一種擴大成像裝置可移動范圍的成像系統(tǒng)和方法

專利名稱：一種擴大成像裝置可移動范圍的成像系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據成像圖像的姿態(tài)檢測技術，具體涉及一種擴大成像裝置 可移動范圍的成像系統(tǒng)和方法。
背景技術：
目前很多游戲設備應用紅外成像裝置實現游戲操作手柄的姿態(tài)檢測。如 圖l所示，操作者手持兩個操作手柄，每個操作手柄上具有成像裝置的一面
指向顯示器。顯示器上安置有兩個發(fā)光二4 L管(LED, light emitting diode ), 分別稱為A點和B點，通常都是采用發(fā)射紅外光的LED。成像裝置獲取來 自發(fā)光裝置的紅外光圖像，該紅外光圖像中包括兩個高亮度的點。處理裝置 將兩個高亮度的點識別為A點和B點，將A、B兩點之間的實際距離以及A、 B兩點在圖像中的距離等信息代入成像裝置姿態(tài)計算公式，可以計算出兩個 操作手柄的姿態(tài)信息，例如操作手柄的運動位置、速度等信息。該處理裝置
可以設置在圖1中的操作手柄中，也可以設置在主機中。
圖2為一個操作手柄獲取A點和B點所發(fā)出的紅外光的示意圖。如圖2 所示，LED發(fā)出的紅外光的可見角度(1角和2角的范圍)有限，操作手柄 上成像裝置通常采用互補型金屬氧化物半導體(CMOS, Complementary Metal Oxide Semiconductor)傳感器或電荷耦合器(CCD, Charge Coupled Device)實現，CMOS傳感器和CCD的視角(C角)的范圍也是有限的。 當成像裝置位于如圖2所示的位置時，可以采集到A點和B點的完整圖像， 如果成像裝置向靠近A點和B點的方向移動，當到達D點時，所采集到的 圖像不夠完整。可見，成像裝置的可移動范圍是有限的，大概為遠離發(fā)光模 塊的60cm 4m范圍之內，而靠近發(fā)光模塊0 60cm的范圍之內幾乎就是盲區(qū)。
若要擴大成像裝置的可移動范圍，需要增大成像裝置的視角(C角的范 圍)，但是由于廣角的成像裝置成本高，因此需要一種無需增大成像裝置的 視角就能夠擴大成像裝置可移動范圍的方式。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種擴大成像裝置可移動范圍的成像系統(tǒng)，能 夠擴大成像裝置可移動范圍，且無需增大成像裝置的視角。 該系統(tǒng)包括發(fā)光裝置、成像裝置和處理裝置；
所述發(fā)光裝置包括發(fā)光控制模塊和至少2個發(fā)光組；每個發(fā)光組包括兩 個發(fā)光點，所有發(fā)光點設置在一固定平面內，且同一時刻只有一個發(fā)光組點 亮；不同發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距不同；
所述發(fā)光控制模塊，將根據成像裝置的當前移動范圍所確定的發(fā)光組作 為當前發(fā)光組并點亮；
所述成像裝置，用于獲取當前發(fā)光組的圖像；
所述處理裝置，用于采用當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝 置姿態(tài)計算公式中的相應參數，根據成像裝置獲取的圖像以及替換后的成像 裝置姿態(tài)計算公式計算成像裝置的姿態(tài)信息。
較佳地，該系統(tǒng)進一步包括切換裝置，用于根據成像裝置得到圖像，計 算成像裝置相對當前發(fā)光組的實際移動位置Y，根據該實際移動位置Y以及 各發(fā)光組對應的可移動范圍，確定當前應切換至的發(fā)光組，將所確定的發(fā)光 組信息發(fā)送給所述發(fā)光控制模塊以及所述處理裝置；
所述發(fā)光控制模塊進一步用于，接收來自所述切換裝置的發(fā)光組信息， 將發(fā)光組信息指示的發(fā)光組作為當前發(fā)光組；
所述處理裝置進一步用于，接收來自所述切換裝置的發(fā)光組信息，采用 所接收的發(fā)光組信息指示的發(fā)光組作為所述當前發(fā)光組。
