多個(gè)射束112 就可以提供可用于維持目標(biāo)190的軌跡的測(cè)量并監(jiān)視目標(biāo)190的特征的其它方面。在這種實(shí)現(xiàn)中，其它射束112可以用于掃描掃描體積中的其它目標(biāo)。如圖1中所例示的，目標(biāo)坐標(biāo)系180可以用于表示與目標(biāo)190關(guān)聯(lián)的各種測(cè)量結(jié)果。如將認(rèn)識(shí)到的，可以使用各種坐標(biāo)系。如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，子系統(tǒng) 130、150中的各個(gè)可以在除目標(biāo)坐標(biāo)系180之外的其他坐標(biāo)系中表示目標(biāo)190的方面。例如，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，球坐標(biāo)系(例如，方位角、仰角、距離)可用于表示經(jīng)激光雷達(dá)子系統(tǒng)130獲得的測(cè)量結(jié)果。還例如，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，兩維的基于像素的坐標(biāo)系可以用于表示經(jīng)視頻子系統(tǒng)150獲得的圖像155。如將認(rèn)識(shí)到的，本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)可以在處理的各個(gè)級(jí)使用這些坐標(biāo)系中的一個(gè)或多個(gè)或者其它的坐標(biāo)系。如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可能需要各種坐標(biāo)變換來(lái)把來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的可參照激光雷達(dá)子系統(tǒng)130在球坐標(biāo)(有時(shí)候稱為激光雷達(dá)測(cè)量空間)中表示的測(cè)量結(jié)果變換成目標(biāo)190的可參照目標(biāo)190在笛卡爾坐標(biāo)(有時(shí)候稱為目標(biāo)空間) 中表示的運(yùn)動(dòng)方面。同樣，可能需要各種坐標(biāo)變換來(lái)把來(lái)自視頻子系統(tǒng)150的可參照視頻子系統(tǒng)150在笛卡爾或像素坐標(biāo)(有時(shí)候稱為視頻測(cè)量空間)中表示的測(cè)量結(jié)果變換成目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面。此外，來(lái)自組合系統(tǒng)100的測(cè)量結(jié)果可以變換成與外部測(cè)量系統(tǒng)(例如，輔助視頻、紅外、超球面、多球面或者其它輔助成像系統(tǒng))相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系。坐標(biāo)變換總的來(lái)說(shuō)是眾所周知的。如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可能需要各種坐標(biāo)變換來(lái)變換激光雷達(dá)子系統(tǒng)130和/或視頻子系統(tǒng)150的測(cè)量結(jié)果，以考慮每個(gè)這種子系統(tǒng)130、150的位置和 /或朝向的不同，如所顯見(jiàn)的。圖3例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的可用于掃描目標(biāo)190的體積的掃描模式300。 掃描模式300包括第一掃描模式區(qū)310和第二掃描模式區(qū)320。第一掃描模式區(qū)310可以對(duì)應(yīng)于可用于掃描該體積(或者其一部分)的第一射束112(例如，射束112A)的掃描模式。 第二掃描模式區(qū)320可以對(duì)應(yīng)于可用于掃描該體積(或者其一部分)的第二射束112(例如，射束112B)的掃描模式。如圖3中所例示的，第一射束112掃描掃描模式300的上面區(qū)域，而第二射束112 掃描掃描模式300的下面區(qū)域。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式區(qū)310、320可以包括重疊區(qū)域330。重疊區(qū)域330可以用于對(duì)準(zhǔn)或者“縫合”第一掃描模式區(qū)310和第二掃描模式區(qū)320。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式310、320沒(méi)有重疊形成重疊區(qū)域330(沒(méi)有另外例示)。在本發(fā)明的激光雷達(dá)子系統(tǒng)130采用垂直移位的掃描模式300(例如圖3中所例示的)的實(shí)現(xiàn)中，第一射束112與第二射束112垂直移位(即，達(dá)某個(gè)垂直距離、仰角或者其它垂直位移)。以這種方式，這對(duì)射束112可以利用已知的或者別的可確定的垂直位移來(lái)掃描。
盡管在圖3中掃描模式300被例示為具有垂直移位的掃描模式區(qū)310、320，但是， 在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式可以具有水平移位的掃描區(qū)。在本發(fā)明的激光雷達(dá)子系統(tǒng)130采用水平移位的掃描模式的實(shí)現(xiàn)(沒(méi)有另外例示)中，第一射束112與第二射束112 水平移位(即，達(dá)某個(gè)水平距離、方位角或者其它水平位移)。以這種方式，這對(duì)射束112可以利用已知的或者別的可確定的水平位移來(lái)掃描。盡管圖3例示了具有兩個(gè)垂直移位掃描模式區(qū)310、320的掃描模式300，但是，如將認(rèn)識(shí)到的，可以堆疊各種數(shù)量的射束來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)數(shù)量的掃描模式區(qū)。例如，三個(gè)射束可以配置成具有垂直位移或者水平位移，以便提供三個(gè)掃描模式區(qū)。如將認(rèn)識(shí)到的，也可以水平地或者垂直地使用其它數(shù)量的射束。圖4例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的用于采用四個(gè)射束112的激光雷達(dá)子系統(tǒng)130 的掃描模式400。如圖4中所例示的，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130包括布置成掃描掃描模式400的四個(gè)射束112。掃描模式400可以通過(guò)讓第一對(duì)射束112彼此水平移位而且第二對(duì)射束112 彼此水平移位并與第一對(duì)射束122垂直移位來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此形成矩形的掃描布置。如很顯然的，也可以使用其它掃描幾何結(jié)構(gòu)。掃描模式400可以通過(guò)經(jīng)射束掃描機(jī)構(gòu)140彼此獨(dú)立地、成對(duì)地(水平地或者垂直地)或者共同地控制射束來(lái)實(shí)現(xiàn)。掃描模式400包括第一掃描模式區(qū)410、第二掃描模式區(qū)420、第三掃描模式區(qū)430 和第四掃描模式區(qū)440。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，各掃描模式區(qū)410、420、430和440中的每一個(gè)都可以與相鄰的掃描模式部分交疊達(dá)一定量(在圖4中統(tǒng)示為交疊區(qū)域450)。例如， 在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式400包括第一掃描模式區(qū)410和第三掃描模式區(qū)430之間的交疊區(qū)域450。同樣，在第一掃描模式區(qū)410和第二掃描模式區(qū)420之間存在交疊區(qū)域 450。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，這些交疊區(qū)域450中的各個(gè)區(qū)域可能不存在或者以別的方式被利用。例如，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，只有垂直交疊區(qū)域450可以存在或者被利用。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，只有水平交疊區(qū)域450可以存在或者被利用。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中， 交疊區(qū)域450可以不存在或者不被利用。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以使用交疊區(qū)域450 的其它組合。如圖3和圖4中所例示的，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130對(duì)多個(gè)射束112的使用可以增加特定體積(或者該體積內(nèi)的特定目標(biāo))被掃描的速率。