本发明涉及一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是由多个部件形成的布置(例如机器或由多个机器形成的布置)的部件的位置和/或取向的方法。特别地，布置可以是医疗装置(例如，用于照射患者的装置和/或用于移动治疗工具的装置)。具有至少一个可移动部件的机器的示例是坐标测量机、机器人、材料施加机(例如3-d打印机)或机床。由多个部件形成的布置、尤其是机器可以包括用于驱动至少一个可移动部件移动的驱动设备。然而，本发明还涉及一种具有至少一个部件的布置/部件，部件的移动也是或仅是可手动驱动的。特别地，本发明因此有助于确定上述类型布置之一的可移动物体的位置和/或取向。
本发明还涉及采集结构、由多个采集结构(更特别地是目标；参见下文)形成的布置以及具有该采集结构并且具有用于以光学方式对该采集结构进行采集的采集设备的布置。采集结构可以/已经连接到可移动物体，并且用于以光学方式对采集结构进行采集的采集设备可以连接到参考物体，参考物体不随可移动物体一起移动，使得可移动物体的位置和/或取向根据采集结构以及可选地至少一个另外的采集结构的位置和/或取向而产生或可以被确定。因此，可移动物体(例如，机器部件或要治疗的患者)具有至少一个采集结构，该采集结构被采集设备以光学方式采集，从而确定可移动物体的位置和/或取向。可替代地或附加地，该一个或多个采集结构可以/已经连接到不随可移动物体一起移动的参考物体(例如，不同机器部分或用于治疗患者的治疗装置)，并且采集结构可以连接至可移动物体。
因此，特别地可以确定可移动物体相对于参考物体的位置和/或取向。特别地，可以确定相对于固定坐标系或随另一个可移动部件或患者一起移动的坐标系的位置和/或取向。
背景技术：
例如从de102015205738a1中已知基于采集结构的光学采集来采集坐标测量机的可移动部分的位置和/或取向。同样，在本发明的实施例中，可移动部分的位置和/或其取向也可以用于可移动部分的移动的开环或闭环控制。
技术实现要素：
特别地，本发明包含跟踪可移动物体的移动以便确定局部移动自由度的数量。移动跟踪特别地包含重复的采集，使得位置、速度和/或取向分别可根据采集的结果、可选地考虑从较早的移动状态和/或随后的移动状态获得的采集结果而确定。采集可以特别地包括例如通过一个或多个数码相机来记录至少一个采集结构的一个或多个图像。
要采集的移动自由度的数量或被采集的移动自由度的数量、以及因此还有相对于其应确立或确立的位置和/或取向的坐标轴线和/或旋转轴线可以具有不同的大小。举例来说，可以相对于移动轴线或坐标轴线中的一条、两条或三条线性轴线来确定位置。作为替代方案或附加于此，可以相对于一条、两条或三条旋转轴线来确定取向和/或将取向确定为二维或三维坐标系中的取向向量。
在特定配置中，多个采集结构形成由多个采集结构形成的布置，其中，为了确定可移动物体的位置和/或取向，以光学方式对多个采集结构进行采集。在该过程中，一个或多个采集结构可以可选地被同一采集单元(例如，数码相机)采集。由彼此直接(即，不仅仅经由可移动物体或参考物体)连接的采集结构形成的布置也被称为标记物或目标。
在本说明书中，采集设备被理解为是指具有至少一个采集单元的设备。因此，采集设备可以包括例如单个采集单元，例如数码相机。可替代地，采集设备可以包括由多个采集单元(例如，数码相机)形成的布置。这里，一个或多个采集单元可以可选地直接相互连接。然而，至少两个采集单元也可以例如经由由多个物体形成的布置的不同物体之间的连接元件彼此仅间接地相互连接。
光学采集被理解为是指采集电磁辐射，所述电磁辐射特别地对应于采集结构的移动状态。区域性采集结构(即沿区域、特别是表面延伸的采集结构)本身是已知的。在区域性采集结构的情况下，只有二维外观对其采集和评估很重要。举例来说，这种区域性采集结构可以被实现为二维灰度值分布或二元分布。特别地，二元分布具有黑暗区域和明亮区域，例如，黑色区域和白色区域。示例包括一维条形码和二维矩阵码。例如可以将区域性采集结构、特别是二维采集结构打印到表面上(例如通过喷墨打印)、刻蚀到表面中和/或通过部分材料去除以任何其他方式引入表面中和/或通过材料施加而施加到表面中。换言之，可以以产生区域性采集结构的方式来构造表面。在引入和/或施加期间，例如可以产生具有不同光学特性的连续层，和/或可以仅在表面的多个部分中去除和/或施加材料。