假設第n個發(fā)光組Zn中兩發(fā)光點之間的實際間距為Xn,成像裝置相對發(fā)光組Zn的最小移動距離為Yn, Yn/Xn= Yn+1 / Xn+1 = Yn-1 / Xn-1 =a/b; Xn-1 <Xn<Xn+l; a為成像裝置中最小成像單元與透鏡的距離，b為所述最小成 像單元的最大成像大??；
所述切換裝置進一步用于，計算成像裝置距離當前發(fā)光組Zn的實際移 動距離Y,獲取當前發(fā)光組Zn對應的最小移動距離Yn;當Y逐漸減小， 并逼近Yn時，確定切換至發(fā)光組Zn-l。
較佳地，所述切換裝置進一步用于，獲取與當前發(fā)光組Zn相鄰的發(fā)光 組Zn+1對應的最小移動距離Yn+1,當Y逐漸增大，并超過Yn+l時，確 定切換至發(fā)光組Zn+1。
較佳地，所述發(fā)光裝置包括N+l個發(fā)光點，N為大于或等于2的正整 數；各發(fā)光點順序排列在一條直線上，該直線其中一端的發(fā)光點為公共發(fā)光 點A,除7>共發(fā)光點之外的N個發(fā)光點為組合發(fā)光點Bn， A分別與N個Bn 組成N個發(fā)光組，每個發(fā)光組記為ABn;
發(fā)光組ABn中兩發(fā)光點的實際間距為Xn,成像裝置相對發(fā)光組ABn 的最小移動距離為Y n， Yn/Xn=Yn+l/Xn+l=Yn-l/Xn-l=a/b, Xn-l<Xn< Xn+1; a為成像裝置中最小成像單元與透鏡的距離，b為所述最小成像單元 的最大成像大小。
所述發(fā)光點包括1或1個以上的發(fā)光二極管LED;當所述發(fā)光點包括2 或2個以上的LED時，各LED分布在一條直線上，且該直線兩端的LED 向遠離中間LED的方向傾殺牛。
本發(fā)明還提供了 一種擴大成像裝置可移動范圍的成像方法，能夠擴大成 像裝置可移動范圍，且無需增大成像裝置的視角。
設置至少2個發(fā)光組，每個發(fā)光組包括兩個發(fā)光點，所有發(fā)光點設置在 一固定平面內，且同一時刻只有一個發(fā)光組被點亮；不同發(fā)光組中兩發(fā)光點 的實際間距不同；該方法包括
根據成像裝置的當前移動范圍確定當前發(fā)光組并點亮；
獲取當前發(fā)光組的圖像；采用當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝置姿態(tài)計算公式中 的相應參數，根據獲取的圖像以及替換后的成像裝置姿態(tài)計算公式計算成像 裝置的姿態(tài)信息。
假設第n個發(fā)光組Zn中兩發(fā)光點之間的實際間距為Xn,成像裝置相對 發(fā)光組Zn的最小移動距離為Yn， Yn/Xn= Yn+1 / Xn+1 = Yn-1 / Xn-1 =a/b; Xn-1 <Xn<Xn+l; a為成像裝置中最小成像單元與透鏡的距離，b為所述最小成 像單元的最大成像大?。?br> 所述根據成像裝置的當前移動范圍確定的當前發(fā)光組包括計算成像裝 置距離當前發(fā)光組Zn的實際移動距離Y,獲取當前發(fā)光組Zn對應的最小移 動距離Yn;當Y逐漸減小，并逼近Yn時，確定切換至發(fā)光組Zn-l。
較佳地，所述根據成像裝置的當前移動范圍確定的當前發(fā)光組的操作， 進一步包括獲取與當前發(fā)光組Zn相鄰的發(fā)光組Zn+1對應的最小移動距 離Yn+l，當Y逐漸增大，并超過Yn+l時，確定切換至發(fā)光組Z n+l。
其中，所述設置至少2個發(fā)光組為
設置N+1個發(fā)光點，N為大于或等于2的正整數；
各發(fā)光點順序排列在一條直線上，該直線其中一端的發(fā)光點為公共發(fā)光 點A,除公共發(fā)光點之外的N個發(fā)光點為組合發(fā)光點Bn, A分別與N個Bn 組成N個發(fā)光組，每個發(fā)光組記為ABn;
發(fā)光組ABn中兩發(fā)光點的實際間距為Xn，成像裝置相對發(fā)光組ABn 的最小移動距離為Y n, Yn/Xn=Yn+1 /Xn+1 =Yn-1 /Xn陽1 =a/b, Xn-1 < Xn < Xn+1; a為成像裝置中最小成像單元與透鏡的距離，b為所述最小成像單元 的最大成像大小。
根據以上技術方案可見，本發(fā)明設置多組發(fā)光組，不同發(fā)光組對應不同 的成像裝置移動范圍，根據成像裝置當前實際移動范圍切換發(fā)光組，從而避 免現有技術中僅僅設置一組發(fā)光組帶來的可移動范圍有限的缺陷。實現簡 單、成本較低。