例如，相對(duì)于利用一個(gè)射束112掃描給定的體積，利用兩個(gè)射束112掃描相同的體積可以兩倍快。類似地，利用四個(gè)射束112 掃描給定的體積相對(duì)于利用兩個(gè)射束112掃描相同的體積可以兩倍快，而且相對(duì)于利用一個(gè)射束112掃描相同的體積可以四倍快。此外，如以下更具體描述的，多個(gè)射束112可以用于測(cè)量或者估計(jì)與目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的各個(gè)參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)，特定的掃描模式(及其對(duì)應(yīng)的射束配置)可以用于提供對(duì)目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面的測(cè)量和/或估計(jì)。如上所述，每個(gè)射束112可以用于同時(shí)提供在每個(gè)掃描點(diǎn)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)于每個(gè)射束112，由該射束112掃描的點(diǎn)可以由方位角、仰角和時(shí)間來(lái)描述。每個(gè)射束112提供在那個(gè)點(diǎn)和時(shí)間的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，由射束112掃描的每個(gè)點(diǎn)可以由方位角、仰角、距離測(cè)量結(jié)果、多普勒速度測(cè)量結(jié)果和時(shí)間來(lái)表示。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，由射束112掃描的每個(gè)點(diǎn)可以在笛卡爾坐標(biāo)中表示為位置(x，y，z)、多普勒速度和時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)，來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的測(cè)量結(jié)果(S卩，激光雷達(dá)輸出 116)和來(lái)自視頻子系統(tǒng)150的測(cè)量結(jié)果(幀155)可以用于測(cè)量和/或估計(jì)目標(biāo)190的各種朝向和/或運(yùn)動(dòng)方面。目標(biāo)190的這些朝向和/或運(yùn)動(dòng)方面可以包括位置、速度、加速度、角位置、角速度、角加速度，等等。當(dāng)這些朝向和/或運(yùn)動(dòng)方面被測(cè)量和/或估計(jì)后，目標(biāo)190的軌跡可以被確定或以別的方式近似。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在給定的時(shí)間間隔上目標(biāo)190可以認(rèn)為是剛性體，而且其運(yùn)動(dòng)可以表示為所述給定時(shí)間間隔上在三個(gè)維度中表示的平移速度分量vxtrans、vytrans和vztrans及在三個(gè)維度中表示的角速度分量ωχ、coy和 ωζ?？偟膩?lái)說(shuō)，這些平移速度和角速度對(duì)應(yīng)于特定時(shí)間間隔上目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)的六個(gè)自由度。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)這六個(gè)分量的測(cè)量和/或估計(jì)可以用于表示目標(biāo)190的軌跡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)這六個(gè)分量的測(cè)量和/或估計(jì)可以用于合并從激光雷達(dá)子系統(tǒng)130獲得的目標(biāo)190的三維圖像和從視頻子系統(tǒng)150獲得的目標(biāo)190的兩維圖像，來(lái)生成目標(biāo)190的三維視頻圖像。如 很顯然的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190上一個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度分量vz(t)可以基于來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的距離測(cè)量結(jié)果、多普勒速度測(cè)量結(jié)果、方位角和仰角來(lái)計(jì)算。激光雷達(dá)子系統(tǒng)130可以用于測(cè)量和/或估計(jì)目標(biāo)190的平移速度vzteans和兩個(gè)角速度，即coy。例如，圖5例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的在具有來(lái)自兩個(gè)射束112 的對(duì)應(yīng)測(cè)量的點(diǎn)之間的示例關(guān)系，其可以用于估計(jì)目標(biāo)190的角速度的χ和y分量。更特別地，而且總的來(lái)說(shuō)，如圖5中所例示的，在射束112沿y軸彼此移位的實(shí)現(xiàn)中，經(jīng)第一射束 112確定的點(diǎn)Pa沿ζ軸的局部速度、經(jīng)第二射束112確定的點(diǎn)Pb的速度及Pa和Pb之間的距離可以用于估計(jì)這些點(diǎn)關(guān)于χ軸的角速度(在此稱為ωχ)，如將認(rèn)識(shí)到的。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，這些測(cè)量結(jié)果可以用于提供對(duì)ωχ的初始估計(jì)。圖6例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的在具有來(lái)自兩個(gè)射束112的對(duì)應(yīng)測(cè)量的點(diǎn)之間的另一示例關(guān)系，其可以用于估計(jì)角速度。更具體地，如圖6中所例示的，在射束112在目標(biāo)190上沿χ軸彼此移位的實(shí)現(xiàn)中，經(jīng)第一射束112確定的點(diǎn)Pa的速度、由第二射束112確定的點(diǎn)Pb的速度及目標(biāo)190上Pa和Pb之間的距離可以用于估計(jì)這些點(diǎn)關(guān)于y軸的角速度 (在此稱為《y)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，這些測(cè)量結(jié)果可以用于提供對(duì)coy的初始估計(jì)。圖5和圖6例示了本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，其中兩個(gè)射束112分別沿垂直軸或者水平軸彼此移位，而且在基本上相同的時(shí)間測(cè)量在每個(gè)點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)的距離(可以在三維坐標(biāo)χ、y和 ζ中表示)和多普勒速度。在本發(fā)明的采用沿單個(gè)軸的射束112的實(shí)現(xiàn)(沒(méi)有另外例示) 中，角速度可以基于在不同時(shí)間在不同點(diǎn)處沿該單個(gè)軸測(cè)量到的多普勒速度來(lái)估計(jì)。如將認(rèn)識(shí)到的，對(duì)角速度更好的估計(jì)可以利用以下來(lái)獲得1)在目標(biāo)190的范圍(extent)上的點(diǎn)處(即，彼此以較大的距離)的測(cè)量結(jié)果，及2)在最小時(shí)間間隔內(nèi)取得的測(cè)量結(jié)果(從而最小化由于加速度造成的任何影響)。圖5和圖6例示了關(guān)于不同軸(即，χ軸和y軸)的角速度的概念性估計(jì)?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)谝簧涫?12在目標(biāo)190上沿第一軸與第二射束112移位時(shí)，關(guān)于與第一軸正交的第二軸的角速度可以從在每一個(gè)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)處沿第三軸的速度來(lái)確定，其中第三軸與第一軸和第二軸都正交。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)兩個(gè)射束沿y軸彼此移位時(shí)(即，垂直移位)而且在掃描之間帶垂直間隔地被水平掃描時(shí)，可以進(jìn)行對(duì)coy兩者的估計(jì)。盡管沿χ軸的同時(shí)測(cè)量是不可用的，但是在各種實(shí)現(xiàn)中它們?cè)跁r(shí)間上應(yīng)當(dāng)足夠靠近，以便忽略加速度影響。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)兩個(gè)射束112沿χ軸彼此移位而且至少第三射束112沿y軸與這對(duì)射束112移位時(shí)，可以進(jìn)行對(duì)ωχ、的估計(jì)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)ωχ、 和vzteans的估計(jì)都可以利用以矩形方式布置的四個(gè)射束112來(lái)進(jìn)行。在這種實(shí)現(xiàn)中，從四個(gè)射束112獲得的測(cè)量結(jié)果包括比估計(jì)ωχ、和<—所需更多的信息。如將認(rèn)識(shí)到的，這種所謂“超定(overdetermined)系統(tǒng)”可以用于改進(jìn)對(duì)ωχ、ωy和vzteans的估計(jì)。如上所述，在各個(gè)方位角和仰角并在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)由激光雷達(dá)子系統(tǒng)130進(jìn)行的距離和多普勒速度測(cè)量結(jié)果可以用于針對(duì)正在進(jìn)行沖擊運(yùn)動(dòng)的剛性體估計(jì)平移速度vztMns并估計(jì)兩個(gè)角速度，即Oj^ncoyt5