可以针对其相应的应用对采集结构进行优化。举例来说，它们可以包含代码和/或可以与代码组合以便使这些采集结构与其他采集结构区分开。采集结构以及可选地标记物也应该被优化，以用于确定可移动部件的位置和/或取向以及用于比如确定移动速度等特定应用。
特别地，本发明包含跟踪可移动物体的移动，以便确定(一个或多个)局部移动自由度的数量。特别地，移动跟踪包含对该采集结构或多个采集结构的重复采集，使得分别可以根据采集的结果、可选地考虑从较早移动状态和/或稍后的移动状态获得的采集结果来确定可移动部分的位置、速度(特别是仅其大小或可替代地还有其方向)、加速度(特别是仅其大小或可替代地还有其方向)和/或取向。采集可以特别地包括(并且不仅限于移动跟踪)例如通过一个或多个数码相机记录采集结构的一个或多个图像。
一般而言，可以通过评估采集信息项(即，在采集过程期间获得的信息项)来关于可移动部分的多个空间移动自由度确定移动状态，特别是当前位置、当前取向、当前速度和/或当前加速度。
特别地，可移动物体可以是用于确定工件的坐标的工具(例如触觉探针或传感器，非触觉的、特别是光学的传感器)、用于加工工件的加工工具(例如，机械加工工具、光学加工工具、化学加工工具或其他加工工具)、用于向工件添加材料的工具或用于手术的医疗仪器。然而，其也可以是例如显微镜。举例来说，其可以是手术显微镜，或者更一般地说，是诊断工具或仪器。与特定应用无关，目的通常是根据采集来首先确定(多个)采集结构的位置和/或取向，因此间接地确定可移动部分(例如，工具)的位置和/或取向。特别地，还可以通过随时间推移对所确定的加速度进行积分来确定速度，和/或通过随时间推移对速度进行积分来确定物体的位置。
要采集的移动自由度的数量或被采集的移动自由度的数量、以及因此还有相对于其应确立或确立的位置和/或取向的坐标轴线和/或旋转轴线可以具有不同的大小。举例来说，可以相对于移动轴线或坐标轴线中的一条、两条或三条线性轴线来确定位置。作为替代方案或附加于此，可以相对于一条、两条或三条旋转轴线来确定取向和/或将取向确定为二维或三维坐标系中的取向向量。
如果在至少一个图像、特别是数字图像中采集了(多个)采集结构，则在评估采集信息项时可以采取本身已知的图像处理方法。通常，确定实际观察下的物体(例如，工具)的位置和/或取向要求能够唯一地识别物体或与其连接的物体(例如，连接的物品)或这两个物体的组合。因此，识别必须是可靠的，并且在大多数情况下，快速实施识别是有利的。如果应当同时观察多个物体，特别是如果要跟踪其移动，则物品还必须是唯一可识别的，或者至少是彼此可区分的。
例如，已知使用与要观察的实际物体组合并紧固在其上的采集结构或标记物。采集结构或标记物可以如下方式被配置，即它们能够以可靠且可区分的方式被快速采集。可区分性不仅涉及不同的可移动物体，而且还涉及与其周围环境及其背景可区分开的单个或每个单独的可移动物体。这也可以通过适当设计的采集结构、由多个采集结构或标记物形成的布置来确保。
特别是当基于所谓的移动跟踪控制移动过程(即，例如使用根据采集信息项确定的位置和/或取向作为控制的基础)时，对采集信息项的采集以及评估也应该是稳健的，即，不容易发生错误。错误可能导致测量结果错误、工件加工不正确、工件的生产不正确以及物体之间碰撞。在医学治疗中，如果采集错误，则可能出现对应的检查错误和治疗错误。例如，这在检查或治疗至少部分地由机器人进行时适用。
前面和下面的描述还特别地涉及本发明及其配置。
如果采集信息项是二维信息项，例如数码相机图像的情况，则可以提到垂直于采集信息项的二维区域延伸的观看方向，特别是相机的光轴。取向不等于观看方向的区域性采集结构可以被认为绕垂直于观看方向延伸的旋转轴线旋转。这里出现的问题是，如果采集结构从观看方向绕前述旋转轴线沿一个旋转方向或相反的旋转方向旋转，则采集结构的外观会发生相同的畸变或变形。在没有附加信息项情况下，无法确定采集结构所具有的两个可能的取向中的哪一个。在这方面，单个图像、或更一般地说单独局部二维采集信息项是不足的。
为了确定可移动物体的位置和/或取向而对采集结构进行光学采集有利地通过成像方法进行；即，至少关于一个方向方面以空间分辨的方式实施采集。与仅通过点状方式(例如借助于激光)来跟踪物体的方法、甚至光学方法相比较，简化了实现方式并且可以更简单地找回在移动跟踪期间中丢失的物体。然而，当处理图像信息时，数据量增加。采集二维图像的常规数码相机具有例如1024或2048个图像行和图像列，使得必须处理对应多的具有兆字节数量级的数据量的像素以便确定可移动物体的位置和/或取向。
