CN103649775A - 用于评估识别标记的系统、识别标记及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测并评估识别标记的技术。本发明尤其涉及一种用于检测至少一个识别标记的标识符以及位置和/或地点的系统，其包括至少一个第一光学记录设备（40），其以被布置在第一光学记录设备（40）的测量体积之内的至少一个识别标记（100）的空间位置和/或地点能够通过所述第一光学记录设备被检测的方式而被设计，以及至少一个数据处理装置（35），其至少间接连接至第一光学记录设备（40）并且接收从所述光学记录设备传送的关于检测的识别标记（100）的空间位置和/或地点的信息，其中提供至少一个第二光学记录设备（41），其以能够通过所述第二光学记录设备以空间分辨的方式扫描第一光学记录设备的测量体积的至少一部分的平面投影的方式而被设计，并且至少一个数据处理装置（35）至少间接连接至第二光学记录设备（41）并且接收从所述光学记录设备传送的关于扫描的投影的空间分辨的信息，并且变换信息对至少一个数据处理装置（35）是可用的，该变换信息允许在关于扫描的投影的空间分辨的信息中定义感兴趣区域（ROI），并且其中针对标识符信息的存在和类型来搜索ROI，以便由此确定检测的识别标记（100）的标识符。

Description

用于评估识别标记的系统、识别标记及其用途

技术领域

本发明涉及检测并评估识别标记的技术。特别地，本发明涉及一种用于检测识别标记的位置和/或地点以及标识的系统、相应识别标记以及该系统和识别标记的用途。

背景技术

特别是分别为以光学标记或标签形式的识别标记是现有技术中已知的。这样的标记或标签分别已经在生产中被广泛使用，诸如用于追踪部件和/或用于机器控制。

例如为条形码标签形式的光学标签主要被用于它们所贴附的货物的识别。这通常是通过读取该标签来实现的，其中由于之前存储在外部系统中的映射，所读取的信息允许将标签与货物唯一关联，反之亦然。

对于这些已知系统已经显示出，特别是当空间内出现多个标签时，仅读取标签信息（此后也被称作标签的标识符）有时并不是足够的。相反，还需要与标签在空间内的定位相关的信息，并且特别是标签的空间定位与其所承载的信息（标识符）的具体映射。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于检测并评估识别标记的系统，其至少部分地改进已知系统，并且其中特别地，除了识别标记的位置和/或地点之外，还能够检测其标识符。本发明的另一目的是提供用于这样的系统的适当的标签。

这些目的和其它目的通过一种具有权利要求1的特征的用于检测至少一个识别标记的标识符以及位置和/或地点的系统而被满足。根据本发明的系统的优选使用是权利要求19的主题。根据本发明的识别标记是权利要求21的主题。优选实施例是相应从属权利要求的主题。

由此，一种用于检测至少一个识别标记的标识符以及位置和/或地点的系统，包括至少一个第一光学记录设备，其被调适为使得通过所述第一光学记录设备，能够检测被布置在第一光学记录设备的测量体积内的至少一个识别标记的空间位置和/或地点，并且至少一个数据处理装置至少间接连接至第一光学记录设备并且接收从那里传送的有关检测的识别标记的空间位置和/或地点的数据。

根据本发明，该系统还包括至少一个第二光学记录设备，其被调试为使得通过所述第二光学记录设备，能够以空间分辨的方式扫描第一光学记录设备的测量体积的至少一部分的平面投影，其中至少一个数据处理装置至少间接连接至第二光学记录设备并且接收从那里传送的有关扫描的投影的空间分辨的信息。该至少一个数据处理装置具有可用的变换信息，其允许在有关扫描的投影的空间分辨的信息中定义感兴趣区域（ROI），并且其中针对标识符信息的存在和类型来搜索该ROI，以便由此确定检测的识别标记的标识符。

优选地，有关扫描的投影的空间分辨的信息是数字图像信息。优选地在该信息内定义至少一个区域，即ROI，随后利用诸如过滤、对比度增强、相减、求和（summation）以及/或者商形成（quotientformation）、色移、颜色分析、模式识别等适当的数字图像处理操作对其进行进一步编辑和/或处理。该编辑或处理随后分别显示ROI内是否给出了标识符信息，并且如果是这种情况，则显示其为何种标识符。

由于其应用领域，空间扫描光学记录设备通常被设计为以高准确度检测频繁包括回射部件的识别标记的空间位置。然而，识别标记的其它特征，诸如识别标记的识别特征的形状或颜色则由于这些系统的设计而能够被非常差地频繁检测，即高度不确定或者根本不确定。

目前，根据本发明的系统提供了缓解方式，因为其提供了出于通过第二光学记录设备检测识别标记的识别特征的目的而提供了一种优化的光学系统，其中根据本发明，由第一光学记录设备确定的信息，即有关识别标记的位置和/或地点的数据，被用来提高确定识别标记的标识符的第二光学记录设备的识别准确性和识别安全性。

在本发明的一个实施例中，至少一个第一光学记录设备是在红外光谱范围内操作的立体相机，并且至少一个第二光学记录设备是在可见光谱范围内操作并且优选地具有非常高分辨率的CCD或CMOS相机。

根据本发明，这么做是由于通过基于变换信息应用变换，根据本发明从第一记录设备接收的位置和/或地点信息导致地点的确定，在由第二光学记录设备记录的关于扫描的平面投影的空间分辨的信息内的该位置或该地点处，可获得该识别标记的标识符信息。在该地点的区域中，随后定义感兴趣区域（ROI），并且针对标识符信息的存在和类型而对该ROI进行分析，以便由此确定检测的识别标记的标识符。

