[发明专利]实时定位和定向跟踪器

权利要求书

1.一种用于跟踪在环境中的物体的定位和/或定向的跟踪系统，所述跟踪系统包括：

a)至少一个摄像机，其安装到所述物体；

b)多个间隔开的目标，所述目标中的至少一些目标由所述至少一个摄像机可见；以及

c)一个或更多个电子处理设备，其被配置为：

i)确定指示所述目标的相对空间定位的目标定位数据；

ii)从所述至少一个摄像机接收指示图像的图像数据，所述图像包括所述目标中的至少一些目标；

iii)处理所述图像数据以：

(1)识别所述图像中的一个或更多个目标；

(2)确定对应于所述图像中的所述一个或更多个目标的定位的像素阵列坐标；以及

iv)使用经处理的图像数据通过三角测量来确定所述物体的所述定位和定向。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括可附接到所述物体的主体，所述主体具有包括多个间隔开的摄像机的摄像机阵列，每个摄像机具有视场，所述视场具有中心轴，相邻的间隔开的摄像机的中心轴发散地间隔开预定的固定角度。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，相邻摄像机的所述视场至少部分地重叠，使得至少一些摄像机能够每个观看一个或更多个公共目标。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的系统，其中，所述多个摄像机径向地间隔开，且它们的中心轴位于公共平面中。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，在所述摄像机阵列中的摄像机的数量选自：2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20。

6.根据权利要求2或权利要求3所述的系统，其中，所述主体是球形的，并且所述摄像机阵列包括围绕球形主体布置的多个摄像机，且它们的中心轴间隔开预定角度。

7.根据权利要求2到6中的任一项所述的系统，其中，目标定义下列项中的至少一个：

a)单独点目标；以及

b)目标阵列，其包括多个点目标。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个间隔开的目标是下列项中的至少一个：

a)用户生成的；以及

b)计算机生成的。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，用户生成的目标是由所述用户在预定位置处在所述环境中手动地设置的目标。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个间隔开的目标包括预定配置的多个目标阵列，所述目标阵列中的每个目标阵列具有彼此间隔开预定距离的至少三个目标。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，一目标阵列相比于任何其他目标阵列具有目标的唯一的间隔开的配置。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的系统，其中，目标阵列包括下列项中的至少一个：

a)竖直桅杆，所述至少三个目标在间隔开且共线的布置中设置在所述竖直桅杆上；

b)具有竖直构件和水平构件的十字架，每个构件支撑设置在间隔开且共线的布置中的多个目标。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，根据对于每个桅杆或十字架的唯一预定的目标间距，所述目标彼此间隔开地布置在每个桅杆或十字架上。

14.根据权利要求9到13中的任一项所述的系统，其中，所述多个间隔开的目标包括手动地可定位在预定间隔开的定位上的至少两个目标阵列，当所述物体位于它的定位和定向将被确定的操作定位上时所述至少两个目标阵列由所述摄像机阵列可见。