在切換時，不僅在當前移動位置向發(fā)光裝置靠近時實施切換，還在當前移動位置向發(fā)光裝置遠離時實施切換，保證發(fā)光組在成像裝置中的成像精 度，從而保證運動檢測的精度。


圖1為現有技術中應用紅外成像裝置實現游戲操作手柄姿態(tài)檢測的示 意圖。
圖2為現有技術中操作手柄獲取A點和B點所發(fā)出的紅外光的示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例一中成像系統(tǒng)的結構示意圖。 圖4為本發(fā)明實施例的發(fā)光裝置中等間距設置的6個發(fā)光點的示意圖。 圖5為本發(fā)明實施例中3個LED構成一個發(fā)光點的實施方式示意圖。 圖6為本發(fā)明實施例中發(fā)光控制模塊311利用開關切換發(fā)光組的電路圖 示意圖。
電路圖。
圖8為本發(fā)明實施例中發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距X與可移動范圍Y 之間的關系示意圖。
圖9為本發(fā)明實施例二中成像系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
本發(fā)明為一種擴大成像裝置可移動范圍的成像方案，其基本思想為設 置至少2個發(fā)光點組，每個發(fā)光組包括兩個發(fā)光點，所有發(fā)光點設置在一固 定平面內；同一時刻只有一個發(fā)光組被點亮；不同發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際 間距不同，發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距越小，該反光組對應的可移動范圍 離發(fā)光組越近，可見不同發(fā)光組對應不同的可移動范圍。在使用時，根據成 像裝置的當前移動范圍確定當前發(fā)光組并點亮。之后，還需要采用當前發(fā)光 組中兩發(fā)光點的實際間距換后的公式計算成像裝置的姿態(tài)信息。
根據以上技術方案可見，本發(fā)明設置多組發(fā)光組，不同發(fā)光組對應不同 的可移動范圍，根據成像裝置當前移動范圍切換合適的發(fā)光組，從而避免現 有技術中僅僅設置一組發(fā)光組帶來的可移動范圍有限的缺陷。
其中發(fā)光組的切換可以采用手動方式，也可以采用自動方式。下面，針 對這兩種實施方式進行詳細描述。
實施例一自動切換方式。
圖3為本發(fā)明實施例一中成像系統(tǒng)的結構示意圖。如圖3所示，該系統(tǒng) 包括發(fā)光裝置31、成像裝置32、處理裝置33和切換裝置34。發(fā)光裝置31 提供光源，較佳地，為了令發(fā)出的光源人眼不可見，從而減少對用戶的干擾， 發(fā)光裝置31發(fā)射紅外光。成像裝置32是可移動的，可以設置在操作手柄中， 處理裝置33可以設置在操作手柄中，也可以采用計算機實現。切換裝置34 可以設置在發(fā)光裝置31、成像裝置32或處理裝置33中，也可以單獨設置。
具體來說，發(fā)光裝置31包括發(fā)光控制模塊311和N個發(fā)光組312, N 為大于或等于2的整數。
N個發(fā)光組可以采用N+l個發(fā)光點組合實現，N為大于或等于2的正 整數。在這種情況下，N+l個發(fā)光點順序排列在一條直線上，直線上其中一 端的發(fā)光點為公共發(fā)光點A,除公共發(fā)光點A之外的發(fā)光點稱為組合發(fā)光點 Bn， A與每個Bn均組成一個發(fā)光組，記為ABn。因此一個A與N個B組成 了N個發(fā)光組，這N個發(fā)光組的發(fā)光點間距互不相同。公共發(fā)光點A—直 處于點亮狀態(tài)，切換發(fā)光組時只需要控制Bn的點亮或熄滅即可。
較佳地，N+l個發(fā)光點可以等間距設置。例如，圖4所示的發(fā)光裝置具 有等間距設置的6個發(fā)光點，其組成5個發(fā)光組分別為AB， 、 AB2、 AB3、 AB4和AB5。
在實際中，可以不將公共發(fā)光點設置在一端。以圖4的6個發(fā)光點為例， 可以設置Bl為公共發(fā)光點，那么B1分別與A、 B3、 B4、 B5組成4個發(fā)光組。