在对有关第二光学记录设备记录的扫描的平面投影的空间分辨的信息进行处理的过程中，优选地在图像分析之前，通过数字图像处理操作执行视图域的限制，这样的图像分析完全在该视图域内执行。由于对空间分辨的信息内的ROI进行这种有关扫描的平面投影的分析“限制”，即优选地针对数字图像信息的分析限制，对该信息的数字处理中的计算工作明显减少并且同时明显提高了检测准确度和/或敏感度，特别是提高了记录速度。

在本发明的优选实施例中，数据结构被提供在连接至至少一个数据处理装置的第一存储器设备中，其至少部分地包括被第一光学记录设备的测量体积跨越的空间的虚拟表示，其中该虚拟表示包括关于至少一个识别标记的目标位置和/或地点以及至少一个相关联的标识符的信息，并且至少一个数据处理装置执行识别标记的实际位置和/或地点与识别标记在该虚拟表示内的目标位置和/或地点之间的比较，以及检测的识别标记的所确定的标识符与对应的识别标记在数据结构内存储的标识符的比较。作为比较的结果，该数据处理装置随后输出表示“匹配”或“不匹配”的信号，其表示相应比较结果。

如此设计的根据本发明的系统的优势在于，其不仅能够仅检测识别标记关于第一光学记录设备的空间位置和/或地点，而且还尤其提供了绝对确定至少一个识别标记在被第一光学设备的测量体积跨越的空间的虚拟表示中的位置和/或地点（实际位置和/或地点），并且将其与该虚拟表示内存储的相应的识别标记的位置和/或地点（目标位置和/或地点）相关。

虚拟表示内的目标位置和/或地点优选地通过在虚拟表示中连同标识符一起直接定义的位置和/或地点的一个或多个这样的定义来确定，或者通过测量具有以预定义地点和/或预定义模式向其贴附的相应识别标记的至少一个预定义物体并且记录如此确定的识别标记的位置和/或地点以及标识符及其在虚拟表示中作为目标位置和/或地点的登记而被确定。

该虚拟表示因此优选地表示了第一记录设备测量的体积的至少一部分的虚拟表示，所有检测的位置、地点和/或标识符信息都被调换至其中，并且其中能够以简单方式执行所获取数据的进一步处理。

特别优选地，该变换信息被调适为使得由于将该变换信息应用于如第一光学记录设备确定的有关识别标记的空间位置和/或地点的信息，相同识别标记的定位出现在平面投影中，其中基于该定位，在有关扫描的投影的空间分辨的信息中执行ROI的定义。

通过该变换信息，测量体积的至少一部分被准映射到后者的平面投影上，但是优选地处于第二光学记录设备的范围（domain）之中，即似乎来自其视角。例如，适当的变换信息具有矩阵的形式，可能为复杂数值矩阵，可能利用该矩阵执行检测的位置和/或地点信息的符号变换，或者可能具有多维数字编号字段的形式，其因此能够被用于数字变换—可能包括内插或外推。

作为该矩阵变换的示例，目前可以仅提及空间矢量与尺寸为m×n的适当矩阵的相乘，能够由此得出其数值指示相同识别标记在平面投影中的定位的平面矢量。

在可单独和/或附加应用的另外的实施例中具有以下现则，确定和/或校准变换信息并且可能还分别在由第一光学记录设备确定至少一个识别标记的位置和/或地点或者由第二光学记录设备确定其标识符时对其进行验证，并且将该位置和/或地点信息与关于标识符在平面投影内的定位的信息相关联。为了简化该处理，用于由执行变换信息的创建、校准或验证的用户通过至少一个数据处理装置处理的ROI被人工或半自动地确定。

出于校准的目的，还能够使用静态识别，其中该识别标记的位置和/或地点以及标识符处于虚拟表示中，该虚拟表示优选地已经在系统创建或安装期间进行了定义并且可能被标记为不可改变。

以这种方式，这是因为从与之相关联的标识符在平面投影内的定位所确定的有关静止信息标签的位置和/或地点的信息会导致相应的错误消息，所以也可能进行连续的重新校准或者至少进行持久性控制，这使得初始或后续校准仍然是可靠正确的。为此有利的是，还在虚拟表示的数据结构中存储（多个）识别标记的相应标识符信息的定位信息，其可能被标记为不可改变。

在特别优选的实施例中，至少一个数据处理装置是移动的，并且特别是便携式数据处理装置，优选地是便携式计算机（膝上型计算机）、平板计算机、智能设备等。这允许利用根据本发明的系统轻易进行工作，特别是在进行或能够进行识别标记的重新定位的应用之中，直至数据处理装置输出实际位置和/或地点与目标位置和/或地点之间“匹配”的比较结果。

在本发明特别优选的实施例中，第一数据处理装置包括多个交互数据处理装置，其中优选地通过光学、无线电或无线数据连接来实现多个数据处理装置之间的数据通信。其中，静态数据处理装置与移动数据处理装置的交互会是特别有利的，尤其是在有大量数据要被处理并存储在数据处理环境之中时，并且因此由于便携式数据处理装置在计算功率和/或存储容量方面的能力有限，所以处理中性能恐怕有所损失。在这种情况下，移动数据处理装置至少部分能够是用于静止数据处理期间的一种输入/输出单元。

此外，在其间进行数据通信的若干数据处理装置的协同交互显然也能够被用于其中在与比较输出完全不同之处根据本发明进行实际位置和/或地点以及标识符的应用，其中，就此而言各处的距离是无关的，因为在测量实际空间中的识别标记并且将测量数值传送至虚拟空间之后，任何进一步的处理都仅能够在虚拟空间中进行，其中该处理可以基于已知的数据传输方法和器件在任意地方执行。例如，这样的反馈可以针对个人或物体的重新定位而进行，或者可以针对控制遥控移动而进行。

在本发明的优选实施例中，至少一个数据处理装置或者与之连接的数据处理装置包括显示设备，其输出至少一个识别标记的实际位置和/或地点的图形表示、至少一个识别标记的目标位置和/或地点和/或虚拟表示。

