本發(fā)明涉及一種跟蹤系統(tǒng)及利用其的跟蹤方法，更詳細(xì)地，涉及一種可跟蹤如同手術(shù)工具等器具的位置的跟蹤系統(tǒng)及利用其的跟蹤方法。

背景技術(shù)：

由于手術(shù)工具需配置在準(zhǔn)確的位置來進(jìn)行手術(shù)，因而需要可準(zhǔn)確、實(shí)時跟蹤上述手術(shù)工具的位置及姿勢的系統(tǒng)，即跟蹤系統(tǒng)。這種跟蹤系統(tǒng)有利用立體攝像頭的光學(xué)跟蹤器(Optical tracker)。

這種光學(xué)跟蹤器為可通過立體攝像頭拍攝固定于手術(shù)工具的標(biāo)記(marker)來跟蹤手術(shù)工具的位置及姿勢的裝置。但是，若固定于手術(shù)工具的標(biāo)記未被立體攝像頭拍攝到，即發(fā)生遮擋(Occlusion)問題，則將無法繼續(xù)用上述光學(xué)跟蹤器跟蹤上述手術(shù)工具的位置及姿勢。

因此，在近期的部分研究中，著力通過另外設(shè)置固定于手術(shù)工具或標(biāo)記的慣性測量單元(IMU，Inertial Measurement Unit)來解決如上所述的問題。這種慣性測量單元屬于測定并獲取手術(shù)工具的加速度及角速度的傳感裝置，可通過所獲取的加速度及角速度來跟蹤上述手術(shù)工具的位置及姿勢。因此，即使立體攝像頭發(fā)生上述遮擋問題，也可通過上述慣性測量單元進(jìn)行補(bǔ)償，因而可連續(xù)跟蹤上述手術(shù)工具的位置及姿勢。

但是，在上述慣性測量單元測定的加速度包括基于地球重力的重力加速度及基于移動的移動加速度。此時，只有上述移動加速度用于掌握上述手術(shù)工具的位置，因而需從由上述慣性測量裝置測定的加速度去除上述重力加速度。因此，為了從由上述慣性測量裝置測定的加速度中去除上述重力加速度，需對與重力加速度相對應(yīng)的地球坐標(biāo)系及與由上述慣性測量單元測定的加速度相對應(yīng)的光學(xué)跟蹤器坐標(biāo)系之間進(jìn)行補(bǔ)正。

但是，若完成對地球坐標(biāo)系與光學(xué)跟蹤器坐標(biāo)系之間的補(bǔ)正，則不能移動上述光學(xué)跟蹤器。若上述光學(xué)跟蹤器被移動，則因上述光學(xué)跟蹤器的移動而導(dǎo)致光學(xué)跟蹤器坐標(biāo)系發(fā)生改變，因而需重新進(jìn)行坐標(biāo)系補(bǔ)正。這種坐標(biāo)系重新補(bǔ)正過程不僅繁瑣，而且還有可能在手術(shù)過程中光學(xué)跟蹤器的位置意外發(fā)生改變的情況下無法認(rèn)識到需要進(jìn)行坐標(biāo)系補(bǔ)正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(解決的技術(shù)問題)

因此，本發(fā)明用于解決如上所述的問題，本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的一目的在于，提供可與光學(xué)跟蹤器的移動無關(guān)地連續(xù)跟蹤測定對象的位置及姿勢的跟蹤系統(tǒng)。

并且，本發(fā)明的另一目的在于，提供利用上述跟蹤系統(tǒng)的跟蹤方法。

(技術(shù)方案)

本發(fā)明的一實(shí)施例的跟蹤系統(tǒng)包括標(biāo)記(marker)、攝像頭部、第一慣性測定部、第二慣性測定部及跟蹤處理部。

上述標(biāo)記固定于測定對象。上述攝像頭部通過拍攝上述標(biāo)記來輸出標(biāo)記影像。上述第一慣性測定部固定于上述攝像頭部，測定并輸出將第一加速度及第一角速度包括在內(nèi)的第一慣性。上述第二慣性測定部固定于上述測定對象及上述標(biāo)記中的任意一個，測定并輸出包括第二加速度及第二角速度在內(nèi)的第二慣性。上述跟蹤處理部通過上述標(biāo)記影像第一次抽取上述測定對象的位置及姿勢，通過上述第一慣性及第二慣性第二次抽取上述測定對象的位置及姿勢。