在實際中，還可以不設置公共發(fā)光點，而是預先對一字排列的多個發(fā)光 點進行組合，形成多個具有不同發(fā)光點間距的發(fā)光組。仍以圖4的6個發(fā)光
點為例，可以設置B2和B3為一組，B2和B4為一組，B1和B4為一組，A 和B4為一la, A和B5為一組，這才羊形成5個發(fā)光組。
以上所述的發(fā)光點可以采用LED實現，每個發(fā)光點可以由1個或1個 以上的LED組成。為了增大發(fā)光點的可視范圍，當一個發(fā)光點包括2個或2 個以上LED時，各LED分布在一條直線上，且直線兩端的LED向遠離中 間LED的方向傾斜。圖5為3個LED構成一個發(fā)光點的實施方式示意圖， 兩端的LED向遠離中間LED的方向傾斜30度，也就是與水平方向之間的 夾角為60度。
發(fā)光控制模塊311,將根據成像裝置的當前移動范圍所確定的發(fā)光組作 為當前發(fā)光組并點亮。本實施例中，所述根據成像裝置的當前移動范圍所確 定的操作由切換裝置34完成，因此發(fā)光控制模塊311接收來自切換裝置34 的發(fā)光組信息，將發(fā)光組信息指示的發(fā)光組作為當前發(fā)光組并點亮。
圖6為發(fā)光控制模塊3U利用開關切換發(fā)光組的電路圖舉例。該舉例中 以設置公共發(fā)光點的實施方式為例。如圖6所示，在公共發(fā)光點A與每個 組合發(fā)光點Bn之間分別設置一個開關Kn，同一時刻只有一個開關被接通， 其他開關均被斷開，這樣發(fā)光控制模塊311通過控制開關的接通和斷開實現 發(fā)光組的切換。
在實現中，開關可以為電子開關，例如場效應管(MOSFET),圖7示 出了采用場效應管作為電子開關的發(fā)光控制模塊311電路圖。如圖7所示， 每個場效應管的源級都接公共發(fā)光點A,每個場效應管的漏極分別接各自的 組合發(fā)光點Bn,每個場效應管的柵極分別接各自的10端，通過控制10端， 可以實現A與B。之間的接通和斷開，從而實現了發(fā)光組的切換。
成像裝置32,用于獲取發(fā)光組的紅外光圖像。切換裝置34,用于根據成像裝置32得到的紅外光圖像，計算成像裝置 32距離當前發(fā)光組的實際移動距離Y,該實際移動距離為成像裝置32與當 前發(fā)光組之間的垂直距離；根據該實際移動距離Y以及各發(fā)光組對應的可 移動范圍，確定當前應該切換至的發(fā)光組，將所確定的發(fā)光組信息發(fā)送給發(fā) 光控制模塊311。同時，將所確定的發(fā)光組信息發(fā)送給處理裝置33。
切換裝置34根據成像裝置32的實際移動距離Y選擇發(fā)光組時，根據 各發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距X與可移動范圍Y之間的關系進行選擇。 圖8示出了發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距X與可移動范圍Y之間的關系示 意圖。如圖8所示，假設發(fā)光組ABn中兩發(fā)光點之間的實際距離為Xn，成
像裝置32相對發(fā)光組AB。的最小移動距離為Yn; Yn/Xn-Ynw/Xn+產Yn-"
Xn-產a/b; Xn-i <Xn<Xn+1; a為成像裝置中最小成像單元與透鏡之間的距離， 為已知參數，b為最小成像單元的最大成像大小，為已知參數。上述最小移 動距離是指成像裝置34允許移動的邊界位置，當成像裝置34移動到與當前 發(fā)光組之間的距離小于當前發(fā)光組對應的最小移動距離時，成像裝置34進 入當前發(fā)光組的盲區(qū)，無法獲取到當前發(fā)光組的完整圖像，需要進行發(fā)光組 的切換。
切換裝置34就是利用如圖8所示的關系確定切換目標。具體來說，
切換裝置34計算成像裝置距當前發(fā)光組的實際移動距離Y, Y=X x a/b',其中，b'為當前發(fā)光組在最小成像單元上成像的大小，這里的成像大 小是指紅外光圖像內當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的間距；Xn為當前發(fā)光組中兩 發(fā)光點的實際間距，a為成像裝置32中最小成像單元與透鏡的距離。