优选地，该显示设备被安装为适宜用户观看，诸如安装在房间墙壁上，和/或由移动数据处理装置的显示设备来进行显示。针对其可替换地或除此之外，能够提供通过视频或激光投影来进行显示，其中例如，识别标记的实际位置和/或地点由物体或人体的选择性照明来指示。针对之前显示设备进一步可替换地或除此之外，能够提供用户便携式显示设备，其例如以一副眼镜的形式进行安装，其执行到用户视网膜上的显示图像投影。

实际和/或目标位置和/或地点的图形输出以及可能地虚拟表示的图形输出例如允许向系统的用户进行呈现而必须以何种程度和何种方式来执行识别标记的重新定位和/或重新布置，以便数据处理装置输出“匹配”作为该高频收发器的实际位置和/或地点与目标位置和/或地点之间的比较结果。

在本发明的优选实施例中，在数据处理装置针对另外的处理输出表示“不匹配”的信号作为至少一个识别标记的目标位置和/或地点和实际位置和/或地点的比较结果的情况下，在至少一个识别标记的实际位置和/或地点与目标位置和/或地点之间的虚拟表示中形成位移矢量，并且优选地通过显示设备连同该虚拟表示一起进行显示。以这种方式，系统用户特别易于检测到能够通过何种重新布置或位移而使得所有实际位置和/或地点在定位所需的精度之内与优选地多个识别标记的相应目标位置和/或地点相匹配。分别在位移或重新布置之后或其间，识别标记的位置和/或地点以及可能地针对用户的表示然后被调适，以便接收到针对分别执行的位移或重新布置的适当响应。

特别优选地，可能连续确定的位移矢量还用作用于控制至少一个致动器部件的基础，以便自动且在没有用户的任何人为介入的情况下将至少一个识别标记置于目标位置和/或地点。这可能依据个人识别标记所要求的定位精度来进行，特别是在以多种自由度的情况下使用若干识别标记时。以这种方式，利用根据本发明的系统，不仅可能获得用于对至少一个识别标记进行重新布置和/或重新定位的控制功能，而且除此之外，能够分别实现至少一个识别标记的位置和/或地点的自动生成或校正。

在一个且相同的应用情形的情况下，以这种方式还可能连续“通过”至少一个识别标记的多个目标位置和/或地点，其中当数据处理装置每次在至少一个识别标记的目标和实际位置和/或地点之间输出“匹配”时，该识别标记的新的（或下一个）目标位置和/或地点就位于虚拟表示之中，基于此而确定位移矢量。该位移矢量因此能够作为用于至少一个致动器部件对至少一个识别标记的自动布置进行控制的基础。以这种方式，有时能够“扫除”识别标记的非常复杂的轨线，这显然还意味着相应识别标记或标签布置于其上的物体基本上沿着相同的轨线进行引导。

在本发明另外的优选实施例中，比较结果的图形输出出现在一个或多个显示设备上，其形式例如为通过当数据处理装置输出表示“匹配”或“不匹配”的信号作为比较结果时分别输出诸如“OK”或“FAIL”之类的文本结果消息而至少部分以诸如绿色字段或红色字段的颜色编码图像输出的形式输出比较结果。特别优选地，以这种方式，能够将具有个人或全部识别标记的目标与实际位置和/或地点的匹配相关的简单且可视觉检测的信息集成到图形显示中，其中例如识别标记的目标与实际位置和/或地点被显示为图形呈现的虚拟表示内的点，其中针对“匹配”的点以绿色标记而针对“不匹配”的点则以红色标记。这在至少一个识别标记的实际位置和/或地点不同于目标位置和/或地点时以可视觉检测的快速且可靠的方式显示给用户。

除了比较结果的图形输出之外或者作为其替代，还能够进行语音输出并且优选地释放或锁定至少一个互锁，优选地为至少一个软件互锁，通过该互锁可能能够触发和/或控制其它处理。例如，根据本发明的系统能够被安装而使得仅在某些预定或全部的识别标记的目标位置和/或地点与实际位置和/或地点匹配之后才致动导通用于其它系统或设备的电源的中继。以这种方式，能够针对各种应用而确保在一些或全部识别标记没有适当定位和/或重新定位的情况下并不执行进一步的处理，这是由于不正确的定位可能承担导致损坏和/或危险的后果。这样的应用以下在详细描述的上下文中通过示例进一步进行讨论。

此外，通过与识别标记相关联的标识符信息，还能够确保没有不同识别标记的冲突，因此不正确地显示“匹配”或者甚至释放互锁。

在本发明的一个实施例中，该虚拟表示包括有关至少一个识别标记的位置和/或地点匹配的所要求的准确度的信息，其中特别地，有关识别标记的目标位置和/或地点与实际位置和/或地点之间的位置和/或地点匹配的所要求的准确度的相应信息结合优选地在虚拟表示中具有分别预定的标识符的至少一个识别标记的目标位置和/或地点进行输送，可替换地，与识别标记的目标位置和/或地点与实际位置和/或地点之间的位置和/或地点匹配的所要求的准确度相关的信息能够独立于虚拟表示进行存储，其中利用识别标记相应的优选为唯一的标识符，能够建立识别标记的目标位置和/或地点与实际位置和/或地点之间的位置和/或地点匹配的所要求的准确度匹配的“匹配准确度”与虚拟表示的相应识别标记的位移分配。

优选地，如果至少一个识别标记的实际位置和/或地点在所指定的要求的准确度内与其在虚拟表示中的目标位置和/或地点相匹配，则作为至少一个识别标记的目标位置和/或地点与实际位置和/或地点的比较结果，数据处理装置输出表示“匹配”或“不匹配”的信号以用于进一步处理。以这种方式，分别表示“匹配”或“不匹配”的信号因此在本发明的实施例中如以上所描述的那样被处理，而且还如以下进一步描述的那样被处理，特别地，如果系统在针对一个或多个识别标记所定义的“匹配准确度”内检测到“匹配”，则可以进行这样的匹配的图形输出、互锁的释放等。