上述跟蹤處理部可通過上述第一加速度及第二加速度抽取上述測定對象的位置，可通過上述第一角速度及第二角速度抽取上述測定對象的姿勢。

上述跟蹤處理部可在利用從上述第一加速度抽取的重力加速度來從上述第二加速度抽取基于上述測定對象的移動的移動加速度之后，通過上述移動加速度抽取上述測定對象的位置。

上述跟蹤處理部可在從上述第一加速度抽取上述重力加速度并將上述第二加速度及上述重力加速度中的至少一個轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系互相相同之后，利用坐標(biāo)系互相相同的上述第二加速度及上述重力加速度來抽取移動加速度。

接著，本發(fā)明的一實(shí)施例的跟蹤方法包括：攝像頭部對固定于測定對象的標(biāo)記進(jìn)行拍攝并輸出標(biāo)記影像的步驟；跟蹤處理部從上述標(biāo)記影像第一次抽取上述測定對象的位置及姿勢的步驟；固定于上述攝像頭部的第一慣性測定部測定并輸出將第一加速度及第一角速度包括在內(nèi)的第一慣性的步驟；固定于上述測定對象及上述標(biāo)記中的任意一個的第二慣性測定部測定并輸出包括第二加速度及第二角速度在內(nèi)的第二慣性的步驟；以及上述跟蹤處理部通過上述第一慣性及第二慣性第二次抽取上述測定對象的位置及姿勢的步驟。

第二次抽取上述測定對象的位置及姿勢的步驟可包括：通過上述第一加速度及第二加速度抽取上述測定對象的位置的步驟；以及通過上述第一角速度及第二角速度抽取上述測定對象的姿勢的步驟。

抽取上述測定對象的位置的步驟可包括：利用從上述第一加速度抽取的重力加速度來從上述第二加速度抽取基于上述測定對象的移動的移動加速度的步驟；以及通過上述移動加速度抽取上述測定對象的位置的步驟。

抽取上述移動加速度的步驟可包括：從上述第一加速度抽取上述重力加速度的步驟；將上述第二加速度及上述重力加速度中的至少一個轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系互相相同的步驟；以及利用坐標(biāo)系互相相同的上述第二加速度及上述重力加速度來抽取移動加速度的步驟。

在上述第一慣性測定部存在第一慣性坐標(biāo)系，在上述第二慣性測定部存在第二慣性坐標(biāo)系，將上述第二加速度及上述重力加速度中的至少一個轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系互相相同的步驟可包括：將基于上述第一慣性坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系的步驟；以及從上述第二加速度去除被轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系的上述重力加速度來抽取上述移動加速度的步驟。

在上述標(biāo)記中存在標(biāo)記坐標(biāo)系，在上述攝像頭部中存在攝像頭坐標(biāo)系，將基于上述第一慣性坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系的步驟可包括：將基于上述第一慣性坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系的步驟；將轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述標(biāo)記坐標(biāo)系的步驟；以及將轉(zhuǎn)換成上述標(biāo)記坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系的步驟。

在上述攝像頭部中存在攝像頭坐標(biāo)系，通過上述移動加速度抽取上述測定對象的位置的步驟可包括：將上述移動加速度轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系的步驟；以及利用被轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系的上述移動加速度來抽取上述測定對象的位置的步驟。

另一方面，上述第一加速度與上述重力加速度相同，上述第一角速度可以是0。

(發(fā)明效果)

根據(jù)如上所述的本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)及利用其的跟蹤方法，可通過第一慣性測定部固定于處于靜止?fàn)顟B(tài)的攝像頭部來測定重力加速度，可通過第二慣性測定部固定于標(biāo)記或測定對象來測定測定對象的加速度及角速度。之后，可通過從上述測定對象的加速度去除上述重力加速度來抽取上述測定對象的移動加速度，可通過上述移動加速度及上述測定對象的角速度來連續(xù)跟蹤上述測定對象的位置及姿勢。