如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以在每個(gè)測(cè)量時(shí)刻從在不同點(diǎn)獲得的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定cox、coy*Vzteans。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以假定G3x、coy*Vzteans在特定時(shí)間間隔上是恒定的。如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，ωχ、可以在各個(gè)測(cè)量時(shí)刻確定并隨后在特定的時(shí)間間隔上求平均，以便提供在那個(gè)特定時(shí)間間隔上對(duì) ωχ、的估計(jì)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，該特定的時(shí)間間隔可以是固定的或者依賴?yán)缒繕?biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面是可變的。如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以采用最小二乘方估計(jì)器來(lái)提供在特定時(shí)間間隔上對(duì)ωχ、coy和VztansW估計(jì)。如將認(rèn)識(shí)到的，可以按照其他方式來(lái)獲得對(duì)ωχ、coy和的估計(jì)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，來(lái)自視頻子系統(tǒng)150的圖像可以用于估計(jì)給定時(shí)間間隔上目標(biāo)190的三個(gè)其它運(yùn)動(dòng)方面，S卩，平移速度分量vxtrans和vyte■及角速度分量ωζ。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)目標(biāo)190在由視頻子系統(tǒng)150捕捉到的幀155之間移動(dòng)時(shí)，可以采用幀155來(lái)估計(jì)目標(biāo)190上點(diǎn)的速度的χ和y分量。圖7例示了在時(shí)刻T的幀155和后續(xù)時(shí)刻Τ+Δ t的幀155之間的特定點(diǎn)或者特征的位置Ia的改變。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，這種位置變化是針對(duì)幀155中至少兩個(gè)特定的點(diǎn)或者特征中的每一個(gè)確定的(未另外例示)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，這種位置變化是針對(duì)多個(gè)點(diǎn)或者特征中的每一個(gè)確定的。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190的平移速度分量vxtrans和 vytrans及角速度分量ωζ可以基于特征的位置Ia(T)與IA(T+At)之間的差和幀155之間的時(shí)間差A(yù)t來(lái)估計(jì)。位置和時(shí)間中的這些差可以用于確定特征的某些速度，即，目標(biāo)190的繼而可以用于估計(jì)平移速度分量vxtrans和vytrans的vxfeat和vyfeat以及角速度分量ωζ。對(duì)圖像幀之間的特征的速度和角速度的這種估計(jì)總的來(lái)說(shuō)是如將認(rèn)識(shí)到的那樣理解的。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190的許多特征是從連續(xù)的幀155提取出來(lái)的。在連續(xù)幀155之間的時(shí)間間隔上這些特征的速度vxfeat和vyfeat可以基于連續(xù)幀155之間的每個(gè)對(duì)應(yīng)特征的位置的變化來(lái)確定?？梢圆捎米钚《朔焦烙?jì)器從每個(gè)提取出的特征的位置變化估計(jì)平移速度vxteans和vyteans及角速度ω z。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，最小二乘方估計(jì)器可以使用來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的測(cè)量結(jié)果和來(lái)自視頻子系統(tǒng)150的幀155中的特征的位置變化，來(lái)估計(jì)目標(biāo)190的平移速
度 vxtr咖、vytrans 和 vztrans 及角速度 ω χ、ω y 和 ω z。如以上已經(jīng)描述過(guò)的，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130和視頻子系統(tǒng)150可以用于估計(jì)可用于描述目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)的六個(gè)分量。這些運(yùn)動(dòng)分量可以隨時(shí)間來(lái)收集，以便計(jì)算目標(biāo)190的軌跡。然后，這個(gè)軌跡 可以用于補(bǔ)償目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)，以獲得目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的三維圖像。在本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190的軌跡可以假設(shè)為代表隨各種時(shí)間間隔的沖擊運(yùn)動(dòng)。目標(biāo)190的軌跡確定得越精確，組合系統(tǒng)100就可以越精確地調(diào)整目標(biāo)190的測(cè)量結(jié)果，例如來(lái)代表目標(biāo)190的三維圖像或者其它方面。在本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)中，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130進(jìn)行測(cè)量的速率與幀155被視頻子系統(tǒng)150捕捉的速率不同。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130進(jìn)行測(cè)量的速率基本上高于幀155被視頻子系統(tǒng)150捕捉的速率。此外，因?yàn)樯涫?12是被激光雷達(dá)子系統(tǒng)130掃描通過(guò)掃描體積的，所以在該掃描體積內(nèi)不同點(diǎn)處的測(cè)量結(jié)果可以在彼此不同的時(shí)間進(jìn)行；而給定幀155中的像素是基本同時(shí)捕捉的(在視頻成像的背景下)。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，這些時(shí)間差被分解，以便提供對(duì)目標(biāo)190的更準(zhǔn)確軌跡。如圖8中所例示的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式840可以用于掃描目標(biāo)的體積。為了解釋，掃描模式840代表由單個(gè)射束所進(jìn)行的測(cè)量的模式。在有些實(shí)現(xiàn)中，可以使用多個(gè)射束，每個(gè)射束都具有各自對(duì)應(yīng)的掃描模式，如將顯見(jiàn)的。如所例示的，掃描模式840 包括以第一仰角831在方位角上從左向右、以第二仰角832在方位角上從右向左、以第三仰角833在方位角上從左向右等直到掃描完特定的掃描體積而測(cè)量的各個(gè)點(diǎn)810。在有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式840可以劃分成對(duì)應(yīng)于與組合系統(tǒng)100關(guān)聯(lián)的各個(gè)定時(shí)方面的間隔。例如， 在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式840可以劃分成與視頻子系統(tǒng)150的幀速率關(guān)聯(lián)的時(shí)間間隔。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式840可以劃分成與掃描特定仰角(S卩，整個(gè)從左向右或者從右向左的掃描)關(guān)聯(lián)的時(shí)間間隔。