以这样的方式，可能针对不同识别标记执行一种位置和/或地点匹配的准确度的不同权重，以使得例如对于多个识别标记而言，识别标记的目标位置和/或地点与实际位置和/或地点的匹配必须特别精确，而对于其它识别标记而言，较不准确的位置和/或地点匹配就足矣。因此，根据本发明，可能针对系统的相应应用而对识别标记的整体布置的“匹配准确度”进行定制。

在本发明特别优选的实施例中，至少一个数据处理装置和/或与之连接的诸如移动数据处理装置的另外数据处理装置包括至少一个外部和/或集成图像记录设备。该内部或外部图像记录设备优选地也是CCD或CMOS相机，并且优选地是视频相机或高分辨率视频相机。

在本发明的一个实施例中，该外部和/或集成图像记录设备是第二光学记录设备，其中在这种情况下，该变换信息分别取决于图像记录设备的位置和/或地点或者方位。特别优选地，该变换信息分别根据图像记录设备的位置和/或地点或者方位进行进一步变换，以便因此将分别正确匹配至图像记录设备的具体位置和/或地点的变换信息应用于第一光学记录设备确定的位置和/或地点信息，由此使得能够根据图像记录设备“看待”第一光学记录设备的测量体积的方位和距离–并且因此还根据分别如何对该图像记录设备或第二光学记录设备的扫描平面中的平面平行投影进行配置–而在关于扫描的投影的空间分辨的信息中正确定义感兴趣区域（ROI）。

例如，移动数据处理装置自身能够执行位置和/或地点的确定和/或改变，在一个实施例中，其由在移动数据处理装置中提供的传感器进行测量。在另外的实施例中，位置和/或地点确定和/或改变能够由移动数据处理装置和对位置和/或地点的外部测量进行确定并且将其传送至那里。

在特别优选的实施例中，图像记录设备在虚拟表示和/或系统的应用程序的创建和/或处理期间例如出于引导和/或控制的目的被用来记录图像。优选地还设想到将由图像记录设备记录的图像显示在第一和/或另外的数据处理装置的（多个）显示设备上。

更优选地，由外部和/或集成图像记录设备记录的至少一个图像连同虚拟表示一起或者与虚拟表示相结合地存储在存储器设备中，优选地在后者的生成期间。结合显示该虚拟表示，所记录的图像能够随后被显示在至少一个显示设备上，从而组件、个人和/或其它物体的可能布置偏差能够轻易地被视觉感知并校正。

优选地，由图像记录设备记录的至少一个图像在被存储之前经过图像处理，特别是经过对比度增强、分割、边缘检测、相减等，其中能够增强虚拟表示创建期间可能存在的记录情形中的轮廓，由此实现表现期间的视觉感知的改进。

特别优选地，由记录设备记录和/或存储的图像连同实际位置和/或地点、目标位置和/或地点以及/或者虚拟表示一起显示。例如，这能够通过显示一种所谓的“增强现实”来实现，其中由图像记录设备直播记录的视频图像被叠加以指示识别标记的目标位置和/或地点和/或实际位置和/或地点以及/或者虚拟表示的图形部件。

在本发明的该实施例中，特别是在至少一个第一数据处理装置是包括集成图像记录设备的移动数据处理装置时，根据本发明的系统的性能取决于其自身（come into its own）。通过检测移动数据处理装置的位置和/或地点，能够相对于测量体积以及虚拟表示和分别存储的至少一个识别标记的目标位置和/或地点而确定相机角度，并且以正确的位置和视角被叠加到由图像记录设备记录的视频图像中。同样，由系统测量的至少一个识别标记的实际位置和/或地点能够被检测并以正确的的位置和/或地点以及视角被叠加到由图像记录设备记录的视频图像上，并且此外还有以信号发送“匹配”或“不匹配”的图形或文本标记。

移动数据处理装置的任意移动进而被系统检测并且导致叠加图像的重新计算，从而在相对于移动数据处理装置在视频图像之内或之上的新的位置的方位和视角方面再次具有虚拟表示的正确显示。表示的这种重新计算或校正优选地直播地执行，以使得用户在观看显示设备时始终接收到分别对其（通过视频相机）所选择的视频图像的视角进行补足的可容易理解且完整的信息。

然而，虽然这集中于使得由图像记录设备记录并存储的图像被叠加在直播图像上，优选地被叠加在与位置和/或地点或者“匹配”或“不匹配”相关的其它信息旁，但是利用静止布置的图像记录设备也能够获得类似的功能，从而操作人员接收到其在创建虚拟表示时如何能够再次再现所记录的情形，这优选地是通过以下来实现的，其中通过录制图像的叠加进行粗糙布置并且随后通过重新定位和设置而进行精细调节，直至系统针对所有识别标记都输出表示“匹配”的信号并且在可应用的情况下释放互锁。

在特别优选的实施例中，目标位置和/或地点和/或实际位置和/或地点以及虚拟表示以及还可能的“匹配”或“不匹配”的图形表示分别各自优选地为按照图像录制设备的视角的三维信息（3D信息），在移动数据处理装置的情况下，这能够通过其位置和/或地点来确定，作为投影而被显示到至少一个数据处理装置的显示设备的显示区域中以便因此经由显示设备向显示设备的观看者提供表示，其显示了准确透视绘制并空间正确的情形。这种在观察显示设备观看者的视角的同时将3D信息在显示区域中进行的投影例如是通过射线追踪技术而已知的，并且以可能针对应用情形进行调适的方式而能够被用于本发明。