切換裝置34還需要獲取當前發(fā)光組對應的最小移動距離Yn,該最小移 動距離Y。可以是預先根據公式Y,XnXaZb計算并存儲的，也可以是在需要 時根據公式Yn=Xnxa/b計算獲取的，公式中的b為最小成像單元的最大成 像大小，X。和a與前迷含義相同。
當Y逐漸減小，并逼近Yn時，確定切換至發(fā)光組ABn_,，以避免進入 發(fā)光組ABn的成像盲區(qū)。所述逼近的判斷可以是Y與Yn之差的絕對至達到預設門限時，判定Y逼近Yn。
當Y逐漸增大，并超過Y州時，此時如果仍保持點亮發(fā)光組ABn，則
由于該發(fā)光組中兩光點的間距比較短，導致成像較小，影響成像精度。為此，
較佳地，切換裝置34還需要獲取與當前發(fā)光組ABn相鄰的發(fā)光組ABw對 應的最小移動距離Yn+1，當Y逐漸增大，并超過Y計,時，切換到發(fā)光組ABn+n 以保證成像精度。
采用圖7示出的情況舉個實例，假設當前發(fā)光組為AB3,則102為低， 其余IO為高，從而選通AB3， AB3對應X3。計算成像裝置距AB3的最小移 動距離Y3二X3 x a/b,成像裝置距AB4的最小移動距離Y4=X4 x a/b，成像裝 置距AB3的實際距離Y=X3 x a/b，。當Y逐漸減小，并逼近Y3時，切換到 AB2,即令I01為低，其余IO為高，從而選通AB2，縮小AB大小，避免進 入成像盲區(qū)。當Y逐漸增大，并超過Y4時，切換到AB4,即103為低，其 余IO為高，從而選通AB4，增大AB大小，保證成像精度。
在初始時，可以點亮預設的發(fā)光組。為了保證成像裝置的初始位置離當 前發(fā)光組較近時也可以獲取到ABn的完整圖像，較佳地，可以設置選擇AB, 為預設的發(fā)光組。為兩發(fā)光點間距最短的發(fā)光組。
在實際中，預設的發(fā)光組可能并不是符合成像裝置當前位置的較佳發(fā)光 組，例如成像裝置距離發(fā)光組的實際移動距離Y=150cm，而當前發(fā)光組AB1 對應的最小移動距離Yl=50, AB2對應的最小移動距離Y2=100, AB3對應 的最小移動距離Y3=200，則顯然AB2才是最佳發(fā)光組。為此，初始化后， 較佳地實施方式為計算成像裝置32距當前發(fā)光組的實際移動距離Y,判斷 實際移動距離Y大于且最接近哪個發(fā)光組對應的最小移動距離，則切換到 如何判斷條件的發(fā)光組。例如，Y= 150cm, 150大于且最接近AB2對應的最 小移動距離100，因此，應該將切換到AB2。
處理裝置33,用于接收來自切換裝置34的發(fā)光組信息，如果發(fā)光組信 息是當前發(fā)光組的標識，那么處理裝置33根據標識獲取當前發(fā)光組中兩發(fā) 光點的實際間距，然后執(zhí)行后續(xù)操作；如果發(fā)光組信息就是當前發(fā)光組中兩
13發(fā)光點的實際間距，那么直接執(zhí)行后續(xù)操作；后續(xù)操作為采用當前發(fā)光組 中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝置姿態(tài)計算公式中的相應參數，根據成像 裝置32獲取的紅外光圖像以及替換后的成像裝置姿態(tài)計算公式計算成像裝 置的姿態(tài)信息。本申請僅涉及發(fā)光裝置的設計與控制，而處理裝置33根據 紅外光圖像進行姿態(tài)計算為現有技術，例如，可參看公開號為CN1923326，
公開日為2007年3月7日的中國專利，是根據兩個光點圖像來計算操作裝 置的姿態(tài)信息，由于本申請改進不在于此，在此不作贅述，本申請改進的重 點是如何擴大操作裝置的操作范圍，可以利用任何現有的姿態(tài)計算技術。
上述處理裝置33和切換裝置34的位置設置比較靈活，可以根據實際需 要進行設計。如果處理裝置33和切換裝置34同采用計算機實現，則切換裝 置34與成像裝置32之間采用無線通訊；如果切換裝置34與成像裝置32 — 同設置在操作手柄上，那么切換裝置34與處理裝置33之間采用無線通訊； 如果處理裝置33、切換裝置34與成像裝置32都設置在操作手柄上，那么 切換裝置34與發(fā)光控制模塊311之間采用無線通訊。
