[发明专利]一种基于隐形组合路标的光学定位追踪系统及方法

权利要求书

1.一种基于组合路标的光学定位追踪系统，其特征在于：包含组合路标，图像采集模块，图像处理模块，其中组合路标由可见光标记和红外标记组成，图像采集模块能够获取红外标记的红外图像和可见光标记的可见光图像；图像处理模块，用于对图像采集模块所捕获的图像进行解码，并计算出图像采集模块在空间中六自由度的姿态信息；

将可见光标记和红外标记进行组合编码，具体编码方法如下：每个组合路标包含一定数目的红外标记，将红外标记以特定的，容易识别的拓扑形状进行部署，并且在每个红外标记的周围布设某种颜色的可见光标记，每种颜色都会映射为一个具体数值，将红外标记周围的颜色所对应的数值作为该红外标记的特征值，组合路标内所有红外标记按照规定顺序排列，并依据该排列将组内所有红外标记的特征值组合在一起，形成一个数值，此数值即为该组合路标对应的编码；

对图像采集模块所捕获的图像进行解码的具体过程为：

从红外图像中识别出每个红外标记；

将红外标记划分为不同的组，每组红外标记属于同一组合路标，去掉噪声；

确定每组红外标记的排列顺序；

将每个红外标记在红外图像中的坐标，映射到可见光图像中，找到红外标记在可见光图像中的位置；

依据这个位置确定红外标记周围可见光标记的颜色；

将颜色映射为数值，作为该红外标记的特征值；

依据每组红外标记的顺序，将每组红外标记的特征值按序组合成一个数字ID，该数字ID即该组合标记的解码结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于组合路标的光学定位追踪系统，其特征在于，组合路标能够隐形，通过令组合路标的颜色变换为其所附着物体的颜色来实现其隐形功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于组合路标的光学定位追踪系统，其特征在于，组合路标的可见光标记由多稳态材料制成，它可在多种颜色之间变化，而且只在改变颜色时需要能量，维持颜色状态时不需要能量或者需要极少的能量。

4.根据权利要求1所述的一种基于组合路标的光学定位追踪系统，其特征在于，组合路标的红外标记采用回归反射材料，能够将红外光反射回发光处，从而被图像采集模块捕获。

5.根据权利要求1所述的一种基于组合路标的光学定位追踪系统，其特征在于，图像采集模块是由感知红外的红外摄像头和感知可见光的彩色摄像头组成的双目系统，或者是由一个摄像头组成的单目系统，单目系统中摄像头内部的感光芯片交叉分布着感知红外波段的像

素和感知可见光波段的像素。

6.一种基于组合路标的光学定位方法，基于权利要求1-5之一的基于组合路标的光学定位追踪系统实现，其特征在于，所述方法包括：

进行标定，计算出所有组合路标的三维坐标，并存入数据库中；

获取红外图像和可见光图像；

对图像中的组合路标进行解码，得出每个组合路标对应的ID；

将每个组合路标的ID作为索引，在数据库中搜索该组合路标中每个红外标记所对应的真实三维坐标；

依据每个红外标记在红外图像中的坐标、真实三维坐标以及图像采集装置的内参，计算出图像采集装置在三维空间内的六自由度姿态；

对图像中的组合路标进行解码的过程为：

从红外图像中识别出每个红外标记；

将红外标记划分为不同的组，每组红外标记属于同一组合路标，去掉噪声；

确定每组红外标记的排列顺序；

将每个红外标记在红外图像中的坐标，映射到可见光图像中，找到红外标记在可见光图像中的位置；

依据这个位置确定红外标记周围可见光标记的颜色；

将颜色映射为数值，作为该红外标记的特征值；

依据每组红外标记的顺序，将每组红外标记的特征值按序组合成一个数字ID，该数字ID即该组合标记的解码结果。