这种所有3D信息在具有同时叠加的由图像记录设备记录的直播图像的显示区域中的投影允许根据本发明的系统的用户对所录制的情形进行准确视觉感知和失真，然而，其同时能够通过识别标记的目标位置和/或地点的虚拟表示以及在其中所建立的定义而以自动且高度准确的方式得到验证。

根据本发明的系统在各种应用中得以使用，特别是在需要定位物体和/或人的准确再现的那些应用中得以使用。特别地，根据本发明的系统在控制多个识别标记在虚拟表示内相对于彼此的定位和/或绝对的定位时得以使用，其中识别标记特别地被布置在一个或多个物体和/或人上。特别优选地，根据本发明的系统被用于在失去关于虚拟表示的相对于彼此的位置和/或绝对的位置之后，再现识别标记的布置，特别是用于重新定位人和/或相对于人的物体。

根据本发明的识别标记以及在其有利地随根据本发明的系统使用时，包括柔性衬底，其优选地由生物兼容塑料制成。此外，根据本发明，该识别标记的衬底优选地由发泡或挤压的生物兼容塑料制成。优选为二维的衬底的优选长度和宽度处于数厘米和数分米的范围内，优选厚度处于数毫米和微米的范围内。

根据本发明的识别标记包括光学回射部件，其优选地布置在衬底表面并且形状优选为圆形、三角形或矩形，但是也可以具有任意其它几何形状。该回射部件优选地被优化以在近红外和/或红外光谱的范围中使用。

根据本发明，根据本发明的识别标记还包括布置在衬底表面上的光学信号调制部件。该回射部件和信号调制部件优选地位于衬底的相同表面上。该信号调制部件优选地被优化以便在可见光谱中使用并且优选地以圆形、线性或环形、三角形、四边形或多边形的连续或非连续的和/或单色或多色的方式来实现。该信号调制部件尤其被配置为使得对处于相应波长的入射信号或出射信号进行最为有效且可清楚测量的调制。

在根据本发明的识别标记的优选实施例中，该识别标记在与回射和信号调制表面相对的表面上包括粘合剂并且优选地用其涂覆。优选地，该粘合剂也是生物兼容的并且尤其适于在数天或数周的延长时间段内保留在人体皮肤上。

在根据本发明的识别标记的一个实施例中，该信号调制部件被设计为使得其调制和/或衍射入射光学信号或入射光学辐射。因此被调制的光学信号进而能够被配备的用于记录这样的光学信号的光学记录设备检测。因此，这是入射光学信号的光学调制的一种被动变化形式。

在根据本发明的识别标记的另外一个实施例中，信号调制部件被设计为使得其发射经调制的光学辐射。因此经调制的光学信号随后同样能够被配备的用于记录这样的经调制的光学辐射的光学记录设备检测。因此，这是发射的光学信号的光学调制的一种主动变化形式。这样的信号调制部件例如可以是发光二极管，并且优选地是应用于识别标记的表面的平面区域的有机发光二极管。

优选地，本发明的识别标记还包括具有天线的电路，该天线使得能够对电路的存储器进行无线读出。这样的电路在现有技术中是已知的并且在所谓的RFID（射频识别）标签中使用。通过将光学和可RF扫描的标识符在这些识别标记中进行组合，还可能执行识别标记另外的识别和/或分组并且在位于第一光学记录设备的测量体积之外的特定识别标记中进行检测。例如，在这样的情况下，能够像数据处理装置的显示设备输出相应通知。

在以下详细描述的上下文中，将仅对本发明的特定使用轻型进行详细解释。个人实施例的这些描述并非明确意在对以上已经给出并且因此对于本领域技术人员而言显而易见的本发明的非常一般的教导进行限制。

附图说明

本发明的特征和优势还至少部分来自于以下结合附图和权利要求对本发明的各个实施例所进行的详细描述。

图1示出了以应用的第一通用情形的本发明的第一实施例的图示。

图2示出了根据图1的第一数据处理装置的显示设备的显示的图示。

图3示出了根据本发明的识别标记的图示。

图4示出了处于另外的应用情形的本发明的另外的实施例的图示。

具体实施方式

图1在应用的第一通用情形中通过示例示出了本发明的第一实施例的图示。在（实际）空间10中布置有物体20，在图1的示例中，这是位于其相对角落的两个点，它们被提供以识别标记100b、100c。在该示例中，这些是被动变化形式的识别标记100，它们例如被设计为是自行粘贴的，这使得可能进行容易的附接。该实施例中的所有识别标记包括不同颜色的分段环形式的个人标识符120（还参见图3b），其贴在回射体110周围从而不可能有任何的识别标记混淆。

在空间10内，安装有立体相机40形式的第一光学记录设备，其测量体积覆盖了空间10的绝大部分。立体相机40利用诸如红外、WLAN等的适当通信连接而连接至数据处理装置35，以使得数据处理装置35能够从立体相机40接收应用于识别标记100b、100c上的回射体110的位置和/或地点信息。数据处理装置35包括图形显示设备37，视觉信息利用其而得以被呈现给用户。优选地，数据处理器器件35是移动类型，例如是平板计算机。

在所示出的实施例中，识别标记100b、100c以它们利用回射体110将立体相机40上所安装的红外光源所发射的光线反射回立体相机40的方向的方式来实现。以这种方式，立体相机40能够以已知的方式来实现精确定位并且还可能确定识别标记100b、100c的位置。有关识别标记100b、100c的位置和/或地点的信息被传送至数据处理装置35。

除了立体相机40之外，以高分辨率CCD视频相机的形式提供第二光学记录设备，其通过上游光学器件而将平面投影映射在立体相机的基本上整个测量体积的CCD上。该CCD视频相机因此检测到视频标记上提供的个人标识符，其中该标识符信息可在记录或扫描的图像信息的位置处获得，其尤其取决于识别标记在空间中的位置，特别是距CCD视频相机的距离。

