[发明专利]光学跟踪系统及光学跟踪方法

权利要求书

1.一种光学跟踪系统，作为跟踪标记的位置及姿势的光学跟踪系统，其中，

所述标记能够附着于对象体，构成得通过在开口形成的光学系而看到在内部形成的图案面，

所述光学跟踪系统包括：

成像装置，其包括对所述标记的至少一部分进行成像而生成光场图像的第一成像部及对从所述开口释放的出射光进行成像的第二成像部，其中，所述光场图像包括具有互不相同的被摄体景深的多个单位图像；及

处理器，其以第一图像为基础，决定所述标记的姿势，基于第二图像及第三图像，决定所述标记的位置，其中，所述第一图像是从所述光场图像的所述多个单位图像，作为在无限大焦距处成像的图像而提取的并由所述图案面的一部分成像的图像，所述第二图像是从所述光场图像的所述多个单位图像，作为在比所述无限大焦距近的焦距处成像的图像而提取的图像，所述第三图像是在与朝向所述第一成像部的出射光不同的方向，由通过所述开口释放的出射光借助于所述第二成像部而成像的图像。

2.根据权利要求1所述的光学跟踪系统，其中，

所述处理器包括：

姿势跟踪部，其以所述第一图像为基础，决定所述标记的姿势，其中，所述第一图像是由通过所述开口而显示的所述图案面的一部分在所述无限大焦距处成像的图像；及

位置跟踪部，其基于所述第二及第三图像，决定所述标记的位置，其中，所述第二及第三图像是由在互不相同方向通过所述开口释放的出射光分别成像的图像。

3.根据权利要求2所述的光学跟踪系统，其中，

所述第一图像作为为了在所述无限大焦距处成像，而从所述光场图像提取的图像，包含由所述图案面的一部分可识别地成像的图案图像，

所述第二图像作为为了在包含所述对象体位置的预定范围的焦距处成像，而从所述光场图像提取的图像，包含由朝向所述第一成像部的出射光成像的出射光图像，

所述第三图像包含由朝向所述第二成像部的出射光成像的出射光图像。

4.根据权利要求3所述的光学跟踪系统，其中，

所述姿势跟踪部在所述图案面的全体区域内决定所述图案图像的位置，基于所述决定的位置，决定所述对象体的姿势。

5.根据权利要求3所述的光学跟踪系统，其中，

所述位置跟踪部分别决定所述第二及第三图像内成像的所述出射光图像的基准坐标，基于所述分别决定的基准坐标及所述标记与所述第一及第二成像部之间的几何学关系，决定所述对象体的位置。

6.根据权利要求5所述的光学跟踪系统，其中，

所述位置跟踪部基于所述第二及第三图像中成像的所述出射光图像的基准坐标之间的差异，决定所述标记的三维空间上的位置。

7.根据权利要求3所述的光学跟踪系统，其中，

所述位置跟踪部以所述第二及第三图像为基础构成立体图像，决定所述标记的三维空间上的位置。

8.一种光学跟踪系统，作为跟踪标记的位置及姿势的光学跟踪系统，其中，

所述标记能够附着于对象体，构成得通过在开口形成的光学系而看到在内部形成的图案面，

所述光学跟踪系统包括：

成像装置，其包括对所述标记的至少一部分进行成像而分别生成光场图像的第一成像部及第二成像部，其中，所述光场图像包括具有互不相同的被摄体景深的多个单位图像；及

处理器，其以第一图像为基础，决定所述标记的姿势，基于第二图像及第三图像，决定所述标记的位置，其中，所述第一图像是从借助于所述第一成像部而成像的光场图像的所述多个单位图像，作为在无限大焦距处成像的图像而提取的并由所述图案面的一部分成像的图像，所述第二图像是从借助于所述第一成像部而生成的光场图像的所述多个单位图像，作为在比所述无限大焦距近的焦距处成像的图像而提取的图像，所述第三图像是从借助于所述第二成像部而生成的光场图像的所述多个单位图像，作为在比所述无限大焦距近的焦距处成像的图像而提取的图像。