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，掃描模式840可以劃分成與在一個(gè)或多個(gè)仰角的往復(fù)(roimdtrip)掃描820 (即，在相同或者不同的仰角處的從左向右和返回的從右向左掃描)(在圖8中例示為往復(fù)掃描820A、往復(fù)掃描820B和往復(fù)掃描820C)關(guān)聯(lián)的時(shí)間間隔。類似的定時(shí)方面可以用在以仰角垂直掃描(與以方位角水平掃描相對(duì))的實(shí)現(xiàn)中。其它的定時(shí)方面也可以使用。如圖8中所例示的而且同樣是為了解釋，每個(gè)間隔可以包括N個(gè)點(diǎn)810，這些點(diǎn)又可以對(duì)應(yīng)于單個(gè)掃描(例如，831、832、833等)或者往復(fù)掃描820中的多個(gè)點(diǎn)810。用于特定間隔的點(diǎn)810的集合在此稱為子點(diǎn)云，而用于完整掃描模式840的點(diǎn)810的集合在此稱為點(diǎn)云。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)點(diǎn)810對(duì)應(yīng)于特定方位角、仰角和進(jìn)行測(cè)量的時(shí)刻的距離與多普勒速度的激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)點(diǎn)810對(duì)應(yīng)于距離 (表示為X、1、ζ坐標(biāo))和多普勒速度的激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果及進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間。圖9例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的可以用于描述與來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的各個(gè)定時(shí)方面的時(shí)序圖900。時(shí)序圖900包括由射束112掃描的點(diǎn)810 ； 子點(diǎn)云920，其由在對(duì)應(yīng)于相應(yīng)子點(diǎn)云920的間隔上收集的多個(gè)點(diǎn)810形成；及點(diǎn)云930，其由在掃描模式上收集的多個(gè)子點(diǎn)云920形成。如將認(rèn)識(shí)到的，時(shí)序圖900可以擴(kuò)展到包括由多個(gè)射束112掃描的點(diǎn)810。每個(gè)點(diǎn)810由射束112掃描，而且與每個(gè)點(diǎn)810相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果由激光雷達(dá)子系統(tǒng)130確定。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，點(diǎn)810是經(jīng)掃描模式(或者掃描模式區(qū))掃描的。 激光雷達(dá)子系統(tǒng)130收集用于特定子點(diǎn)云920的測(cè)量的間隔可以具有稱為Tsrc的持續(xù)時(shí)間。 在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，與子點(diǎn)云920中各點(diǎn)810相關(guān)聯(lián)的測(cè)量定時(shí)的差可以通過(guò)使用用于每個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方面(即，平移速度和角速度)來(lái)解決(accommodate)，以便調(diào)整該點(diǎn)到用于子點(diǎn)云920的特定參考時(shí)間(例如，tESPC)。這個(gè)過(guò)程可以稱為穩(wěn)定用于目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面的各點(diǎn)810。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以假設(shè)速度在時(shí)間間隔上(即，在持續(xù)時(shí)間Tsrc期間) 是恒定的。如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以不假設(shè)速度在掃描模式期間是恒定的，而且可能需要考慮加速度影響來(lái)把點(diǎn)810的測(cè)量調(diào)整到參考時(shí)間。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，由于時(shí)間間隔的子劃分造成的調(diào)整可能也需要解決。如圖9中所例示的，用于每個(gè)子點(diǎn)云9 20的參考時(shí)間可以選在間隔的中點(diǎn)，但是也可以使用其它參考時(shí)間。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)把子點(diǎn)云920組合到點(diǎn)云930中時(shí)，可以進(jìn)行類似的調(diào)整。更具體地，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，與點(diǎn)云930中的子點(diǎn)云920相關(guān)聯(lián)的測(cè)量的定時(shí)的差可以通過(guò)使用與該測(cè)量關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)方面來(lái)解決。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，與合并到點(diǎn)云930中的每個(gè)子點(diǎn)云920相關(guān)聯(lián)的測(cè)量被單獨(dú)地調(diào)整到與點(diǎn)云930相關(guān)聯(lián)的參考時(shí)間。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，該參考時(shí)間對(duì)應(yīng)于幀時(shí)間(例如，與幀155相關(guān)聯(lián)的時(shí)間)。在本發(fā)明的其它實(shí)現(xiàn)中，該參考時(shí)間對(duì)應(yīng)于點(diǎn)云 930中點(diǎn)1110的最早測(cè)量時(shí)間、點(diǎn)云930中點(diǎn)1110的最晚測(cè)量時(shí)間、點(diǎn)云930中點(diǎn)1110的平均或者中間測(cè)量時(shí)間或者與點(diǎn)云930相關(guān)聯(lián)的其它參考時(shí)間。盡管沒(méi)有另外例示，但是，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以進(jìn)行類似的調(diào)整，以在特定的參考時(shí)間把來(lái)自單個(gè)射束112的點(diǎn)云930組合到總點(diǎn)云中。如將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，這可以在單點(diǎn)級(jí)別、子點(diǎn)云級(jí)別或者點(diǎn)云級(jí)別實(shí)現(xiàn)。在本說(shuō)明書的剩余部分， 子點(diǎn)云920和點(diǎn)云930指來(lái)自由激光雷達(dá)子系統(tǒng)130用來(lái)掃描目標(biāo)190的每個(gè)射束112在其各自參考時(shí)間的點(diǎn)810的集合。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以假設(shè)目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面在各個(gè)時(shí)間間隔上是恒定的。例如，可以假設(shè)目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面在Tsre或者其它持續(xù)時(shí)間上是恒定的。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以假設(shè)目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面在給定Tsre上是恒定的，但在Trc上不必是恒定的。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以假設(shè)目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面在Tsre的遞增部分是恒定的， 但在整個(gè)Tsre上不必是恒定的。因此，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，目標(biāo)190的軌跡可以表示為時(shí)間的分段函數(shù)，其中每個(gè)“段”對(duì)應(yīng)于目標(biāo)190在每單個(gè)時(shí)間間隔上的運(yùn)動(dòng)方面。