由CCD元件记录的图像信息也被传送至数据处理装置35。基于数据处理装置中存储的变换信息，随后使用平面投影中的变换信息而基于立体相机确定的位置信息分别确定标识符信息的位置或定位，并且因此还确定图像信息的位置或定位。随后针对标识符信息的存在而搜索图像信息的该区域并且确定所识别的标识符。

随后，执行由立体相机确定的位置和/或地点信息以及使用来自图像信息的变换信息而基于此确定的标识符信息与这这种情形的虚拟表示中所提供的相应“虚拟”识别标记的目标位置和/或地点的比较，其中还执行虚拟表示中存储的标识符与所确定的标识符的匹配，并且随后，如果检测到所有参数都匹配，则输出表示“匹配”的信号。优选地以相同方式针对所有所记录的识别标记进行该信息比较。

现在将参考图2对目前所示出的本发明实施例的应用情形和功能进行描述，并且在有必要的情况下参考图1。图2至少部分示出了在移动数据处理装置35的图形显示设备37上所显示的图像。在此，所显示的图像表示该情形的虚拟表示，其中空间10v对应于实际空间10而示意性物体20v对应于实际物体20。

由移动数据处理装置35的显示器件显示的虚拟表示还示出了识别标记100b、100c在虚拟表示内的实际位置和/或地点100b_IST和100c_IST，它们在这里被示为实心点，由系统基于对立体相机40的位置和/或地点的确定所确定。此外，图示了存储器设备内存储或者关于虚拟表示存储的相应识别标记100b、100c的目标位置和/或地点100b_SOLL和100c_SOLL，它们目前为透明圆形。

如所看到的，在两个标记100b和100c的实际位置100b_IST、100c_IST与它们的目标位置100b_SOLL、100c_SOLL之间没有匹配，这通过文本“FAIL”200b、200c显示。作为结果，显示设备的观看者因此能够在该实施例中直接识别出物体20相对于其来自于目标位置和/或地点100b_SOLL、100c_SOLL的目标位置的位置被不正确放置，并且能够基于显示设备的表示长时间分别执行物体20的位移或重新定位直至针对标记200b和200c显示了“匹配”，即“OK”。

由此，由于优选地连同其位置和/或地点一起被记录并且优选地被存储在虚拟表示之内的标记100b、100d的个人标识符，排除了任何对例如标记100b和100c造成混淆的可能性，从而物体20的错误放置能够被系统检测并且显然能够在虚拟表示中示出，即使是在物体20的位置和/或地点例如由于物体的对称而在实际空间上看上去正确的情况下。

作为文本显示200a、200c的替代，还能够针对由目标位置和/或地点100b_SOLL、100c_SOLL与实际位置和/或地点100b_IST、100c_IST所构成的每个配对显示相应图标的颜色变化，以使得例如针对标记匹配的目标位置和/或地点和实际位置和/或地点的图标具有绿色，而针对不匹配的目标位置和/或地点和实际位置和/或地点的图标则具有红色。

图3a至图3c示出了根据本发明的识别标记100的实施例。据此，识别标记100包括实质上为矩形的衬底，在其所示出的上侧，安装有圆形的回射部件110。在图3a的情况下，回射部件110基本上被标识符环120同中心地包围，其中该标识符环在该实施例中根据标识符而具有不同颜色。通过标识符环120的颜色，例如，识别标记100能够被分配至多个识别标记群组之一。

图3b示出了类似于图3a的变化形式，其中标识符目前并非以标识符环的着色形式存在，而是另外地，是以进而基本上同中心地布置在回射部件110周围的圆形分段120的设计和方位而存在。通过圆形分段120及其具体设计的分配，识别标记100能够同样被分配至多个识别标记群组之一。

最后，图3c示出了识别标记100的变换形式，其中除了回射部件110之外，不同几何形状的标识符条120以不同距离进行排列。根据该实施例，该有一种选择是不同条也被不同地进行着色。此时，并不难辨识出可由大量的可能组合所实现的不同标识符的数量，其还理想地适于分别被根据本发明实现的第二记录设备记录。

现在将参考图4对本发明的应用情形的另外的实施例进行描述。这是在放射治疗领域的应用，其中患者的确切位置以及所有相关治疗参数与治疗情形的匹配都极为重要。

图4示意性示出了准备在用于离子束辐射的治疗室对患者进行的治疗。在此，患者4以平躺的方式被支撑在以全部方向在室内进行布置的治疗台面5上以及真空垫形式的特定于患者的固定器件70上，其中放射的等深点处于门架60以下并且目前处于患者头部之内。在治疗室内，第一和第二记录设备40、41在天花板定位于治疗台面5的上方。记录设备40、41被连接至优选地布置在治疗室之外的数据处理装置35。该数据处理装置包括存储器设备，其包括表示前述治疗室组件和患者的至少一部分的虚拟表示的数据结构。显示设备37还与数据处理装置35连接。

如已经数次且详细描述的，第一和第二记录设备40、41确定分布在治疗室中的识别标记100b、100c的位置和/或地点以及其标识符，并且执行与虚拟表示中随相应标识符存储的识别标记的位置和/或地点的比较。

虚拟表示的图形表示被示出为适宜在显示设备37上被操作人员所观看，其中如图4所示，还示出了识别标记100b、100c的布置以及处于真空垫70上的患者4。然而，出于清楚和简明的目的而并没有在此提到的用于辐射的诸如支撑垫、胸板等其它物体能够以相同的方式被包括在虚拟表示的检测和显示之中。