并且，隨著上述第一慣性測定部固定于上述攝像頭部，即使上述攝像頭部發(fā)生移動，也可使上述第一慣性測定部的坐標(biāo)系及上述攝像頭部的坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到一定地維持。最終，可通過省略基于上述攝像頭部的移動的上述重力加速度的坐標(biāo)系補(bǔ)正，來簡化跟蹤過程。

附圖說明

圖1為用于說明本發(fā)明的一實(shí)施例的跟蹤系統(tǒng)的概念圖。

圖2為用于說明本發(fā)明的一實(shí)施例的跟蹤方法的流程圖。

圖3為用于說明圖2中的跟蹤方法中的第二次抽取測定對象的位置及姿勢的過程的流程圖。

圖4為用于說明圖3中的抽取測定對象的位置及姿勢的過程中的抽取測定對象的位置的過程的流程圖。

圖5為用于說明圖2中的跟蹤方法中的各個坐標(biāo)系的關(guān)系及轉(zhuǎn)換過程的概念圖。

圖6為用于說明圖4中的抽取測定對象的位置的過程中的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程的流程圖。

具體實(shí)施方式

可對本發(fā)明實(shí)施多種變形，并且本發(fā)明可具有多種實(shí)施方式，附圖中示出本發(fā)明的特定實(shí)施例，并在本文內(nèi)容中詳細(xì)說明本發(fā)明。

但是，這并不用于將本發(fā)明限定于特定的公開形態(tài)，而應(yīng)理解為包括本發(fā)明的思想及技術(shù)范圍內(nèi)的所有變形、等同物及代替物。第一、第二等術(shù)語可用于說明多種結(jié)構(gòu)要素，但上述結(jié)構(gòu)要素并不受上述術(shù)語的限制。上述術(shù)語僅用于對一個結(jié)構(gòu)要素和其他結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行區(qū)分。例如，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利范圍的情況下，第一結(jié)構(gòu)要素可被命名為第二結(jié)構(gòu)要素，相似地，第二結(jié)構(gòu)要素也可被命名為第一結(jié)構(gòu)要素。

本申請中所使用的術(shù)語僅用于說明特定實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。只要未在上下文中明確表現(xiàn)出其他含義，單數(shù)的表達(dá)包含復(fù)數(shù)的表達(dá)。應(yīng)理解的是，在本申請中，“包括”、“具有”等術(shù)語僅用于指出本說明書中所記載的特征、數(shù)字、步驟、動作、結(jié)構(gòu)要素、部件或它們的組合的存在，而不是事先排除一個或一個以上的其他特征、數(shù)字、步驟、結(jié)構(gòu)要素、部件或它們的組合的存在或附加可能性。

以下，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。

圖1為用于說明本發(fā)明的一實(shí)施例的跟蹤系統(tǒng)的概念圖。

參照圖1，本實(shí)施例的跟蹤系統(tǒng)作為可跟蹤測定對象10的位置及姿勢的裝置，包括標(biāo)記(marker)100、攝像頭部200、第一慣性測定部300、第二慣性測定部400及跟蹤處理部500。此時，例如上述測定對象10可以是手術(shù)工具。

另一方面，在本實(shí)施例中，“上述測定對象10的位置”是指上述測定對象10的任意位置的三維坐標(biāo)值，“上述測定對象10的姿勢”可指上述測定對象10以垂直的虛擬線為基準(zhǔn)來在空間上或平面上傾斜的角度。此時，若上述測定對象10不是完整的球形，即上述測定對象10形成向任意一側(cè)長長地延伸的形狀，則上述測定對象10以上述垂直的虛擬線為基準(zhǔn)來形成傾斜的角度，因而可通過數(shù)值來表示“上述測定對象10的姿勢”。