在有些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)亩〞r(shí)調(diào)整可以表示為考慮一個(gè)點(diǎn)從第一時(shí)間到第二時(shí)間的運(yùn)動(dòng)的變換。當(dāng)應(yīng)用到來(lái)自例如激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的測(cè)量結(jié)果時(shí)，這種變換可以執(zhí)行從與特定點(diǎn)(或者子點(diǎn)云或者點(diǎn)云，等等)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量時(shí)間到期望參考時(shí)間的定時(shí)調(diào)整。此外，當(dāng)測(cè)量結(jié)果表示為向量時(shí)，這種變換可以表示為變換矩陣。這種變換矩陣及其屬性總的來(lái)說(shuō)是眾所周知的。如將認(rèn)識(shí)到的，變換矩陣可以很容易地用于根據(jù)目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)把在任何時(shí)間用于一個(gè)點(diǎn)的位置和朝向向量放到在時(shí)間上前進(jìn)或后退的任何其它時(shí)間用于該點(diǎn)的對(duì)應(yīng)位置和朝向向量。變換矩陣也可以應(yīng)用到子點(diǎn)云、多個(gè)子點(diǎn)云及點(diǎn)云。在有些實(shí)現(xiàn)中，變換矩陣可以針對(duì)每個(gè)間隔(或者子間隔)確定，使得其可以用于把在一個(gè)間隔中表達(dá)的點(diǎn)云調(diào)整到在下一個(gè)后續(xù)間隔中表達(dá)的點(diǎn)云。在這些實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)間隔都具有與其關(guān)聯(lián)的變換矩陣，用以把用于目標(biāo)190的軌跡的點(diǎn)云調(diào)整到下一個(gè)間隔。在有些實(shí)現(xiàn)中，變換矩陣可以針對(duì)每個(gè)間隔(或者子間隔)確定，使得其可以用于把在一個(gè)間隔中表達(dá)的點(diǎn)云調(diào)整到在前一個(gè)順序間隔中表達(dá)的點(diǎn)云。利用用于各個(gè)間隔的變換矩陣，點(diǎn)云可以參考任何前進(jìn)或后退的時(shí)間。圖10例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的可用于關(guān)于來(lái)自視頻子系統(tǒng)150的測(cè)量結(jié)果描述與來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的各個(gè)定時(shí)方面的時(shí)序圖1000。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，點(diǎn)云930可以參考幀155之間的時(shí)間間隔的中點(diǎn)或者幀155之間的其它時(shí)間。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，點(diǎn)云930可以參考對(duì)應(yīng)于特定幀155的幀時(shí)間。點(diǎn)云930 可以以其它方式參考特定幀155，如將認(rèn)識(shí)到的。

如圖10中所例示的，PCnri是對(duì)在幀Ilri的幀時(shí)間所參考的點(diǎn)云930的表達(dá)；PCm 是對(duì)在幀In的幀時(shí)間所參考的點(diǎn)云930的表達(dá)；PCm+1是對(duì)在幀In+1的幀時(shí)間所參考的點(diǎn)云 930的表達(dá)；而PCm+2是對(duì)在幀In+2的幀時(shí)間所參考的點(diǎn)云930的表達(dá)。在有些實(shí)現(xiàn)中，點(diǎn)云 930可以在關(guān)于幀和幀時(shí)間的其它時(shí)間參考，如將認(rèn)識(shí)到的。如上所述，可以確定變換矩陣Ti, i+1，來(lái)把在第i幀時(shí)間的點(diǎn)云930的表達(dá)變換成在第(i+Ι)幀時(shí)間的點(diǎn)云930的表達(dá)。參考圖10，變換矩陣可以用于把PCnri變換成 PCffl ；變換矩陣Tm, ffl+1可以用于把PCm變換成PCm+1 ；而變換矩陣Tm+1, m+2可以用于把PCm+1變換成PCm+2。以這種方式，變換矩陣可以用于表示在對(duì)應(yīng)于幀155的不同時(shí)間的點(diǎn)云930。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)，在不同的處理級(jí)確定應(yīng)用到點(diǎn)云930來(lái)表示從第一時(shí)間到第二時(shí)間的點(diǎn)云930的變換矩陣。總的來(lái)說(shuō)，變換矩陣直接與運(yùn)動(dòng)的六個(gè)度的參數(shù)ωχ、 y, z>Vxtran%vytrans和vztrans關(guān)聯(lián)，這些參數(shù)可以在兩個(gè)步驟中計(jì)算首先從激光雷達(dá)子系統(tǒng)計(jì)算ωχ、(^和ν廣ns，然后從視頻子系統(tǒng)計(jì)算Vxteans、Vytrans和ωζ。圖11例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的處理系統(tǒng)160的配置的框圖，其中該系統(tǒng)可以在第一處理級(jí)的第一階段中使用，以估計(jì)目標(biāo)190的軌跡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在第一級(jí)的第一階段中，從目標(biāo)190分運(yùn)動(dòng)方面的各種估計(jì)確定一系列初始變換矩陣(在此稱為 Υ +1(°))。如所例示的，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130提供用于每個(gè)點(diǎn)的距離、多普勒速度、方位角、 仰角和時(shí)間作為到最小二乘方估計(jì)器1110的輸入，其中最小二乘方估計(jì)器1110被配置成估計(jì)在一系列時(shí)間間隔中每一個(gè)間隔上的角速度coy及平移速度Vzteans。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，如以上所討論的，角速度coy及平移速度Vzte■是通過(guò)改變時(shí)間間隔的大小(或者把時(shí)間間隔分成子間隔)來(lái)迭代估計(jì)的，直到來(lái)自最小二乘方估計(jì)器1110的用于每個(gè)特定時(shí)間間隔的任何殘余誤差都到達(dá)可接受的水平，正如所顯見(jiàn)的。在由激光雷達(dá)子系統(tǒng)130進(jìn)行對(duì)目標(biāo)190的時(shí)間測(cè)量期間，可以針對(duì)每個(gè)連續(xù)的時(shí)間間隔重復(fù)該處理。假設(shè)目標(biāo)190可以在給定的時(shí)間間隔上表示為正在進(jìn)行沖擊運(yùn)動(dòng)(S卩，沒(méi)有加速度的恒定速度)的剛性體(即，目標(biāo)190的表面上的點(diǎn)關(guān)于彼此保持固定)，則目標(biāo)190上任何給定點(diǎn)810的瞬時(shí)速度可以表達(dá)為V = Vtr咖+[ω X (R-Rc-Vtrans * Δ t)]等式(1)其中ν是給定點(diǎn)的瞬時(shí)速度向量；Vtrans是剛性體的平移速度向量；ω是剛性體的旋轉(zhuǎn)速度向量；R是目標(biāo)上給定點(diǎn)的位置；Rc是目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)中心；及Δ t是每個(gè)測(cè)量時(shí)間與給定參考時(shí)間的時(shí)間差。
給定可以從激光雷達(dá)子系統(tǒng)130獲得的測(cè)量結(jié)果，瞬時(shí)速度的ζ分量可以表達(dá)為Vz = vztrans+ [ ω X (R-Rc-Vtrans * Δ t) ] ζ等式(2)其中