通过根据本发明的系统，已经在初步检查中例如使用在易于访问的位置具有唯一标识符的粘贴识别标记进行了标记的患者4能够被重新定位而平躺在其在初步检查/调整期间或者在之前的治疗过程期间所处的确切位置。作为初步检查的一部分，能够针对每个患者创建治疗情形的个人虚拟表示，针对该患者添加了患者上的识别标记以及真空垫70和门架60的位置和/或地点而作为具有其相应个人标识符的目标位置和/或地点。此外，在初步检查或设置期间，患者的图像由视频相机40在正确位置进行记录并且也被添加至虚拟表示。

利用有关相应患者的诸如真空垫70的所有治疗部分上的识别标记的个人标识符，能够确保错误治疗或者对治疗组件的任何混淆都被排除。此外，在患者进入房间时，该系统已经能够利用识别标记上所提供的RFID标记中存储的标识符来检测他的身份，并且能够基于此以无混淆的方式设置针对该患者的适当治疗参数，诸如门架位置、辐射剂量、光圈设置等。

此后，由操作人员使用显示设备37所显示的虚拟表示执行患者和治疗组件的重新定位，该虚拟表示包括必要识别标记的目标位置和/或地点和实际位置和/或地点并且可选地在设置期间所记录的视频图像上包括直播视频图像的叠加。此外，该系统还能够基于位移矢量来执行患者的自动重新定位，该位移矢量能够使用实际位置和目标位置来确定。一旦识别标记的所有目标位置和实际位置都“匹配”，则系统对此进行显示并且能够开始治疗。

如果系统由于检测到至少一个识别标记的目标位置和/或地点和实际位置和/或地点之间的“不匹配”而检测到患者的不正确重新定位，则该系统将不会释放用于治疗开始的互锁。同样可能的是，在治疗期间由于患者的移动而检测到至少一个识别标记的目标位置和/或地点和实际位置和/或地点之间的“不匹配”时，实现放射的立即中断，并且在继续放射之前，基于在治疗期间也能够使用实际位置和/或地点和目标位置和/或地点被持续确定的一个或多个位移矢量，执行患者的自动重新定位。

最后，还可能在治疗期间例如针对布置在患者上的识别标记而持续确定位移矢量，并且因此例如在患者呼吸所导致的胸部区域的肿瘤运动之后，利用致动器39来实现患者的自动重新定位。这将形成放射的等深点始终处于肿瘤之中的情形并且因此以对健康组织的最小损伤实现了最大的治疗成效。

而且在所图示的应用情况下，除了显示设备之外，还能够除数据处理装置35之外而使用移动数据处理装置（未示出）。移动数据处理装置从数据处理装置35接收虚拟表示以用于显示。

通过存储例如具有多个肿瘤的患者的治疗的目标位置和/或地点的多个数据记录，能够通过根据本发明的系统在单次疗程中“通过”预定轨线而为患者进行整个治疗方案的处理，从而例如在第一治疗步骤，在患者处于门架60的第一预定倾斜角度的第一位置使用第一剂量并且在第一时间段内执行第一肿瘤的放射，并且随后，能够中断放射并且将患者自动重新定位至第二位置并且将门架60的位置旋转至第二倾斜角度，随后可以利用第二剂量并且在第二时间段内进行对第二肿瘤的进一步治疗。显然也可能利用相应插入的自动“重新定位移动”进行其它治疗，其中能够基于完全唯一的治疗参数集合执行每个疗程。

以上已经总体上对本发明进行了描述并且随后参考具有其特别特征的优选实施例和情形。所描述的所有特征几乎都能够进行任意组合，其中仅可能由于相应应用情形以及与之相关的实施例而有所限制。然而，明确指出的是，如以上所描述为可能并且处于本发明范围之内的特征的任意组合也认为被明确公开而属于其中。

Claims (24)

1.一种用于检测至少一个识别标记（100）的标识符以及位置和/或地点的系统，包括：

至少一个第一光学记录设备（40），其被调适为使得通过所述第一光学记录设备，能够检测被布置在所述第一光学记录设备（40）的测量体积之内的至少一个识别标记（100）的空间位置和/或地点；

至少一个数据处理装置（35），其至少间接连接至所述第一记录设备（40）并且从其接收关于所述检测的识别标记（100）的空间位置和/或地点的信息；

其特征在于：

至少一个第二光学记录设备（41），其被调适为使得通过所述第二光学记录设备，能够以空间分辨的方式扫描所述第一光学记录设备的所述测量体积的至少一部分的平面投影；其中

所述至少一个数据处理装置（35）至少间接连接至所述第一光学记录设备（41）并且从其接收关于所述扫描的投影的空间分辨的信息；并且其中

所述至少一个数据处理装置（35）使得变换信息是可用的，所述变换信息允许在有关所述扫描的投影的所述空间分辨的信息中定义感兴趣区域（ROI），其中针对标识符信息的存在和类型来搜索所述ROI，以便由此确定所述检测的识别标记（100）的所述标识符。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于数据结构被提供在连接至所述至少一个数据处理装置（35）的第一存储器设备（36）中并且至少部分包括被所述第一光学记录设备（40）的所述测量体积跨越的所述空间的虚拟表示，其中所述虚拟表示包括关于至少一个识别标记的目标位置和/或地点（100_SOLL）以及至少一个相关联的标识符的信息；并且

所述至少一个数据处理装置（35）执行识别标记的所述实际位置和/或地点（100_IST）与识别标记在所述虚拟表示内的所述目标位置和/或地点（100_SOLL）之间的比较，以及所述检测的识别标记（100）的所确定的标识符与所述对应识别标记在所述数据结构内存储的标识符的比较；

并且作为所述比较的结果，输出表示“匹配”或“不匹配”的信号。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于至少一个第一光学记录设备（40）是在红外光谱范围内操作的立体相机，并且所述至少一个第二光学记录设备（41）是在可见光谱范围内操作的CCD或CMOS相机。

