会完全被丢掉！
[0028] 在此使用的手持式GIS数据采集装置应用例如还呈现出另一个问题：手持式装置 的用户有不稳定的目标。出现在视频取景器图像中的场景不是恒定的。当摄像机被摇动镜 头跨越具有周期性特征的场景（该场景会被误认为周期性信号调制）时，从信号检测视点 的情况最坏的情景发生。没有得到解决的是，这产生大的假的正信号（"大振幅的假的正相 关峰"），这些信号会使激光光斑在视频图像中的实际位置模糊不清。
[0029] 以下讨论在表1中提到的其余两个问题（"所期望的信号可能覆盖多于一个像素" 和"需要的一致结果"）连同它们各自的解决方案。
[0030] 在本文所描述的视频对准系统中，调制光信号源，例如测距仪的测定点位 用激光器。出现在视频图像中的通过来自激光器的光撞击对象所产生的光斑类 似地被调制。在此，调制信号为伪随机噪声（pseudorandomnoise，PRN)码，例如 110111000001100000110110111010。"1"意味着激光器开启；"0"意味着激光器关闭。PRN 码具有相等数目的1和0。在这一示例中，该码为30位长；之后该码无限重复。为了说明， 下文在视频对准系统的描述中使用二位码10。
[0031] 图2A示出了对于二位码10的随时间变化的激光光斑强度。如图中所示，该码在 一个周期之后重复。图2b示出了对于图2A中的码的对应的相关函数。当PRN码为1时， 该相关函数等于1，以及当PRN码为0时，该相关函数等于-1。
[0032] 在图1的GIS数据采集装置中，手持式计算机105生成PRN码，该PRN码调制激光 测距仪110中的测定点位用激光器。内部时钟为码位提供时序。尽管该计算机还从包含在 GIS装置中的数码照相机接收视频数据，但是该计算机既不触发照相机也不指定视频曝光 何时发生。
[0033] 图3示出了激光光斑和视频帧时序的示例。在该示例中，激光器与照相机之间的 相移为零：新的视频曝光与激光强度周期同时开始，并且每个周期具有偶整数个帧。图线 305示出了如图2B中的对于10码的相关函数。图线310示出了在摄像机中的单个像素处 所接收的光强度。每当接收到新的视频帧时，强度发生变化；从而图线305由一系列的水平 条组成。竖直的虚线标记新的视频帧的开始。在图3中的数字"123456"标识发生在相关 函数的一个周期期间或者等同地发生在一个激光光斑强度周期期间的六个视频帧。在激光 器开启时的单个像素强度大于在激光器关闭时的单个像素强度。因此，相关表明落在像素 上的一些光（这些光的强度绘制在图3中）来自于激光器。
[0034] 当相关函数与视频帧时序之间的相位关系如在图3中是已知的且恒定的时，相关 技术可以用来检测调制的信号。当激光光斑与视频帧之间的相位关系是未知的且可能变化 时，需要更先进的方法。
[0035] 图4示出了具有多个相关函数相移的激光光斑与视频帧时序。图4类似于图3,图 线405示出了对于10码的相关函数，以及图线410示出了在摄像机中的单个像素处所接收 的光强度。然而在图4中，激光器与照相机之间的相移不是零：新的视频曝光开始于在激光 强度周期期间的任意时刻。如在图3中，数字"123456"标识六个视频帧，但是这些帧跨越 两个激光器周期的部分。
[0036] 在图4中，相关函数405的七个副本用虚线示出。这些副本被标识为"AB⑶EFG"， 其中"A"刚好是图线405。副本"B"到副本"G"从"A"相移相继变大的量。仅竖直偏置地 示出这些副本，以帮助理解附图。每个副本为在+1与-1之间变化的函数，就像图线405 - 样。显而易见的是，相位副本"C"与单个像素视频强度信号410最紧密地对准。如下所述， 视频对准方法在相关期间保持跟踪几个相移候选者，作为处理未知相移的手段。