νζ是瞬時(shí)速度向量的ζ分量；vztrans是平移速度向量的ζ分量；及[ ω X (R-Rc-Vtrans * Δ t) ] ζ 是叉積的 ζ 分量。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)于來(lái)自圖像155的各種特征的幀到幀 (frame-to-frame)測(cè)量。這些測(cè)量可以對(duì)應(yīng)于用于每個(gè)特征和用于每個(gè)幀到幀時(shí)間間隔的位置(例如，xfeat、產(chǎn)at)和速度(例如，V，at、Vyfeat)。在位置的ζ坐標(biāo)不可以從視頻子系統(tǒng) 150獲得的實(shí)現(xiàn)中，可以利用例如來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的點(diǎn)的平均ζ分量來(lái)進(jìn)行對(duì)ζ的初始估計(jì)。最小二乘方估計(jì)器1120估計(jì)可以表達(dá)為用于每個(gè)相關(guān)時(shí)間間隔的變換矩陣Ti, i+1(0)的角速度ωχ、ω,Π ωζ及平移速度和Vzteans。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以確定對(duì)應(yīng)于任意幀到幀時(shí)間間隔的累積變換矩陣。圖12例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的處理系統(tǒng)160的配置的框圖，其中該系統(tǒng)可以在第一處理級(jí)的第二階段中使用，以估計(jì)目標(biāo)190的軌跡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在第一級(jí)的第二階段中，從目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面的各種估計(jì)確定新的變換矩陣(在此稱為Ti, i+1(1))。如所例示的，來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的用于N個(gè)點(diǎn)中每個(gè)點(diǎn)的距離、多普勒速度、 方位角、仰角和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果與變換矩陣Ti,i+1(°) —起輸入到處理系統(tǒng)160的最小二乘方估計(jì)器1110，以按照類似于以上所述在第一階段期間的方式在一系列時(shí)間間隔中每一個(gè)間隔上估計(jì)角速度coy及平移速度Vzteans。第二階段和第一階段之間的主要差別是，相對(duì)于僅僅ζ位置的平均值，最小二乘方估計(jì)器1120使用基于Ti, i+1(°)計(jì)算出的特征的ζ位置。最小二乘方估計(jì)器1120估計(jì)新的角速度ωχ、ω^Π 2及新的平移速度Vxteans、Vyte 和Vzteans，這些速度可以表達(dá)為用于相關(guān)時(shí)間間隔中每一個(gè)的變換矩陣Ti,i+1(1)。同樣，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以確定對(duì)應(yīng)于幀到幀時(shí)間間隔的累積變換矩陣。圖13例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的處理系統(tǒng)160的配置的框圖，其中該系統(tǒng)可以在第一處理級(jí)的第三階段期間使用，以估計(jì)目標(biāo)190的軌跡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在第一級(jí)的第三階段期間，從目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)方面的各種估計(jì)確定新的變換矩陣(在此稱為Ti, i+1(2))。如所例示的，激光雷達(dá)子系統(tǒng)130提供用于每個(gè)點(diǎn)的距離、多普勒速度、方位角、仰角和時(shí)間作為到最小二乘方估計(jì)器1110的輸入，以按照類似于以上所述在第一階段期間的方式在一系列時(shí)間間隔中每一個(gè)間隔上估計(jì)角速度COy及平移速度Vzteans。在這個(gè)階段，不同于如上采用的特征測(cè)量結(jié)果，將在前一個(gè)階段所確定的基于Tiii+/1)計(jì)算出的用于每個(gè)點(diǎn)的Vx和Vy值輸入到最小二乘方估計(jì)器1120。第三階段和第二階段之間的主要差別是最小二乘方估計(jì)器1120使用IVi+/1)來(lái)描述相關(guān)幀155之間的運(yùn)動(dòng)。最小二乘方估計(jì)器1110、1120估計(jì)新的角速度ωχ、(^和ωζ 及新的平移速度vxteans、vytrans和vztrans，這些速度可以表達(dá)為用于相關(guān)時(shí)間間隔中每一個(gè)的變換矩陣 ^+1(2)。同樣，在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，可以確定對(duì)應(yīng)于幀到幀時(shí)間間隔的累積變換矩陣。
在本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)獲得關(guān)于目標(biāo)190的運(yùn)動(dòng)的附加信息時(shí)，第一處理級(jí)的任何一個(gè)階段都可以被迭代任意次數(shù)。例如，當(dāng)改進(jìn)了變換矩陣時(shí)，每個(gè)點(diǎn)810可以在關(guān)于其測(cè)量時(shí)間的給定參考時(shí)間更好地被表達(dá)。在第一處理級(jí)中，每個(gè)點(diǎn)的平移速度(不能另外地從激光雷達(dá)測(cè)量獲得)可以利用來(lái)自幀155的特征來(lái)估計(jì)。一旦用于每個(gè)點(diǎn)的所有速度分量都已知或者估計(jì)出來(lái)了，就可以確定變換矩陣，而不需要采用如圖13中所例示的特征測(cè)量結(jié)果。圖14例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的處理系統(tǒng)160的配置的框圖，其中該系統(tǒng)可以在第二處理級(jí)的第一階段中使用，以便精煉(refine)目標(biāo)190的軌跡。該第一處理級(jí)提供了足以使圖像155可以在每個(gè)對(duì)應(yīng)的幀時(shí)間映射到點(diǎn)云830的變換矩陣。一旦被如此映射， 來(lái)自連 續(xù)圖像155的像素本身(相對(duì)于圖像155中的特征)的差就可以用于進(jìn)一步精煉目標(biāo)190的軌跡。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在第二處理級(jí)的第一階段中，一系列新的變換矩陣 (在此稱為Ti,i+1(3))是基于圖像1和Ij之間的偏移量，即Ax-^Ayijj, Δ θ、」，對(duì)Ti,i+1⑵ 的精煉。如所例示的，估計(jì)器1410利用適當(dāng)?shù)淖儞Q矩陣確定Ti,產(chǎn))圖像Ii和Ii之間的差， 來(lái)表達(dá)在相同幀時(shí)間的圖像。圖15例示了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)現(xiàn)的處理系統(tǒng)160的配置的框圖，其中該系統(tǒng)可以在第二處理級(jí)的第二階段期間使用，以進(jìn)一步精煉目標(biāo)190的軌跡。就需要附加準(zhǔn)確度來(lái)說(shuō)，可以連同來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130的測(cè)量結(jié)果一起使用來(lái)自第二處理級(jí)的第一階段的變換矩陣(例如，Tia+/3))，以進(jìn)一步精煉變換矩陣(在此稱為Tia+/4))。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，在這個(gè)階段期間，使用發(fā)生在任何交疊區(qū)域360、450之內(nèi)的來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)130 的測(cè)量結(jié)果。這些測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)于在不同時(shí)間對(duì)相同點(diǎn)(或者基本上相同的點(diǎn))進(jìn)行的多個(gè)測(cè)量結(jié)果。這個(gè)階段是基于如下前提，即，不同時(shí)間所進(jìn)行的對(duì)目標(biāo)190上相同點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量應(yīng)當(dāng)利用理想變換矩陣精確地彼此變換。換句話說(shuō)，在不同的時(shí)間點(diǎn)，基礎(chǔ)點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)直接映射到彼此。測(cè)量結(jié)果之間的差(即，修正量)可以表達(dá)為Δζμ、Δ θ χ^., Δ θΥ , j，并且輸入到最小二乘方估計(jì)器1510，從而把變換矩陣IVi+/3)精煉到 ^+1ω。在本發(fā)明的有些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)應(yīng)于過(guò)掃描射束使用的多個(gè)測(cè)量結(jié)果也可以以類似的方式使用。如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的，盡管已經(jīng)在此關(guān)于各種實(shí)現(xiàn)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不是這樣限制的而且只能由以下權(quán)利要求的范圍來(lái)限制。當(dāng)考慮以上所提供的公開內(nèi)容和附圖時(shí)，本發(fā)明的這些和其它實(shí)現(xiàn)都將變得顯而易見(jiàn)。此外，關(guān)于本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)描述的各種部件和特征也可以在其它實(shí)現(xiàn)中使用。