为了能够根据光学采集的图像数据至少快速地确定可移动物体的位置并且因此通过重复的采集和评估能够获得在时间上高分辨的移动跟踪，如本发明的实施例那样，期望一种用于确定可移动物体的位置和/或取向的方法、对应的布置、采集结构或由多个采集结构形成的布置、和/或用于产生采集结构或由多个采集结构形成的布置的方法，其有助于关于可移动物体的位置和/或取向方面来快速采集和评估所采集的信息项。特别地，在可购买到的相机像素数为1024×1024或2048×2048的情况下，工业上适合的计算机或计算机系统应能够以1khz或甚至更大的数量级的重复率连续地确定可移动物体的位置和/或取向。
us2012/0267802a1描述了一种衬底和一种用于确定光刻法系统中的位置的方法。具有由多个结构形成的布置的至少部分反射的位置标记物可以存在于衬底上。这些结构的反射系数沿着位置标记物的纵向方向变化。衬底可以包括晶圆，因此位置标记物形成在晶圆上。可以借助于入射在衬底上的光束来测量位置，并且测量反射光束的能量。这些结构可以是大体矩形的结构，其彼此间隔开并且以使得光束的反射强度取决于入射光束的位置的方式被布置。
在下面的描述中提出了能够实现这些目的中的至少一些目的的各种措施。这些措施可以单独实现，也可以彼此任意组合实现。在此，术语“措施”特别地包括用于确定可移动物体的位置和/或取向的方法的配置、用于确定位置和/或取向的布置、采集结构或由多个采集结构形成的布置、用于产生采集结构或由多个采集结构形成的布置的方法和/或其任何组合。这特别适用于下述措施中的第一措施和第三措施。关于下述措施中的第二措施，术语“措施”特别地包括一种用于确定可移动物体的位置和/或取向的方法以及一种用于执行该方法的对应布置、以及可选地还有一种用于产生该布置的方法。
关于第一措施，提出使用用于光学采集的采集结构，其中，采集结构具有特定特征，这些特征允许快速地评估从对采集结构进行采集而获得的采集信息。
采集结构具有沿采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线。光学特性尤其可以分别是关于在至少一个波长范围内和/或对于至少一个离散波长的电磁辐射的发射、反射和/或吸收的发射率、反射率和/或吸收率。在许多情况下，特别是在借助于数码相机记录采集结构的图像时，光学特性的分布曲线的特征是在所发射和/或反射的电磁辐射的至少一个波长范围内和/或至少一个波长处电磁辐射的辐射通量密度的局部分布。辐射通量密度分布由采集设备(例如，由数码相机的传感器元件)采集。在这种情况下，由于传感器元件的光谱灵敏度并非在所有波长上是恒定的，因此可以对由采集设备接收的局部分布进行加权。
在此，光学特性的分布曲线至少沿着表面方向以如下方式变化，即光学特性可以根据指定映射由对应的数值来表示。光学特性至少沿表面方向以如下方式变化，即在这些数值的对应级数在这些数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值。数值的级数可解释为位置的第一数学函数。这里，采集结构附加地包括另一特征，该特征显著有助于采集信息项能够快速地被评估：在具有至少三个局部最大值的局部区域内，第二数学函数具有绝对最大值或绝对最小值，该第二数学函数的函数值包括多个或所有局部最大值。作为替代方案或附加于此，绝对最大值或绝对最小值位于具有至少三个局部最小值的局部区域内，这些局部最小值与总体上的多个或所有局部最小值一样，是该位置的第三数学函数的值。
在所考虑的表面方向上或沿着所考虑的表面方向的光学特性的分布曲线的这种设计有助于通过频率分析(例如，傅立叶分析)来确定采集结构的位置。首先，存在多个局部最大值和局部最小值，并且与最大值和最小值的距离相对应的频率在频域中特别明显，因此，频谱具有对应的特征表现。其次，由于第二数学函数的绝对最大值或绝对最小值和/或由于第三数学函数的绝对最大值，在空间域中(沿着所考虑的表面方向延伸)存在通过频率分析可识别的唯一定义的位置。通过在空间域中移位唯一定义的位置，该位置对应于由于采集结构与采集设备之间的相对移动而引起的采集结构沿所考虑的表面方向的位移，从而频谱发生变化。