4.根据权利要求1至3之一所述的系统，其特征在于所述变换信息被调适为使得由于将所述变换信息应用于有关识别标记（100）的所述空间位置和/或地点的所述信息，相同识别标记的定位出现在所述平面投影中，其中基于所述定位，在有关所述扫描的投影的所述空间分辨的信息中执行所述ROI的定义。

5.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述至少一个数据处理装置（35）是移动的，特别是便携式数据处理装置并且优选地是便携式计算机（膝上型计算机）、平板计算机、智能设备等。

6.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述至少一个数据处理装置（35）包括多个交互数据处理装置，其中优选地通过光学、无线电或无线数据连接来实现所述多个数据处理装置之间的数据通信。

7.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述至少一个检测的识别标记（100）的所述实际位置和/或地点（100_IST）、所述对应的至少一个识别标记的所述目标位置和/或地点（100_SOLL）以及/或者所述虚拟表示经由至少间接连接至所述至少一个数据处理装置（35）的显示设备（37）而被图形化地输出。

8.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述虚拟表示包括关于所述至少一个识别标记（100）的所述位置和/或地点匹配的所要求的准确度的信息，并且特别地，与具有分别预定义的标识符的至少一个识别标记（100）的所述目标位置和/或地点（100_SOLL）有关，指定了关于在所述识别标记（100）的所述目标位置和/或地点与实际位置和/或地点之间的所述位置和/或地点匹配的所要求的准确度的所述信息。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于作为所述至少一个识别标记（100）的所述目标位置和/或地点与所述实际位置和/或地点的所述比较的结果，所述数据处理装置（35）在所述至少一个识别标记（100）的所述实际位置和/或地点（100_IST）在所指定的所述要求的准确度的范围内与在所述虚拟表示的所述相应的识别标记中其目标位置和/或地点（100_SOLL）相匹配的情况下输出表示“匹配”或“不匹配”的信号以用于进一步处理。

10.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于在所述数据处理装置（35）在作为所述至少一个识别标记（100）的所述目标位置和/或地点与所述实际位置和/或地点的所述比较的结果而输出表示“不匹配”的信号以用于进一步处理的情况下，在所述至少一个识别标记（100）的所述实际位置和/或地点与所述目标位置和/或地点之间在所述虚拟表示内形成位移矢量，并且所述位移矢量由所述数据处理装置（35）的所述显示设备（37）显示，以及/或者用作用于控制至少一个致动部件（39）以便将所述至少一个识别标记（100）引导至其目标位置和/或地点中的基础。

11.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于当所述数据处理装置（35）分别输出表示“匹配”或“不匹配”的信号作为所述比较结果时，所述比较结果通过输出分别诸如“OK”或“FAIL”之类的文本结果消息（200）、通过输出语音以及/或者通过释放或阻止至少一个互锁而至少部分以分别诸如绿色字段或绿色点或者红色字段或红色点之类的经颜色编码的视觉输出的形式输出，所述至少一个互锁优选地为至少一个软件互锁。

12.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于所述至少一个数据处理装置（35）包括至少一个外部和/或集成图像记录设备（42），其中所述图像记录设备（42）优选地包括视频相机，并且特别优选地包括高分辨率视频相机。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于所述至少一个图像记录设备（42）是所述第二光学记录设备（41）。

14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于由所述外部和/或集成图像记录设备（42）记录的至少一个图像连同所述虚拟表示一起或者与所述虚拟表示相结合地存储在所述存储器设备（36）中，其中所述图像优选地在被存储之前经过图像处理，特别是对比度增强、分割、边缘检测、相减等。

15.根据权利要求12或14所述的系统，其特征在于所述比较结果和/或所述存储图像的所述图像和/或文本输出的叠加伴随由所述图像记录设备记录的所述图像而出现，并且这一叠加的图像通过所述至少一个数据处理装置（35）的所述显示设备（37）输出。

16.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于特别是当所述第二光学记录设备（41）被集成到所述移动数据处理装置（35）中时，所述变换信息基于所述第二光学记录设备（41）相对于所述第一光学记录设备（40）的所述测量体积的位置和/或方位而被连续调适。

17.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于通过至少一旦分别通过所述第一光学记录设备或所述第二光学记录设备确定至少一个识别标记（100）的所述位置和/或地点以及所述标识符并且将所述位置和/或地点信息关联到有关所述标识符在所述平面投影内的定位的所述信息来生成和/或校准所述变换信息。

18.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于3D信息的投影出现在所述至少一个数据处理装置的所述显示设备的所述显示区域中，并且特别是在考虑所述显示设备的观看者的视角的同时，在所述至少一个数据处理装置的所述显示设备的所述显示区域中，根据射线追踪技术的诸如空间位置和/或地点信息以及有关所述虚拟表示的信息之类的3D信息的投影。

19.根据权利要求1至18之一所述的系统用于控制多个识别标记在所述虚拟表示内相对于彼此和/或绝对的定位的用途，其中所述识别标记特别地被布置在一个或多个物体和/或人之上和/或之中。

20.根据权利要求19所述的用途，其用于在失去关于所述虚拟表示的所述相对于彼此的定位和/或所述绝对的定位之后，重新建立识别标记的布置，特别是用于重新定位人和/或相对于人的物体。

21.一种识别标记（100），包括：

柔性衬底，以及

布置在所述衬底上的至少一个光学回射部件（110），

其特征在于

布置在所述衬底上的至少一个另外的光学信号调制部件（120）。

22.根据权利要求21所述的识别标记（100），其中所述衬底在与所述回射部件（110）和所述信号调制部件（120）相对的一侧上被涂覆以粘合剂。

23.根据权利要求21或22所述的识别标记（100），其中所述信号调制部件（120）调制和/或衍射入射光学信号。

24.根据权利要求21或23所述的识别标记（100），其中所述信号调制部件（120）发射经调制的光学信号。

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