CN102523382B - 一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法，包括以下步骤：在目标跟踪系统光阑后面、紧贴感光器件光敏面边缘放置一平面反射镜,并以同样的方法在其两侧或四周都设置同样的反射镜，在光阑之前添加一个半透半反或者原系统波长透射、未使用波长反射的反射镜，利用此光路将整个视场成像于另一个像面上，根据像点在该像面上的位置来确定像点处于哪个区域内；再根据此位置信息代入到原系统中，两者数据相互配合，就可以解算出高精度的像点坐标信息.本发明可以在现有技术的基础上，提高系统精度数倍，尤其对于一维运动或者二维运动的系统，实现起来相对容易，可以以较低的成本获得很高的精度提升。

Description

一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法

技术领域

本发明涉及目标跟踪系统的方法，尤其涉及一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法。

背景技术

随着CCD以及CMOS技术的发展，数字相机的分辨率和采集速度都在稳步提升，目前，已经可以利用以上成像器件来进行目标跟踪，例如，通过数字相机图像采集系统跟踪一目标在空间的运动轨迹，或者通过双目视觉系统跟踪目标在三维空间的运动轨迹，尤其是利用此类系统替代激光跟踪仪等采用精密编码器部件的跟踪仪器，可以极大的降低系统成本，但是，数字相机的像元尺寸是不可能无限缩小的，而此类系统的跟踪精度，归根结底就是取决于CCD或CMOS等成像器件的分辨率，很多时候是分辨率足够高的器件，其采集频率不够高，无法获得足够的点云数据，而采集频率足够高时，像元分辨率又会不足，同样无法达到足够的精度和速度，为了解决以上问题，一般采用亚像素处理的方法，通过数字图像处理技术，对获取的图像进行合理处理，获得目标点的高于像元分辨率的坐标精度，利用此种方法，一般可以有效的提高系统精度一个数量级，此种方法的有效性已经得到验证，但即使采用了此项技术，依然无法达到类似激光跟踪仪等仪器的跟踪精度，因此，通过合理的方法进一步提高系统分辨力是一项很有意义的工作。

由上所述，成像器件的像元分辨率是不能无限提高的，而光学系统是可以根据需求来定制的，一般情况下，像面尺寸是和成像器件的尺寸相匹配的，物空间的目标物经过光学系统成像于CCD或CMOS光敏面上，由于光敏面的大小是一定的，对于固定焦距的系统来说，系统的物像空间放大率就是一定的，系统的整个视场一一对应的投影到相机像面上，实际上，对于特定的系统，我们只关心物空间中目标物的位置，此目标物一般情况下是很小的一个小球或者几个点，这样，在相机像面上，也就只有这几个点是有效的，其余的部分都会被图像处理技术直接忽略掉。

发明内容

本发明的目的就是提供一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法，采用这种方法，来有效的提高系统的分辨力。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法，包括以下步骤：

步骤1）在目标跟踪系统光阑后面、紧贴感光器件光敏面边缘放置一平面反射镜,并以同样的方法在其两侧或四周都设置同样的反射镜，相当于在像面上安装一个内部为反射面的方形筒状内反射镜，所述方形筒状内反射镜筒的上端是系统光阑，下端紧贴像面，这样就可以利用这种方式将更大视场区域的像全部成像到小视场区域；

步骤2）在光阑之前添加一个半透半反或者原系统波长透射、未使用波长反射的反射镜，利用此光路将整个视场成像于另一个CCD像面上，

步骤3）根据像点在步骤2中提到的像面上的位置来确定像点处于哪个区域内；

步骤4）再将步骤3中确定的位置信息代入到原系统中，两者数据相互配合，就可以解算出高精度的像点坐标信息。

本发明的原理为：在系统光阑后面放置一平面反射镜，由简单的镜像原理可知，原本应该成像与反射镜上侧的像点，会被反射镜反射到其下侧，相当于将大角度视场的像点成像到了小角度视场的像点区域，这对于普通的成像系统来说，必然会造成像重叠，而对于只跟踪一个目标点的系统来说，则不会出现这个情况，因为如果目标点被成像在大角度视场区域，由物象的一一对应关系，则它在其他区域必然无法成像，那么小角度视场区域就相当于是空白的，此时，完全可以利用此区域来成像，如果此种反射可以多次进行，例如在两侧或四周都设置同样的反射镜，相当于在CCD像面上安装一个内部为反射面的方形筒状内反射镜，其筒的上端是系统光阑，下端紧贴CCD像面，这样，我们就可以利用这种方式将更大视场区域的像全部成像到小视场区域，换句话说，我们可以利用同样的感光器件和这种成像方式，不断的扩展视场范围，如果对同样大小的物空间成像，随着像面尺寸的增加，在保证光学系统分辨率的前提下，必然会带来系统分辨能力的提升。增加一倍的像面尺寸，理论上精度就会提高一倍，以此类推，此种方式可以极大的提升系统精度。

此处，会导致一个问题，如果经过以上的一次或多次反射，必然导致我们无法判断此时成像的像点到底对应着哪个方向、第几次反射的成像，这样，即使可以解算出高精度的坐标信息，也无法判断到底像点处于哪一个区域内，这个问题可以通过引入一个分支光路来解决，如图3所示，在光阑之前添加一个半透半反或者原系统波长透射、未使用波长反射的反射镜，利用此光路将整个视场成像于另一个像面上，此时，我们可以根据像点在该像面上的位置来确定像点到底处于哪个区域内，再根据此位置信息代入到原系统中，两者数据相互配合，就可以解算出高精度的像点坐标信息。

本发明的有益效果是：可以在现有技术的基础上，提高系统精度数倍，尤其对于一维运动或者二维运动的系统，实现起来相对容易，可以以较低的成本获得很高的精度提升。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1：现有目标跟踪系统工作原理示意图；

图2：本发明步骤1的工作原理示意图；

图3：本发明步骤2的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法，包括以下步骤：

步骤1）参见图2所示，在目标跟踪系统光阑后面、紧贴感光器件边缘放置一平面反射镜,并以同样的方法在其两侧或四周都设置同样的反射镜，相当于在像面上安装一个内部为反射面的方形筒状内反射镜，所述方形筒状内反射镜筒的上端是系统光阑，下端紧贴像面，这样就可以利用这种方式将更大视场区域的像全部成像到小视场区域；

步骤2）参见图3所示，在光阑之前添加一个半透半反或者原系统波长透射、未使用波长反射的反射镜，利用此光路将整个视场成像于另一个像面上，

步骤3）根据步骤2中提到的像面上的位置来确定像点处于哪个区域内；

步骤4）再将步骤3中确定的位置信息代入到原系统中，两者数据相互配合，就可以解算出高精度的像点坐标信息。

需要强调的是，上述设施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明只是对本发明说明性的，而不是对发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于目标跟踪系统的提高跟踪精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）在目标跟踪系统光阑后面、紧贴感光器件光敏面边缘放置一平面反射镜,并以同样的方法在其两侧或四周都设置同样的反射镜，相当于在像面上安装一个内部为反射面的方形筒状内反射镜，所述方形筒状内反射镜筒的上端是系统光阑，下端紧贴像面，这样就可以利用这种方式将更大视场区域的像全部成像到小视场区域；

步骤2）在光阑之前添加一个半透半反或者原系统波长透射、未使用波长反射的反射镜，利用此光路将整个视场成像于另一个像面上，

步骤3）根据像点在步骤2中提到的像面上的位置来确定像点处于哪个区域内；

步骤4）再根据步骤3中确定的位置信息就可以解算出高精度的像点坐标信息。