频率分析特别地可以借助于第一数学函数或根据所采集的信息项确定的对应数学函数从空间域到频域的变换来进行。位置相关数学函数从空间域到频域的变换优选地被实施为傅立叶变换，例如离散傅立叶变换(dft)、快速傅立叶变换(fft)或离散时间信号的傅立叶变换(dtft-离散时间傅立叶变换)。在dtft的情况下，将其应用于离散位置分布曲线，这类似于在数学中更常见的应用-其中将离散时间信号变换为频域。在dtft的情况下，变换会产生连续的频谱。
这三种类型的数字傅立叶变换特别地可使用快速算法，这些算法特别地还可以通过为此目的专门配置的数据处理器来执行。因此，到频域的这些和其他数字变换可以处理采集结构或由多个这种采集结构形成的布置的采集信息，所述采集信息由至少一个数码相机生成。如果在可移动物体的移动期间和/或之后，采集结构位于不同的位置，则可以通过对采集结构或由多个采集结构形成的布置的重复采集来快速确定相应的位置。
通常，即使在实函数的情况下(如第一数学函数的情况)，变换为频域的函数也是具有复数值的函数，即，存在具有实函数值的函数和具有虚函数值的函数。如仍将基于附图在示例性实施例的描述中更加详细地描述的那样，复数值的相特别地包含关于唯一定义的位置在空间域中的相对位置的信息，第二数学函数的极值和/或第三数学函数的极值位于该相对位置。复数值的相也可以被视为复数的虚部与实部之间的角度，该角度存在于二维笛卡尔坐标系中的相应数的图形表示中。当此描述涉及复数值的相时，这也可以替代地形成和/或考虑复数值的相应实部和虚部的任何其他关系。
优选的是，第一数学函数以及因此(除了对采集结构进行成像时的非线性畸变效应之外)根据采集信息项确定的对应数学函数也是在所观察的表面方向上关于空间域中的唯一定义的位置对称的函数。对称函数应被理解为是指在相反方向上距对称点相同距离的函数点处，函数值具有相等的大小，即，光学特性具有相同的值。这必须仅在存在函数值的程度上被满足。因此，例如，如果函数值在一个方向上与对称点相距很大距离，因为采集结构相应地延伸得很远，则函数值也不需要在相反方向上也存在。换言之，对称点不需要位于采集结构的中心，即使这是优选的。
如还将在附图的描述中更详细地描述的，在对称函数的情况下，特别地可以通过以下方式容易地确定关于在空间域中唯一定义的位置的相对位置的信息：形成函数arg(x(ω))的一阶导数，并输出结果作为该位置的位置和因此采集结构的位置。这里，函数arg表示相，x表示变换为频域的函数，并且ω表示频率。然而，实际上优选的是，不明确地形成函数arg(x(ω))，而是根据变换为频域的函数直接从对应的中间结果中形成例如一阶导数，其中，还可以同时考虑至少一个更高阶导数。
因此，结果是连接到采集结构或连接到采集设备的可移动物体的位置的度量，该采集设备对不随可移动物体一起移动的采集结构进行采集，然而其中采集设备随可移动物体一起移动。
本发明基于这样的构思：即与空间域相比，由于采集结构的前述特征，关于频率方面，可以快速地进行相应的评估。特别地，不需要像传统图像处理中那样对空间域中的大量数据进行复杂的评估。相反，采集结构的前述特征产生频域中的特性，这有助于以很少的计算支出来确定位置。
特别地，沿着表面方向，即沿着表面延伸的方向的光学特性的分布曲线可以是周期性的，具有至少一个频率。由于周期性，对应的频谱在特别关注的频率范围内具有甚至更大的振幅而更加明显，因此可以进一步提高确定速度和/或可以提高确定准确度。
函数arg(x(ω))的导数特别地可以在空间域中的周期函数的频率处和/或在转换为频域的统计分布函数具有其绝对最大值或绝对最小值的频率处形成。
即使在空间域中的光学特性的分布曲线以如下方式被配置，即光学特性的一阶空间导数连续变化，频谱也会以评估速度以及因此在重复采集情况下的时间分辨率可以提高和/或可以提高确定可移动物体的位置的准确度的方式表现。在连续的一阶空间导数和周期性的两种情况下，与没有对应配置的情况相比，频谱中很少关注的频率范围具有较低的振幅。
确定采集信息项时，可能已经出现了指定映射。举例来说，在数码相机采集光学特性的分布曲线作为亮度分布曲线或辐射强度的分布曲线的情况下，所记录的图像的像素均具有再现光学特性的值的数值。然而，也可以对采集设备的采集结果进行处理，并且在这样做时，光学特性已经根据指定映射分别分配了数值。举例来说，如果数码相机以光谱分解的方式对采集结构进行采集，则可能是这种情况。在这种情况下，所采集的图像信息项的每个像素在常规上具有至少三个颜色值。这有助于2个不同的程序。举例来说，可以评估各个颜色值的分布曲线。在这种情况下，不需要数值的任何进一步分配。然而，也可以评估光谱分布曲线。在这种情况下，可以将单个数值分别分配给各个像素的多个颜色值，所述数值是对由分配给该像素的相机的传感器元件接收的辐射光谱或辐射波长的度量。