上述標(biāo)記100配置并固定于上述測定對象10的一側(cè)。因此，在上述測定對象10發(fā)生移動的情況下，上述標(biāo)記100可與上述測定對象100一同移動。上述標(biāo)記100可包括多個位置點(diǎn)，以用于測定上述測定對象10的位置及姿勢。例如，如圖1所示，上述標(biāo)記100可包括四個位置點(diǎn)。另一方面，在上述標(biāo)記100存在以上述標(biāo)記100為基準(zhǔn)來表示三維位置及移動關(guān)系的標(biāo)記坐標(biāo)系。

上述攝像頭部200通過拍攝上述標(biāo)記100來輸出標(biāo)記影像。上述攝像頭部200可配置或固定于單獨(dú)的放置單元20，以便于拍攝上述標(biāo)記100。例如，上述攝像頭部200可以是可準(zhǔn)確測定空間位置及姿勢信息的立體攝像頭。另一方面，在上述攝像頭部200存在以上述攝像頭部200為基準(zhǔn)來表示三維位置及移動關(guān)系的攝像頭坐標(biāo)系。其中，用于表示上述測定對象10的位置及姿勢的基準(zhǔn)坐標(biāo)系可以是攝像頭坐標(biāo)系。

上述第一慣性測定部300配置并固定于上述攝像頭部200的一側(cè)。在上述第一慣性測定部300存在以上述第一慣性測定部300為基準(zhǔn)來表示三維位置及移動關(guān)系的第一慣性坐標(biāo)系。因此，若上述攝像頭部200移動，則上述第一慣性測定部300一同移動，若上述攝像頭部靜止，則上述第一慣性測定部300一同靜止，從而可使上述攝像頭坐標(biāo)系與上述第一慣性坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系始終恒定。

上述第一慣性測定部300包括可測定包括加速度及角速度在內(nèi)的慣性的傳感器。例如，上述第一慣性測定部300可以是慣性測量單元。因此，上述第一慣性測定部300測定并輸出包括第一加速度及第一角速度在內(nèi)的第一慣性。另一方面，優(yōu)選地，當(dāng)測定上述標(biāo)記100時，上述攝像頭部200處于靜止?fàn)顟B(tài)。若上述攝像頭部100處于靜止?fàn)顟B(tài)，則上述第一加速度與基于地球重力的重力加速度相同，上述第一角速度的值為0。

上述第二慣性測定部400配置并固定于上述測定對象10及上述標(biāo)記100中的任意一個。在上述第二慣性測定部400存在以上述第二慣性測定部400為基準(zhǔn)來表示三維位置及移動關(guān)系的第二慣性坐標(biāo)系。因此，若上述測定對象10移動，則上述標(biāo)記100及上述第二慣性測定部400一同移動，若上述測定對象10靜止，則上述標(biāo)記100及上述第二慣性測定部400一同靜止，從而可使上述標(biāo)記坐標(biāo)系與上述第二慣性坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系始終恒定。

上述第二慣性測定部400包括可測定包括加速度及角速度在內(nèi)的慣性的傳感器。例如，上述第二慣性測定部400可以是慣性測量單元。因此，上述第二慣性測定部400測定并輸出包括第二加速度及第二角速度在內(nèi)的第二慣性。此時，上述第二慣性是指基于上述測定對象10的移動的物理量。

上述跟蹤處理部500可通過有線通信或無線通信方式與上述攝像頭部200、上述第一慣性測定部300及上述第二慣性測定部400收發(fā)信號。因此，上述跟蹤處理部500可從上述攝像頭部200接收上述標(biāo)記影像，可從上述第一慣性測定部300接收上述第一慣性，可從上述第二慣性測定部400接收上述第二慣性。

首先，上述跟蹤處理部500可通過分析上述標(biāo)記影像來第一次抽取上述測定對象10的位置及姿勢。例如，可通過從上述標(biāo)記影像分析上述標(biāo)記的位置點(diǎn)的位置及大小等來計(jì)算上述測定對象10的位置及姿勢。此時，上述測定對象10的位置及姿勢可根據(jù)上述攝像頭坐標(biāo)系來表示。

