[发明专利]红外光学定位器刷新率提升方法、装置及设备

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种红外光学定位器刷新率提升方案。

在本发明的第一方面，提供了一种红外光学定位器刷新率提升方法。该方法包括：

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。

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；

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。

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：

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。