為了保證發(fā)光控制模塊311切換操作完成之后，處理裝置33再將切換 后的發(fā)光組中兩發(fā)光點間距帶入成像裝置姿態(tài)計算公式，較佳地，當發(fā)光控 制模塊312執(zhí)行切換后，通知切換裝置34 (如圖3中的虛線所示)，切換 裝置34接到該通知后，再將選定的發(fā)光組信息，即切換后的當前發(fā)光組信 息發(fā)送給處理裝置33。
該實施例一是根據圖8建立了發(fā)光組中兩發(fā)光點Xn與最小移動距離Y 之間的對應關系。在實際中，也可以建立Xn與移動范圍的對應關系，該移 動范圍不僅包括最小移動距離，還可以包括最大移動距離，該最大移動距離
可以大于Yn+p那么各Xn對應的移動范圍之間可能重疊，在使用時，如果
遇到當前移動區(qū)域在重疊區(qū)的情況，只要按照 一 定的規(guī)則選擇其中 一 個xn 對應的移動范圍即可?？傊?，在實施過程中，不必嚴格按照本實施例一建立
Xn與Yn對應關系，可以靈活處理，只要保證實際移動距離Y進入當前發(fā)光
組的盲區(qū)進行切換即可。此外，該實施例一是以采用N+l個發(fā)光點組成N個發(fā)光組的實施方式 進行描述的。在實際中，也可以采用大于N+l個發(fā)光點組成N個發(fā)光組，
例如采用2N個發(fā)光點組成N個發(fā)光組，只要令不同發(fā)光組中兩發(fā)光點的實 際間距不同即可。
實施例二手動切換方式。
圖9為本發(fā)明實施例二中成像系統(tǒng)的結構示意圖。如圖9所示，該系統(tǒng) 包括發(fā)光裝置91、成像裝置92和處理裝置93。
其中，發(fā)光裝置91包括發(fā)光控制模塊911和N個發(fā)光組912, N為大 于或等于2的整數。其中，發(fā)光組912與實施例一的發(fā)光組312相同。
發(fā)光控制模塊911,接收用戶根據成像裝置的當前移動范圍所確定的發(fā) 光組信息，將所接收的發(fā)光組信息指示的發(fā)光組點亮。發(fā)光控制模塊911可 以釆用機械開關或電子開關實現。
成像裝置92，用于獲取發(fā)光組的紅外光圖像。
處理裝置33，用于采用當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝 置姿態(tài)計算公式中的相應參數，根據成像裝置獲取的紅外光圖像以及替換后 的成像裝置姿態(tài)計算公式計算成像裝置的姿態(tài)信息。其中，當前發(fā)光組中兩 發(fā)光點的實際間距可以是用戶輸入處理裝置33的，也可以是發(fā)光控制模塊 911執(zhí)行切換后，發(fā)送給處理裝置33的(如圖9中的虛線所示)。
本發(fā)明還公開了一種擴大成像裝置可移動范圍的方法。首先，設置至少 2個發(fā)光組，每個發(fā)光組包括兩個發(fā)光點，所有發(fā)光點設置在一固定平面內， 同 一時刻只有一個發(fā)光組被點亮；不同發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距不同， 發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距，該發(fā)光點對應的可移動范圍離發(fā)光組越近。 發(fā)光組的具體設置前面已經進行了詳細描述，這里不贅述。
該方法包括以下步驟
根據成像裝置的當前移動范圍確定當前發(fā)光組并點亮；獲取當前發(fā)光組的圖像；
采用當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝置姿態(tài)計算公式中 的相應參數，根據獲取的圖像以及替換后的成像裝置姿態(tài)計算公式計算成像 裝置的姿態(tài)信息。
其中，根據成像裝置的當前移動范圍確定當前發(fā)光組并點亮的操作可以 為手動或自動。
假設第n個發(fā)光組Zn中兩發(fā)光點之間的實際間距為Xn，成像裝置相對 發(fā)光組Zn的最小移動距離為Yn， Yn/Xn=Yn+1/Xn+1= Yn.,/Xn.尸a/b; Xn-t<Xn <Xn+1; a為成像裝置中最小成像單元與透鏡的距離，b為所述最小成像單元 的最大成像大??；