接著，上述跟蹤處理部500可通過上述第一慣性及第二慣性來第二次抽取上述測定對象10的位置及姿勢。其中，“第二次抽取上述測定對象10的位置及姿勢”可指“僅在無法進(jìn)行基于上述標(biāo)記影像的分析的第一次抽取時，對此進(jìn)行補(bǔ)充而進(jìn)行抽取”以及“與基于上述標(biāo)記影像的分析的第一次抽取無關(guān)地單獨(dú)進(jìn)行抽取”。并且，“無法進(jìn)行基于上述標(biāo)記影像的分析的第一次抽取時，對此進(jìn)行補(bǔ)充而進(jìn)行抽取”可指“因被任意物體遮擋而無法拍攝上述標(biāo)記的情況”和“即使獲得上述標(biāo)記影像也無法進(jìn)行分析的情況”。

另一方面，若對任意物體的加速度進(jìn)行二重積分，則可計(jì)算出上述物體的相對位置，若對上述物體的角速度進(jìn)行積分，則可計(jì)算出上述物體的相對角度，若知道上述物體的初始位置及初始傾斜角度，則可計(jì)算出上述物體的位置及姿勢。因此，上述跟蹤處理部500可通過如上所述的計(jì)算方式第二次抽取上述測定對象10的位置及姿勢。即，上述跟蹤處理部500可通過上述第一加速度及第二加速度抽取上述測定對象10的位置，可通過上述第一角速度及第二角速度抽取上述測定對象10的姿勢。

在通過上述第一加速度及第二加速度抽取上述測定對象10的位置的過程中，上述跟蹤處理部500在利用從上述第一加速度抽取的上述重力加速度來從上述第二加速度抽取基于上述測定對象10的移動的移動加速度之后，可通過上述移動加速度抽取上述測定對象10的位置。其中，在抽取基于上述測定對象10的移動的移動加速度的過程中，上述跟蹤處理部500從上述第一加速度抽取上述重力加速度并將上述第二加速度及上述重力加速度中的一個轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系互相相同之后，可利用坐標(biāo)系互相相同的上述第二加速度及上述重力加速度來抽取移動加速度。

以下，對利用如上所述的上述跟蹤系統(tǒng)跟蹤上述測定對象的位置及姿勢的跟蹤方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖2為用于說明本發(fā)明的一實(shí)施例的跟蹤方法的流程圖。

參照圖2，在本實(shí)施例的跟蹤方法中，首先，上述攝像頭部200對固定于上述測定對象10的上述標(biāo)記100進(jìn)行拍攝并輸出上述標(biāo)記影像(S100)。

之后，上述跟蹤處理部500從由上述攝像頭部200所提供的上述標(biāo)記影像第一次抽取上述測定對象10的位置及姿勢(S200)。例如，上述跟蹤處理部500可從上述標(biāo)記影像分析上述標(biāo)記的多個位置點(diǎn)的位置及大小等來計(jì)算出上述測定對象10的位置及姿勢。此時，上述測定對象10的位置及姿勢可根據(jù)上述攝像頭坐標(biāo)系來表示。

另一方面，固定于上述攝像頭部200的上述第一慣性測定部300測定并輸出包括上述第一加速度及上述第一角速度在內(nèi)的上述第一慣性(S300)。

并且，固定于上述測定對象10及上述標(biāo)記100中的任意一個的上述第二慣性測定部400測定并輸出包括上述第二加速度及上述第二角速度在內(nèi)的上述第二慣性(S400)。其中，上述步驟S400可在前后順序上與上述步驟S300無關(guān)地單獨(dú)進(jìn)行，即，可與上述步驟S300同時進(jìn)行，也可在上述步驟S300之前或之后進(jìn)行。

之后，上述跟蹤處理部500通過由上述第一慣性測定部300所提供的上述第一慣性及由上述第二慣性測定部400所提供的上述第二慣性來第二次抽取上述測定對象10的位置及姿勢(S500)。

在本實(shí)施例中，上述步驟S100及步驟S200可在前后順序上與上述步驟S300、步驟S400及步驟S500無關(guān)地互相單獨(dú)進(jìn)行。或者，上述步驟S300、步驟S400及步驟S500可僅在無法通過上述步驟S100及步驟S200抽取上述測定對象10的位置及姿勢的情況下選擇性地執(zhí)行。

