[发明专利]用于估计位置和方向的系统和方法

说明书

本申请要求于2010年4月26日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0038338号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用包含于此。

技术领域

以下描述中的一个或多个实施例涉及一种用于估计目标的位置和方向的系统和方法，更具体地讲，涉及一种使用红外光的衰减特性估计目标的位置和方向的运动感测方法。

背景技术

用于估计空间中的三维(3D)位置(以下，3D位置)和运动对象或目标的方向的方法已主要用于电影、图形和动画领域，以使用相对较贵、较大型的运动捕获设备在3D空间感测对象、人体或动物的运动。

然而，随着用于与游戏业相关的消费电子(CE)的运动感测技术开始获得关注，已发展了使用相对较便宜、较小型的运动捕获设备来估计3D位置和方向的大量方法。

估计3D位置的方法大致分为使用相机的方法、使用超声波的方法以及使用惯性传感器的方法。

通过使用多个二维(2D)相机，反映在相机图像中的光源的位置以及标记点(marker)的位置可被转换为3D位置。然而，由于精确度根据相机的分辨率以及标记点的大小而变化，因此难以执行高精确度感测。

当使用超声波时，可通过测量以约340米每秒(m/s)(声速)通过空气从发射器传播到接收器的超声波的飞行时间(TOF)来计算距离。可获得关于目标与至少三个视点之间的距离的信息，并可使用三角测量法来计算目标的3D位置。超声波可使用相对便宜的装备代替相对较贵的装备(例如，相机)以使得能够进行高精确度感测。然而，因为超声波之间的干扰，难以同时发送信号，并且当考虑到在空气中使超声信号衰减的时间(例如，超声信号约100毫秒(msec)可传播3米(m)的距离)时，也难以实时地估计运动对象的位置。

当使用惯性传感器时，可通过综合使用能量加速度计算的能量加速度分量、使用加速度传感器和Gyro传感器获得的重力加速度和角速度来估计3D位置。然而，由于误差随着时间累积，因此仅可在较短的时间段对位置进行估计。换句话说，惯性传感器不适合于在较长的时间段期间对位置进行估计。

发明内容

本公开的一个或多个实施例描述了一种用于使用红外光来同时估计目标的位置和方向的便宜而紧凑(compact)的系统和方法。

通过提供一种系统来实现前述和/或其他方面，所述系统包括：辐照光发送设备，包括至少一个光辐照器来辐照出辐照光；光接收设备，包括至少一个光接收器来接收辐照光；远程设备，包括辐照光发送设备或光接收设备中的一个；估计设备，用于测量由所述至少一个光接收器中的每一个接收的辐照光的属性，并用于基于测量的属性来估计远程设备的位置和方向中的至少一个。

测量的属性可包括辐照的光的强度、辐照的光的光接收方向性和辐照的光的光发射方向性中的一个或多个。

当辐照光发送设备包括单个光辐照器时，光接收设备可包括至少三个光接收器。当辐照光发送设备包括两个光辐照器时，光接收设备可包括至少两个光接收器。当辐照光发送设备包括至少三个光辐照器时，光接收设备可包括至少一个光接收器。

辐照光发送设备可包括以预定角度朝向不同的方向的至少两个光辐照器。

光接收设备可包括至少两个光接收器，所述至少两个光接收器中的每一个的位置和朝向可被提前设置。

辐照光发送设备可包括至少两个光辐照器，并可控制所述至少两个光辐照器来顺序地辐照出辐照光。

通过提供一种用于估计目标的位置和方向的辐照光发送设备来实现前述和/或其他方面。所述设备包括至少两个光辐照器，用于辐照出辐照光，所述至少两个光辐照器彼此朝向不同的方向，其中，基于每束辐照光的测量的特性将所述辐照光用于估计目标的位置和方向中的至少一个。

通过提供一种用于估计目标的位置和方向的光接收设备来实现前述和/或其他方面。所述设备包括：至少两个光接收器，用于接收朝向不同的方向并从至少两个光辐照器发射的辐照光，所述至少两个光接收器中的每一个的位置和朝向被提前设置，其中，基于每束辐照光的测量特性将接收的辐照光用于估计目标的位置和方向中的至少一个。

通过提供一种系统来实现前述和/或其他方面，所述系统包括：至少两个光辐照器，所述至少两个光辐照器彼此以预定角度朝向不同的方向；至少两个光接收器，用于从所述至少两个光辐照器接收辐照光，所述至少两个光接收器中的每一个定位于预定位置并且朝向预定方向。

所述系统可包括两个光辐照器和三个光接收器。

所述辐照光可具有不同的频率。

所述辐照光可被同时辐照。

所述辐照光可被顺序地辐照。