特别地，关于采集信息项指定了数值到光学特性的映射，因为数值是在采集之后或通过采集结构的采集来分配的。然而，因此也存在到光学性质的映射，其通过该采集而被采集。
第二或第三数学函数的绝对最大值或绝对最小值的前述特征特别地可以通过应用具有单个最大值或单个最小值的统计分布(例如高斯分布)来获得，为了加权具有多个最大值和最小值的初始函数。举例来说，初始函数可以是正弦函数或余弦函数。
对于具有统计分布的初始函数的加权，因此优选的是，统计分布关于其最大值或最小值是对称的，就像在高斯分布中的情况那样。
下面，重复提及采集结构，该采集结构结合第一措施具有以下主要特征：
-采集结构具有沿采集结构的表面变化的光学特性分布曲线，
-至少在沿着采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可以通过相应的数值来表示光学特性，
-光学特性以如下方式变化，即沿着表面变化的光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为位置的第一数学函数，
-该光学特性以如下方式沿该表面变化
·多个或所有局部最大值是沿表面方向的位置的第二数学函数的值，该第二数学函数在具有该位置的第一数学函数的至少三个局部最大值的局部区域内具有与光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与光学特性的最小值相对应的绝对最小值，和/或
·多个或所有局部最小值是沿着表面方向的位置的第三数学函数的值，该第三数学函数在具有该位置的第一数学函数的至少三个局部最小值的局部区域内具有与光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与光学特性的最小值相对应的绝对最小值，
特别地，提出以下内容：一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置的方法，其中
-以光学方式采集至少一个具有前述主要特征的采集结构，并由此获得采集信息项，该采集结构被布置在可移动物体处或在不与可移动物体一起移动的物体处，
-采集信息项所采集的光学特性已根据指定映射分配了对应的数值，以使得数值的级数具有多个局部最大值和多个局部最小值，并且与位置的第一数学函数相对应，
-通过对该位置的第二数学函数和/或该位置的第三数学函数的数值的级数执行频率分析来确定可移动物体关于表面方向方面的位置。
进一步地，提出以下内容：一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置的布置，其中
-该布置包括：至少一个具有前述主要特征的采集结构，该采集结构可布置在可移动物体处或在不随可移动物体一起移动的物体处；以及用于对该采集结构进行采集的采集设备，
-该采集设备被配置为以光学方式对该采集结构进行采集并由此获得采集信息项，
-该布置包括评估设备，其中，该评估设备或采集设备被配置为根据指定映射向由采集信息项采集的光学特性分配对应的数值，使得数值的级数具有多个局部最大值和多个局部最小值并且对应于位置的第一数学函数，
-该评估设备被配置为通过对该位置的第二数学函数和/或该位置的第三数学函数的数值的级数执行频率分析来确定可移动物体关于表面方向方面的位置。
特别地，该布置被配置为执行用于确定在其配置之一下可移动物体的位置和/或取向的方法。特别地，评估设备和采集设备被相应地配置。
特别地，评估设备具有输出端，该输出端用于输出可移动物体的位置和/或输出使用该位置确定的可移动物体的朝向。该输出端可以特别地连接到用于将信息输出到至少一个用户的输出设备和/或连接到用于对可移动部分的移动进行开环和/或闭环控制的控制设备。因此，该方法可以被配置成使得位置和/或朝向被输出到控制设备，并且由控制设备用于对可移动部分的移动进行开环和/或闭环控制。可替代地或附加地，特别可以从重复地确定位置和/或朝向中来确定可移动物体的速度和/或加速度，并且将此信息输出到控制设备和/或输出设备。输出可以以模拟和/或数字信息项和/或数据的形式被实现。