并且，上述步驟S100、步驟S200、步驟S300、步驟S400及步驟S500可均實(shí)時連續(xù)執(zhí)行，但也可留有規(guī)定時間間隔斷續(xù)地、間歇性地或周期性地執(zhí)行。

圖3為用于說明圖2中的跟蹤方法中的第二次抽取測定對象的位置及姿勢的過程的流程圖。

參照圖3，第二次抽取上述測定對象10的位置及姿勢的步驟(S500)可包括：通過上述第一加速度及第二加速度抽取上述測定對象10的位置的步驟(S510)；以及通過上述第一角速度及第二角速度抽取上述測定對象10的姿勢的步驟(S520)。此時，上述步驟S510及步驟S520能夠以與前后順序無關(guān)的方式互相單獨(dú)執(zhí)行。

圖4為用于說明圖3中的抽取測定對象的位置及姿勢的過程中的抽取測定對象的位置的過程的流程圖，圖5為用于說明圖2中的跟蹤方法中的各個坐標(biāo)系的關(guān)系及轉(zhuǎn)換過程的概念圖。

參照圖4及圖5，在抽取上述測定對象10的位置的步驟(S510)中，首先從上述第一加速度抽取上述重力加速度(S512)。其中，上述第一加速度包括上述重力加速度及基于上述第一慣性測定部300的移動的加速度，若固定有上述第一慣性測定部300的上述攝像頭部200處于靜止?fàn)顟B(tài)，則上述第一加速度將具有實(shí)際上與上述重力加速度相同的值。

接著，將上述第二加速度及上述重力加速度中的至少一個轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系互相相同(S514)。其中，上述第二加速度根據(jù)上述第二慣性坐標(biāo)系來表示，上述重力加速度根據(jù)上述第一慣性坐標(biāo)系來表示。因此，在上述步驟S514中，通過使上述第二加速度從上述第二慣性坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成上述第一慣性坐標(biāo)系，來達(dá)到坐標(biāo)系與上述重力加速度相同，或使上述重力加速度從上述第一慣性坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系，來達(dá)到坐標(biāo)系與上述第二加速度相同，可均將上述第二加速度及上述重力加速度轉(zhuǎn)換成任意坐標(biāo)系，例如，可轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系一致。

另一方面，在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，在上述步驟S514中的轉(zhuǎn)換中，為了將轉(zhuǎn)換過程的誤差最小化，將上述重力加速度從上述第一慣性坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系，來使坐標(biāo)系與上述第二加速度相同。這是因?yàn)?，雖然上述第二加速度是隨著時間發(fā)生變化的值，但從上述第一加速度抽取的上述重力加速度是幾乎恒定的值。

接著，利用坐標(biāo)系互相相同的上述第二加速度及上述重力加速度抽取基于上述測定對象10的移動的移動加速度(S516)。具體地，上述跟蹤處理部500可通過從上述第二加速度去除上述重力加速度來計(jì)算出上述移動加速度。

接著，通過上述移動加速度抽取上述測定對象10的位置(S518)。其中，上述移動加速度根據(jù)通過上述步驟S514對上述第二加速度及上述重力加速度中的至少一個進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來使坐標(biāo)系變得相同的坐標(biāo)系(以下稱為相同坐標(biāo)系)進(jìn)行表示，上述測定對象10的位置可根據(jù)上述攝像頭坐標(biāo)系表示。

若上述相同坐標(biāo)系與上述攝像頭坐標(biāo)系不相同，則抽取上述測定對象10的位置的步驟(S518)可包括：將上述移動加速度從上述相同坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系的步驟；以及利用轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系的上述移動加速度來抽取上述測定對象10的位置的步驟。例如，在上述相同坐標(biāo)系為上述第二慣性坐標(biāo)系的情況下，首先，上述跟蹤處理部500將上述移動加速度轉(zhuǎn)換成上述標(biāo)記坐標(biāo)系，之后再轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系，之后，可通過對上述移動加速度進(jìn)行二重積分來計(jì)算出上述測定對象10的位置。