[0037]图5提供了像素邻域和像素排除区域的示例。栅格505表示摄像机的像素、或者 等同地表示视频图像中的像素。目标像素510为了识别而被着色成黑色。像素邻域由围绕 目标像素附近的像素的边界515来限定。在图5中，像素邻域为3X3的像素组，其中心在 目标像素上且围绕目标像素。像素邻域的规格范围通常从1X1到大致5X5。1X1像素邻 域刚好是目标像素本身。
[0038] 排除区域由围绕目标像素附近的像素的边界520来限定。在图5中，排除区域为 11X11的像素组，其中心在目标像素上且围绕目标像素。排除区域包含比邻域更多的像素。 排除区域的规格范围通常从大致5X5个像素到大致25X25个像素。下文阐述像素邻域和 排除区域的用途。
[0039] 图6为用于视频对准方法的流程图。该方法表示识别视频图像中的哪个像素最接 近于激光光斑在该图像中的位置的途径。该方法由处理器（例如计算机105中的处理器）、 信号激光器、摄像机和辅助组件来执行。
[0040] 在图6中，步骤605是根据伪随机位周期驱动信号激光器。这意味着根据PRN码 的位来调制激光束开启和关闭。该PRN码可以具有从二位（10)码到包含数百位的码的任 意长度。步骤610是从摄像机获取视频数据帧。帧为数字静态图像；连续的帧组成视频序 列。
[0041] 步骤615是针对帧中的每个像素计算像素邻域强度。如果邻域的规格为1X1个 像素，则邻域强度刚好是像素强度。可使邻域更大，以在弱信号情况期间增大增益。额外的 考虑包括使用来自仅一个视频色彩通道（例如当检测红色光斑时的红色通道）的强度或者 组合来自所有色彩通道的强度。
[0042] 在流程图中，决定620开始两个分支。如果从摄像机所接收的最近的帧为在当前 激光器周期期间出现的第一帧，则下一步骤为635。另一方面，如果最近的帧不是该周期的 第一帧，则下一步骤为625。作为示例，参照图4,帧"1"为相移候选者"A"的周期中的第二 帧。
[0043] 步骤625是针对每个相移增加对于每个像素的相关总和。相关总和由像素强度和 相关函数值的乘积形成。例如：如果特定像素的强度在某一帧期间为92 (以任意单位）且 相关函数为+1，则乘积是+92。如果同一像素的强度在下一帧期间为23且相关函数为-1， 则乘积为-23。在两个帧之后，对于该像素的相关总和为（92) + (-23) = 69。当新的视频数 据帧可用时，对于每个像素增加（即加到）相关总和。
[0044] 此外，针对多个相移候选者中的每一者，对于每个像素增加相关总和。如果视频帧 包含N个像素，且跟踪Μ个相移候选者，则在步骤625中增加NXM个相关总和。再次参照图 4,相移副本"Α"到相移副本"G"中的每一者均可以是相移候选者。因此，当视频帧" 1"数 据可用时，通过像素强度乘以相关函数值来增加对于每个像素的相关总和。对于相移"Α"、 相移"Β"和相移"C"，帧"1"所对应的相关函数是+1。对于相移"D"、相移"Ε"、相移"F"和 相移"G"，帧" 1"所对应的相关函数是-1。（在此，按照惯例，帧的开始用来标记帧时间，因 此对于相移"D"的相关函数为-1。可以代替使用不同的惯例（例如使用帧结束时间），只 要始终如一地应用该惯例。）跟踪的各种相移被称为"相移候选者"，这是由于不知道哪个 相移最紧密地对准视频帧数据的实际到达。
[0045] 在流程图中，决定630开始两个分支。如果限期结束，则下一步骤是650,限期结束 过程。另一方面，如果限期未结束，则下一步骤为610,获取另一视频数据帧。
[0046] 限期为固定数目个伪随机码周期。它可以少到两个周期。限期中的周期的数目没 有上限，但是在许多的实际场景中，限期中具有不到大约10个周期。如以下关于限期结束 过程和图7所讨论的