进一步地，提出了一种对应的采集结构或由多个采集结构形成的布置，其用于通过采集结构连接到可移动物体或连接到不随可移动物体移动的采集设备来确定由多个物体形成的布置的可移动物体的位置和/或取向，对采集结构进行采集以及评估关于可移动物体的位置的对应采集信息项，特别用于确定由多个部件形成的布置(例如，机器)的部件的位置，其中，采集结构，或在该布置的情况下，该布置的每个采集结构具有前述主要特征。
采集结构可以在执行该方法时使用，并且可以用作被配置为执行该方法的布置的一部分。进一步地，采集结构可以是处于本说明书中描述的配置之一下的由采集结构形成的布置的一部分。
进一步地，在第一措施的上下文中，本发明的范围包括一种用于产生采集结构和由多个采集结构形成的布置的方法，采集结构或由多个采集结构形成的布置用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体的位置，其中，采集结构和由多个采集结构形成的布置以其具有本说明书中描述的特征的方式产生。
本发明的范围还包括一种用于产生布置的方法，该布置用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体的位置和/或取向、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置和/或取向，其中
-该布置配备有至少一个采集结构，其中，采集结构用于布置在可移动物体处或在不随可移动物体一起移动的物体处，
-该布置配备有至少一个用于对采集结构进行采集或用于对这些采集结构中的至少一个采集结构进行采集的采集设备，
-采集设备被配置为以光学方式对采集结构进行采集并由此获得采集信息项，
-该至少一个采集结构具有前述主要特征，
-该布置配备有评估设备，其中，该评估设备或采集设备被配置为根据指定映射向由采集信息项采集的光学特性分配对应的数值，使得数值的级数具有多个局部最大值和多个局部最小值并且对应于位置的第一数学函数，
-该评估设备被配置为通过对该位置的第二数学函数和/或该位置的第三数学函数的数值的级数执行频率分析来确定可移动物体关于表面方向方面的位置。
特别地，产生方法可以以如下方式被配置，即产生在本说明书中描述的布置的配置。特别地，产生方法可以以如下方式被配置，即至少一个采集结构被布置在可移动物体处或在不随可移动物体一起移动的物体处，并且采集设备被布置在不随可移动物体一起移动的物体处或在可移动物体处。进一步地，评估设备可以是用于控制具有可移动物体作为机器部分的机器的操作的控制设备的一部分，或者是用于控制装置的操作以用于检查和/或治疗患者的控制设备的一部分。
如所描述的，采集设备被布置在不随可移动物体一起移动的物体处或在可移动物体处。如果采集设备具有多个采集单元并且存在多个采集结构，则这还随附地包括以下情况：采集设备的至少一个第一采集单元连接到不随可移动物体一起移动的物体，并且至少一个第二采集单元连接到可移动物体。然后，至少一个第一采集单元对布置在可移动物体处的至少一个采集结构进行采集，并且至少一个第二采集单元然后对布置在不随着一起移动的物体处的至少一个采集结构进行采集。
特别地，采集结构可以是由多个采集结构形成的布置的一部分、标记物的一部分和/或标记物布置的一部分。除了该一个采集结构或多个采集结构之外，标记物还包括不是采集结构的一部分的另外的材料。举例来说，至少一个采集结构可以被施加在和/或被引入标记物的优选为平面载体材料的载体材料上，并且标记物可以/已经紧固至可移动物体或参考物体。
使用术语“结构”是因为结构在要以空间分辨的方式采集的局部区域上延伸，以便获得进行位置确定和/或确定分辨率所需的采集信息。在这种情况下，如上所述，可以以一维、二维或三维方式配置采集结构，即要采集的结构。为了采集到采集信息项，在任何情况下都以至少一维局部分辨的方式对采集结构进行采集。
采集结构具有沿采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线。通过以局部分辨率进行光学采集，可以至少在沿采集结构的表面方向上采集到变化的光学特性分布曲线，并且当执行该方法时实际上采集到。