另一方面，在上述相同坐標(biāo)系與上述攝像頭坐標(biāo)系相同的情況下，也可在抽取上述測定對象10的位置的步驟(S518)中，以沒有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式直接對上述移動加速度進(jìn)行二重積分，來計(jì)算出上述測定對象10的位置。

另一方面，若上述攝像頭部200處于靜止?fàn)顟B(tài)，則上述第一慣性測定部300也處于靜止?fàn)顟B(tài)，從而上述第一角速度的值為0。因此，在圖3所示的上述步驟S520中，可僅利用上述第二角速度來抽取上述測定對象10的姿勢。例如，上述跟蹤處理部500可通過對上述第二角速度進(jìn)行積分來計(jì)算出上述測定對象10的傾斜角度。

圖6為用于說明圖4中的抽取測定對象的位置的過程中的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程的流程圖。

參照圖5及圖6，將基于上述第一慣性坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系的過程可包括：第一轉(zhuǎn)換過程，將基于上述第一慣性坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系；第二轉(zhuǎn)換過程，將轉(zhuǎn)換成上述攝像頭坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述標(biāo)記坐標(biāo)系；以及第三轉(zhuǎn)換過程，將轉(zhuǎn)換成上述標(biāo)記坐標(biāo)系的上述重力加速度轉(zhuǎn)換成上述第二慣性坐標(biāo)系。

在本實(shí)施例中，由于上述第一慣性測定部300固定于上述攝像頭部200，上述第二慣性測定部400固定于上述標(biāo)記100或上述測定對象，因而，基于上述第一轉(zhuǎn)換過程的轉(zhuǎn)換行列式和基于上述第三轉(zhuǎn)換過程的轉(zhuǎn)換行列式可分別具有恒定值。因此，上述跟蹤處理部500可直接使用初期所給的值來執(zhí)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，而無需為了求得基于上述第一轉(zhuǎn)換步驟及第三轉(zhuǎn)換過程的轉(zhuǎn)換行列式而進(jìn)行計(jì)算。

另一方面，若上述測定對象10在借助上述攝像頭部100進(jìn)行拍攝時發(fā)生移動，則上述標(biāo)記坐標(biāo)系也發(fā)生改變，因此，基于上述第二轉(zhuǎn)換過程的轉(zhuǎn)換行列式也有可能發(fā)生改變。因此，上述跟蹤處理部500需在執(zhí)行轉(zhuǎn)換成上述重力加速度的上述第二慣性坐標(biāo)系之前首先計(jì)算出基于上述第二轉(zhuǎn)換過程的轉(zhuǎn)換行列式。

根據(jù)如上所述的本發(fā)明的實(shí)施例，可通過上述第一慣性測定部300固定于處于靜止?fàn)顟B(tài)的上述攝像頭部200來測定上述重力加速度，可通過上述第二慣性測定部400固定于上述標(biāo)記100或上述測定對象10來測定上述測定對象10的加速度及角速度。之后，可通過從上述測定對象10的加速度去除上述重力加速度來抽取上述測定對象10的移動加速度，可通過上述移動加速度及上述測定對象的角速度來跟蹤上述測定對象10的位置及姿勢。

并且，隨著上述第一慣性測定部300固定于上述攝像頭部200，即使上述攝像頭部200在拍攝過程中移動，也可使上述第一慣性坐標(biāo)系與上述攝像頭坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到一定地維持。最終，可通過省略基于上述攝像頭部200的移動的上述重力加速度的坐標(biāo)系補(bǔ)正，來簡化跟蹤過程。

以上，在本發(fā)明的詳細(xì)說明中參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但只要是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員或本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員就可以理解，可在不脫離后述的專利權(quán)利要求書中所記載的本發(fā)明的思想及技術(shù)領(lǐng)域的范圍內(nèi)對本發(fā)明進(jìn)行多種修改及變更。

(附圖標(biāo)記的說明)

100：標(biāo)記 200：攝像頭部

300：第一慣性測定部 400：第二慣性測定部

500：跟蹤處理部 10：測定對象

20：放置單元