貝'J,在自動方式下，上述根據成像裝置的當前移動范圍確定的當前發(fā)光 組包括計算成像裝置距離當前發(fā)光組Zn的實際移動距離Y,獲取當前發(fā) 光組Z。對應的最小移動距離Yn;當Y逐漸減小，并逼近Yn時，確定切換 至發(fā)光組Zn.,。
較佳地，還包括獲取與當前發(fā)光組Zn相鄰的發(fā)光組Z^對應的最小 移動距離Yn+1,當Y逐漸增大，并超過Yn+,時，確定切換至發(fā)光組Zn+1。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改 進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種擴大成像裝置可移動范圍的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括發(fā)光裝置、成像裝置和處理裝置；所述發(fā)光裝置包括發(fā)光控制模塊和至少2個發(fā)光組；每個發(fā)光組包括兩個發(fā)光點，所有發(fā)光點設置在一固定平面內，且同一時刻只有一個發(fā)光組點亮；不同發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距不同；所述發(fā)光控制模塊，將根據成像裝置的當前移動范圍所確定的發(fā)光組作為當前發(fā)光組并點亮；所述成像裝置，用于獲取當前發(fā)光組的圖像；所述處理裝置，用于采用當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝置姿態(tài)計算公式中的相應參數，根據成像裝置獲取的圖像以及替換后的成像裝置姿態(tài)計算公式計算成像裝置的姿態(tài)信息。
2、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進一步包括切換裝置， 用于根據成像裝置得到圖像，計算成像裝置相對當前發(fā)光組的實際移動位置Y， 根據該實際移動位置Y以及各發(fā)光組對應的可移動范圍，確定當前應切換至的 發(fā)光組，將所確定的發(fā)光組信息發(fā)送給所述發(fā)光控制模塊以及所述處理裝置；所述發(fā)光控制模塊進一步用于，接收來自所述切換裝置的發(fā)光組信息，將 發(fā)光組信息指示的發(fā)光組作為當前發(fā)光組；所述處理裝置進一步用于，接收來自所述切換裝置的發(fā)光組信息，采用所 接收的發(fā)光組信息指示的發(fā)光組作為所述當前發(fā)光組。
3、 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，假設第n個發(fā)光組Zn中兩發(fā) 光點之間的實際間距為Xn，成像裝置相對發(fā)光組Zn的最小移動距離為Yn, Yn/X,YnVXn+產YnVXn-產a/b; X^〈Xn〈Xn+r， a為成像裝置中最小成像單元 與透鏡的距離，b為所述最小成像單元的最大成像大??；所述切換裝置進一步用于，計算成像裝置距離當前發(fā)光組Zn的實際移動距 離Y，獲取當前發(fā)光組Z。對應的最小移動距離Yn;當Y逐漸減小，并逼近Yn時，確定切換至發(fā)光組Z^。
4、 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述切換裝置進一步用于，獲 取與當前發(fā)光組Zn相鄰的發(fā)光組Z^對應的最小移動距離Yn+1,當Y逐漸增大，并超過Y n+1時，確定切換至發(fā)光組Z n+1 。
5、 如權利要求1至4任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光裝置包 括N+1個發(fā)光點，N為大于或等于2的正整數；各發(fā)光點順序排列在一條直線 上，該直線其中一端的發(fā)光點為公共發(fā)光點A,除公共發(fā)光點之外的N個發(fā)光 點為組合發(fā)光點Bn， A分別與N個Bn組成N個發(fā)光組，每個發(fā)光組記為ABn;發(fā)光組ABn中兩發(fā)光點的實際間距為Xn,成像裝置相對發(fā)光組ABn的最小 移動距離為Yn, Yn/X^Ynw/Xn+「Y^/Xn-產a/b， < Xn<Xn+1; a為成像裝置 中最小成像單元與透鏡的距離，b為所述最小成像單元的最大成像大小。
