[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：

第一成像部，其在无限大焦距处，对包含所述图案面一部分的第一图像进行成像；

第二成像部，其在比所述无限大焦距近的焦距处，对包括由通过所述开口而向第一方向释放的出射光成像的出射光图像的第二图像进行成像；

第三成像部，其在比所述无限大焦距近的焦距处，对包括由通过所述开口而向与所述第一方向不同的第二方向释放的出射光成像的出射光图像的第三图像进行成像；及

处理器，其以所述第一图像为基础，决定所述标记的姿势，基于所述第二图像及第三图像，决定所述标记的位置。

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看到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在比所述无限大焦距近的焦距处成像的图像。

3.根据权利要求1所述的光学跟踪系统，其中，

所述第一图像在所述无限大焦距处成像，且包括所述图案面的一部分可识别地成像的图案图像，

所述第二及第三图像在包含所述对象体位置的预定范围的焦距处成像，且包括由朝向互不相同方向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，

所述处理器在所述图案面的全体区域内决定所述图案图像的位置，基于所述决定的图案图像的位置，决定所述对象体的姿势。

5.根据权利要求2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，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1所述的光学跟踪系统，其中，

所述第一成像部由生成光场图像的光场照相机构成；

所述第一成像部构成得从所述光场图像提取在无限大焦距处成像的所述第一图像，以便包含图案图像。

8.根据权利要求7所述的光学跟踪系统，其中，

所述第一成像部构成得从所述光场图像提取在比所述无限大焦距近的焦距处成像的第四图像，以便包含出射光图像；

所述处理器基于所述第二图像、所述第三图像及所述第四图像，决定所述标记的位置。

9.根据权利要求1所述的光学跟踪系统，其中，

所述第一成像部及所述第二成像部分别由生成光场图像的光场照相机构成，

所述第一成像部构成为从所述光场图像提取在比所述无限大焦距近的焦距处成像的第四图像，所述第二成像部构成为从所述光场图像提取在比无限大焦距近的焦距处成像的所述第二图像；

所述处理器基于所述第二图像、所述第三图像及所述第四图像，决定所述标记的位置。

10.根据权利要求1所述的光学跟踪系统，其中，

所述第一成像部配置得具有与所述第二及第三成像部距离地面高度不同的高度，以朝向所述地面的方向为基准，配置于所述第二及第三成像部之间。