在本说明书中，作为示例提到了喷墨打印，用于产生具有变化的光学特性分布曲线的采集结构。特别地，可以通过喷墨打印来产生连续变化的灰度级或灰度值的分布曲线，并因此产生连续变化的表面亮度的分布曲线。喷墨打印的优点在于，可以以非常精细的分辨率产生分布曲线，并且因此尽管涉及数字打印，但看起来就像连续变化的分布曲线。因此，不仅在喷墨打印的情况下，分布曲线在相继的局部最大值与局部最小值之间是连续的，特别是在此意义上是连续的。作为喷墨打印的替代方案，在灰度值分布曲线的产生期间，不仅可以使用某种其他数字打印方法，例如激光打印。此外，为了产生采集结构，可替代地或附加地，可以使用显示器，在采集期间借助于该显示器来展现采集结构。特别地，讨论具有有机发光二极管(oled)的显示器或由多个显示器形成的布置。也可以将图像投影到标记物的表面上，其中，被投影到标记物的表面上的结构本身或与标记物的永久光学特性一起形成采集结构。由于投影可以开始和结束，所以将所投影的结构称为非永久的。
因此，如果在本说明书中提到喷墨打印和/或灰度值分布曲线或明暗分布曲线作为采集结构的具体配置的示例，则如上所述的至少临时、非永久或永久产生采集结构的其他产生方法和实现方式在各自情况下是可替代地适当的。特别地，采集结构可以具有彩色配置，因此可以分别按照单独的指定映射，在不同的色调或波长方面分配数值，这些数值均具有最大值和最小值，基于此，以根据本发明的方式相应地确定可移动部分的位置。因此，可以将关于不同光学特性的信息包含在采集结构的同一表面区域中并对其进行评估。作为替代方案或附加于此，与上面的描述相比之下，不是光学特性在每种情况下在具体波长或在具体波长范围以根据本发明的方式变化(例如，颜色强度可以变化)并对其进行评估，而是沿表面方向的光学特性的分布曲线可以是光谱分布曲线，即，波长随位置而变化，并且此光谱分布曲线以根据本发明的方式可以具有最大值和最小值，后者被评估以便确定位置。
特别是在投影结构的情况下，还有在其他情况下，在采集结构和采集结构的数字成像采集中存在二元对比度的情况下，优选的是所采集的图像的像素相对于采集结构的二元单元(例如，单元格)的尺寸是大的，例如为十分之一或更小。在采集结构的非二元分布曲线的情况下(例如，在灰度值oled显示器的情况下)，比率也可以更大，最高为1∶1，即使这不是优选的。
更一般而言，光学特性可以特别是关于在波长范围内或针对某一波长关于电磁辐射的反射或吸收方面的反射率和/或吸收率，发射和/或反射的电磁辐射在波长范围内或在某一波长处的辐射通量密度、或发射或反射的电磁辐射的波长或波长范围。
沿着采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线可以具有某些特征，将在下面更详细地描述这些特征。
优选的特征是光学特性的连续变化的一阶空间导数。在空间离散光学采集的情况下，这意味着，在光学特性的局部分布曲线的离散采样的情况下，所有相继采样点都不属于相同的、可能存在的、具有采集结构的局部恒定光学特性的局部区段。
这是因为采集结构可以可选地例如通过具有恒定光学特性的短局部区段来实现，例如通过喷墨打印图像的单个或多个所谓的点来实现。然而，实际上，喷墨打印图像的这种点在数学意义上不是点状的，而是具有局部范围。特别地，这些点也可以由从喷墨打印中已知的多个部分点构成。不排除由不同的喷墨打印点生成的采集结构的两个相邻的小部分具有相同的光学特性值。然而，在产生采集结构时的空间分辨率是如此之高，并且比在采集结构的光学采集期间的局部分辨率高得多，以至于彼此挨着的两个采样点在光学采集期间永远不会属于采集结构的光学特性的相同的恒定局部分布曲线。因此，为了采集光学特性，采集结构以光学特性的一阶空间导数连续变化的方式出现。
光学特性的连续变化的一阶局部导数的有利之处在于与不连续变化的光学特性的情况相比，频谱中缺少的频率分量或者频率分量具有较小的振幅。因此，至少在采集结构的一个或多个局部部分和/或至少在沿着采集结构的前述表面方向的部分中没有光学特性的不连续变化，对应于光学特性的连续变化。因此，下面也通过使用表达“连续分布曲线”或“连续变化分布曲线”来提及此特征。
如下面仍将更详细解释的，这种连续分布曲线较光学特性的不连续变化具有的优点是该分布曲线的频谱具有所用信号与不能用于确定位置的信号的振幅比更大，可移动部分的位置可根据该振幅比来确定。如果不能使用的信号被称为噪声，则这因此可以被称为snr(信噪比)。光学特性的分布曲线中的间断(又称为边缘)会在频谱中的多个频率处生成对应的振幅，这些振幅可以被视为噪声。