權(quán)利要求
1.一種用于從激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和視頻圖像生成目標(biāo)的三維圖像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光雷達(dá)子系統(tǒng)，該激光雷達(dá)子系統(tǒng)把至少兩個(gè)射束朝向所述目標(biāo)引導(dǎo)，并且針對(duì)所述至少兩個(gè)射束中的每一個(gè)射束為所述目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)點(diǎn)生成距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果；視頻子系統(tǒng)，該視頻子系統(tǒng)提供所述目標(biāo)的多個(gè)兩維圖像；及處理器從所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)接收用于所述目標(biāo)上的所述多個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)點(diǎn)的所述距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果，從所述視頻子系統(tǒng)接收所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像，根據(jù)來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)從所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像獲得的該目標(biāo)的至少一個(gè)特征的兩維位置和速度測(cè)量結(jié)果，來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面，通過(guò)將所述多個(gè)圖像中的第一個(gè)圖像從所述多個(gè)圖像中的第二個(gè)圖像中減去來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面，其中所述多個(gè)圖像中的所述第一個(gè)圖像和所述多個(gè)圖像中的所述第二個(gè)圖像各自都利用所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面參照特定的時(shí)間，及利用所述第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面生成所述目標(biāo)的三維圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面包括三維平移速度和三維角速度。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器利用最小二乘方估計(jì)器估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)把至少四個(gè)射束朝向目標(biāo)引導(dǎo)，并且針對(duì)所述至少四個(gè)射束中的每一個(gè)射束為所述目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)點(diǎn)生成距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述至少兩個(gè)射束彼此移開達(dá)已知的距離或者角度。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述至少四個(gè)射束中的至少兩個(gè)射束沿第一軸彼此移位達(dá)已知的距離或者角度，而且其中，所述至少四個(gè)射束中的至少兩個(gè)射束沿第二軸彼此移位達(dá)已知的距離或者角度。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一軸和第二軸彼此正交。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器通過(guò)以下操作根據(jù)來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果并根據(jù)從所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像獲得的該目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面利用來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果，估計(jì)所述目標(biāo)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量，及利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量以及所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果，來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量以及所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面還包括利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量、所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果、以及對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)，來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)包括基于來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果來(lái)確定平均距離分量。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量以及所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面還包括利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量、所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果、以及對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)，來(lái)迭代地估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，在第一次迭代期間，對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)包括基于來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果來(lái)確定平均距離分量。
13.權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，在第二次迭代期間，對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)包括從所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面確定的到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離，其中所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面是在第一次迭代期間估計(jì)出來(lái)的。
14.一種用于從來(lái)自激光雷達(dá)子系統(tǒng)的激光雷達(dá)測(cè)量結(jié)果和來(lái)自視頻子系統(tǒng)的視頻圖像生成目標(biāo)的三維圖像的方法，該方法包括從所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)接收針對(duì)該激光雷達(dá)子系統(tǒng)的至少兩個(gè)射束中的每一個(gè)射束用于所述目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)中每一個(gè)點(diǎn)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果；從所述視頻子系統(tǒng)接收所述目標(biāo)的多個(gè)兩維圖像；利用所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像確定所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的兩維位置和速度測(cè)量結(jié)果；根據(jù)來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果并根據(jù)從所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像確定的該目標(biāo)的至少一個(gè)特征的兩維位置和速度測(cè)量結(jié)果，估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面；通過(guò)將所述多個(gè)圖像中的第一個(gè)圖像從所述多個(gè)圖像中的第二個(gè)圖像中減去來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面，其中所述多個(gè)圖像中的所述第一個(gè)圖像和所述多個(gè)圖像中的所述第二個(gè)圖像各自都利用所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面參照特定的時(shí)間，及利用所述目標(biāo)的所述第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面生成該目標(biāo)的三維圖像。