[发明专利]一种基于模式分类的光学定位方法

说明书

本发明提供了一种基于模式分类的光学定位方法，能够简便、高效地确定扫描信号与发射器的对应关系，实时获得定位结果，提高了跟踪数据的刷新频率。本发明相对于运算量极大的遍历方法，基于模式分类将接收信号与发射信号源的匹配计算进行简化，在级联使用多个发射器时，提高了计算效率，能够将所有可能的计算情况降低到3种坐标组合以下，更多情况下一次就可完成接收信号与发射信号源的匹配，大大减少了运算量和运行时间。另外，本发明的模式分类的模型可以通过离线操作获得，在实际使用时，直接输入数据即可得到输出结果；并且在发射器的相对位置固定时，则可以连续使用。

方法领域

本发明属于跟踪定位技术领域，基于HTC-VIVE的扩展跟踪方法进行定位，具体涉及一种基于模式分类的光学定位方法。

背景技术

HTC-VIVE由发射器和光敏接收器构成。发射器可发出周期性光信号对跟踪区域的扫描，接收器接收到发射器的扫描信号后，将光信号转换为数字信号，从而得到接收器相对于发射器的图像坐标。利用发射器扫描一定数量的接收器后，可利用计算机视觉算法获得接收器组成的刚体的空间位姿。但是HTC-VIVE在跟踪时需要发射器先发出一帧同步扫描信号，然后再依次对水平和垂直方向进行扫描。当多个发射器级联使用时，为了避免信号干扰，同一时间段内只能让一个发射器工作，这导致在多发射器级联使用时的跟踪数据刷新率成倍下降。由于跟踪区域越大，需要的发射器越多，因此为了保证足够的跟踪数据刷新率，目前的HTC VIVE系统只使用两个发射器，而其跟踪区域也被限制在5m×5m的空间内。

专利申请号为201710545643.8的一种基于HTC-VIVE的扩展跟踪方法，该方法对HTC-VIVE进行了扩展，使用了同步控制器与频闪器结合的发射器编码方案以及对应的后续解码算法，从原理上解决了多发射器信号干扰问题，扩大了发射器数目上限，增加了系统跟踪范围。但是在扫描信号与发射器的对应关系的确定方法上，采用了“遍历所有可能性”的方法。随着发射器数量的增加，运算量会急剧增加，使得运算时间增加。在确定扫描信号与发射器的对应关系时，信号与发射器之间的匹配所需的时间增加，导致定位结果延迟，降低了跟踪数据的刷新频率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于模式分类的光学定位方法，能够简便、高效地确定扫描信号与发射器的对应关系，实时获得定位结果，提高了跟踪数据的刷新频率。

为实现上述目的，本发明基于模式分类的光学定位方法包括如下步骤：

步骤1，布设HTC–VIVE，其中HTC–VIVE中的所有M个发射器同步发射信号；在HTC–VIVE的跟踪范围内选取接收器采样点，依次对各采样点进行成像，获取其对应的训练数据；其中，采样点对应的训练数据获得方式为：

步骤1.1，设立坐标排列组合方式标签：接收器在M个发射器中的图像坐标(u，v)在u方向和v方向的排列组合方式共有种，将每种坐标排列组合方式贴上对应的label标签；

步骤1.2，针对各接收器采样点，将接收器采样点在M个发射器中的图像坐标(u，v)按照相同的设定好的规律进行排序，获得其在该排序规律下的label标签，在该排序规律下的图像坐标及其对应标签即为该采样点的训练数据；

步骤2，通过分类器对步骤1得到的训练数据进行分类训练，得到分类模型F()；其中分类模型F()的输入为接收器采样点在M个发射器中的图像坐标按步骤1.2所述规律排序得到的图像坐标组合，输出为该图像坐标组合对应步骤1中各个label标签的概率；

步骤3，基于步骤2得到的分类模型F()，实现对接收器的定位，包括如下子步骤：

步骤3.1，将接收器接收到的其在M个发射器中的图像坐标按步骤1.2所述规律进行排序，得到待检坐标组合，将待检坐标组合输入到分类模型F()中，得到待检坐标组合对应于各种label标签的概率；