6、 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光點包括1或1個以上 的發(fā)光二極管LED;當所述發(fā)光點包括2或2個以上的LED時，各LED分布 在一條直線上，且該直線兩端的LED向遠離中間LED的方向傾斜。
7、 一種擴大成像裝置可移動范圍的方法，其特征在于，設置至少2個發(fā)光 組，每個發(fā)光組包括兩個發(fā)光點，所有發(fā)光點設置在一固定平面內，且同一時 刻只有一個發(fā)光組被點亮；不同發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距不同；該方法包括根據成像裝置的當前移動范圍確定當前發(fā)光組并點亮； 獲取當前發(fā)光組的圖像；采用當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝置姿態(tài)計算公式中的相 應參數，根據獲取的圖像以及替換后的成像裝置姿態(tài)計算公式計算成像裝置的 姿態(tài)信息。
8、 如權利要求7所述的方法，其特征在于，假設第n個發(fā)光組Zn中兩發(fā) 光點之間的實際間距為Xn,成像裝置相對發(fā)光組Z。的最小移動距離為Yn, Yn/X^Yn十,/Xn+產YnVXn—產a/b; Xn-,〈Xn〈X^; a為成像裝置中最小成像單元 與透鏡的距離，b為所述最小成像單元的最大成像大??；. 所述根據成像裝置的當前移動范圍確定的當前發(fā)光組包括計算成像裝置 距離當前發(fā)光組Zn的實際移動距離Y,獲取當前發(fā)光組Z。對應的最小移動距離Yn;當Y逐漸減小，并逼近Yn時，確定切換至發(fā)光組。
9、 如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據成像裝置的當前移動 范圍確定的當前發(fā)光組的操作，進一步包括獲取與當前發(fā)光組Zn相鄰的發(fā)光 組Z^對應的最小移動距離Yn+1,當Y逐漸增大，并超過Y。+i時，確定切換至 發(fā)光組Zw。
10、 如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述設置至少2個發(fā)光組為 設置N+l個發(fā)光點，N為大于或等于2的正整數；各發(fā)光點順序排列在一條直線上，該直線其中一端的發(fā)光點為公共發(fā)光點 A，除公共發(fā)光點之外的N個發(fā)光點為組合發(fā)光點Bn, A分別與N個Bn組成 N個發(fā)光組，每個發(fā)光組記為ABn;發(fā)光組ABn中兩發(fā)光點的實際間距為Xn，成像裝置相對發(fā)光組ABn的最小 移動距離為Yn， Yn/Xn-Y計,/Xn+尸Yn-,/Xn-嚴a/b， Xn-, < Xn < XnH; a為成像裝置 中最小成像單元與透鏡的距離，b為所述最小成像單元的最大成像大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了擴大成像裝置可移動范圍的系統(tǒng)和方法，設置至少2個發(fā)光點組，每個發(fā)光組包括兩個發(fā)光點，所有發(fā)光點設置在一固定平面內；同一時刻只有一個發(fā)光組被點亮；不同發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距不同。在使用時，根據成像裝置的當前移動范圍確定當前發(fā)光組并點亮。之后，還需要采用當前發(fā)光組中兩發(fā)光點的實際間距替換成像裝置姿態(tài)計算公式中的相應參數，采用替換后的公式計算成像裝置的姿態(tài)信息。使用本發(fā)明能夠擴大成像裝置可移動范圍，且無需增大成像裝置的視角。
文檔編號A63F13/10GK101559283SQ20091014078
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權日2009年5月15日
發(fā)明者劉振雷, 鄧自軍, 閆歡馬, 俊 韓 申請人:凌陽科技股份有限公司;北京北陽電子技術有限公司