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，根據(jù)來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果并根據(jù)從所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像確定的該目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面包括利用至少一個(gè)最小二乘方估計(jì)器，根據(jù)來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果并根據(jù)從所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像確定的該目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果，估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，從所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)接收針對(duì)所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的至少兩個(gè)射束中的每一個(gè)射束用于所述目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)中每一個(gè)點(diǎn)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果包括從所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)接收針對(duì)所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的至少四個(gè)射束中的每一個(gè)射束用于所述目標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)中每一個(gè)點(diǎn)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，根據(jù)來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果并根據(jù)從所述目標(biāo)的所述多個(gè)圖像確定的該目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面包括利用來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果和多普勒速度測(cè)量結(jié)果，估計(jì)所述目標(biāo)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量，及利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量以及所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果，來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量以及所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面包括利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量、所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果、以及對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)， 來(lái)迭代地估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，利用所述目標(biāo)的所估計(jì)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量、所述目標(biāo)的至少一個(gè)特征的位置和速度測(cè)量結(jié)果以及對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)來(lái)迭代地估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面包括在第一次迭代期間，基于來(lái)自所述激光雷達(dá)子系統(tǒng)的距離測(cè)量結(jié)果來(lái)確定到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的平均距離分量，作為對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)；和在第二次迭代期間，基于在第一次迭代期間確定的所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面，確定到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量，作為對(duì)到所述目標(biāo)的所述至少一個(gè)特征的距離分量的估計(jì)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在第二次迭代之后，利用在第二次迭代期間估計(jì)出來(lái)的所述目標(biāo)的兩個(gè)角速度分量和一個(gè)平移速度分量，并利用從在第二次迭代期間估計(jì)出來(lái)的所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面確定的用于所述目標(biāo)上的每個(gè)點(diǎn)的三維位置和兩維速度，來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方
21.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過(guò)將所述多個(gè)圖像中的第一個(gè)圖像從所述多個(gè)圖像中的第二個(gè)圖像中減去來(lái)估計(jì)所述目標(biāo)的第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面包括利用所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面把來(lái)自所述視頻子系統(tǒng)的所述多個(gè)圖像映射到所述目標(biāo)的所述多個(gè)點(diǎn)上，其中所述多個(gè)圖像中的所述第一個(gè)圖像和所述多個(gè)圖像中的所述第二個(gè)圖像各自都利用所述目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面參照特定的時(shí)間。
全文摘要
一種系統(tǒng)采用來(lái)自激光雷達(dá)系統(tǒng)的距離和多普勒速度測(cè)量結(jié)果及來(lái)自視頻系統(tǒng)的圖像來(lái)估計(jì)目標(biāo)的六自由度軌跡。該系統(tǒng)在兩個(gè)級(jí)中估計(jì)這種軌跡第一級(jí)，其中來(lái)自激光雷達(dá)系統(tǒng)的距離和多普勒測(cè)量結(jié)果與從來(lái)自視頻系統(tǒng)的圖像獲得的各種特征測(cè)量結(jié)果一起用于估計(jì)的目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面(即，目標(biāo)的軌跡)；及第二級(jí)，其中來(lái)自視頻系統(tǒng)的圖像和目標(biāo)的第一級(jí)運(yùn)動(dòng)方面用于估計(jì)目標(biāo)的第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面。一旦估計(jì)出目標(biāo)的第二級(jí)運(yùn)動(dòng)方面，就可以生成目標(biāo)的三維圖像。
文檔編號(hào)G01S13/00GK102378919SQ201080014736
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者A·T·熱列茲尼亞克, R·L·賽巴斯帝安 申請(qǐng)人:數(shù)字信號(hào)公司