特别地，优选的是，沿着采集结构的表面变化的采集结构的光学特性的分布曲线是周期性的。这意味着分布曲线在频谱中具有对应明显的频率。特别地，分布曲线可以在单个频率上在最大值与最小值之间变化，如在正弦分布曲线的情况下那样。然而，位置的第一数学函数不能是正弦函数，因为最大值和/或最小值或其中的至少一些具有根据位置的第二数学函数或第三数学函数的绝对最大值或绝对最小值，因此并非所有最大值都对应于相同的数值和/或并非所有最小值都对应于相同的数值。然而，其可以由正弦函数形成，如将在下面更详细地描述的。
然而，位置的第一数学函数的周期性可以意味着数值的级数的至少多个局部最大值和/或至少多个局部最小值彼此相距恒定的距离。这里，前述距离可以是最接近的两个最大值或最小值之间的相应距离，或者不是最邻近的两个最大值或最小值之间的距离。在仅一个频率的周期性的情况下，两个相应的相邻最大值和两个相应的相邻最小值之间的距离是恒定的。然而，如已经指示的，分布曲线的周期性也可以是多周期性，即，在多个频率方面的周期性。举例来说，可以通过多个正弦函数的叠加来获得这样的多周期性，其中，分布曲线也像由单个正弦函数(或余弦函数)形成的情况一样，也优选地由具有单个最大值或单个最小值的函数的叠加形成。具有单个最大值或单个最小值的函数产生具有绝对最大值或绝对最小值的位置的第二数学函数和/或产生具有绝对最大值或绝对最小值的位置的第三数学函数。
光学特性以及相应地位置的第一数学函数的周期性变化的分布曲线的有利之处在于对应于该周期的频率在频谱中以高振幅存在。因此，在频率分析和/或频谱评估期间，可非常可靠地识别出一个或多个对应的频率。
特别地，可以在评估期间可选地使用关于采集结构的配置的知识。举例来说，如果已知采集结构具有在单个频率中是周期性的光学特性的分布曲线，则可以预期在频谱中相应地表现出的单个频率的振幅。如果缺少这种明显的频率，则这可以被视为对采集结构进行采集或评估采集信息项时的错误指示。如果采集结构是多周期的，则对应的说明适用。缺少一个或多个明显的频率则指示错误。附加地，在多个频率的情况下，可以基于两个或更多个频率的已知比率来执行检查，以确定此比率是否还包含在根据采集信息项确定的频谱中。其次，除了在采集设备上对采集结构进行远心成像的情况外，无法预期采集结构中包含的一个或多个已知频率正好位于频谱中的对应位置。非远心成像引起空间标度的扩展或压缩。
光学特性的分布曲线的周期性的有利之处还在于其可在由产生采集结构期间的空间分辨率以及由采集信息项的采集及其评估所给出的某些边界内自由选择。因此，在产生采集结构期间可以指定至少一个频率，根据该至少一个频率，采集结构的光学特性的分布曲线具有周期性的配置。选择频率中的至少一个频率或该频率时，可以考虑其他效应，这些效应对采集信息项的频谱具有效应。这些包括在生成采集信息项期间的光学畸变、在用于以光学方式对采集结构进行采集的电磁辐射的波长范围内采集结构的不均匀照射、在某些情况下在采集信息项的采集期间发生的采集结构与采集设备的相对移动、采集结构与采集设备之间的空间的变化和/或不均匀(例如所述空间中的空气和/或空气中的声波的移动)和/或出于确定可移动物体的位置的目的来处理采集信息项的过程。特别地，后者在适用的范围内包括读出由作为采集设备的一个或多个相机基于对采集结构和可选地另外的采集结构进行采集而生成的数字采集信息项，并对其进行处理。
为了在生成采集结构时有利地选择一个或多个频率，特别地可以通过对采集结构或另一采集结构或可移动物体或参考物体的至少一个表面区域执行参考采集和/或参考评估来进行。因此，确定所涉及的效应对采集信息项的频谱的效应或采集信息项的评估的评估结果的效应。通常，在频谱中包含与一个或多个相应效应相关联的噪声分量。可以以如下方式有利地选择用于产生采集结构的一个或多个频率，即它/它们位于频谱中与前述多个效应或前述效应中的效应(例如，噪声分量)不同的频率区域中。这里，可选地，还可以考虑以下事实：一个或多个频率可以在某些边界内变化，这是由于采集结构的非远心采集，采集设备与采集结构的距离的变化指定的。
可以以如下方式处理频谱，即在评估采集信息项时，特别是在执行位置的第一数学函数的数值的级数的频率分析时，减少或消除噪声分量，而不仅是在产生采集结构时如上概述的那样指定频率时。特别地，可以应用适当的频率滤波器，例如低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器，和/或对频谱中的频率分量进行加权，特别是用于放大采集结构的光学特性的分布曲线的信号的频率分量基于采集结构的存在和/或引起抑制或消除前述其他影响中的效应或至少这些效应之一的效应。
因此，在任何情况下，当在产生采集结构期间指定至少一个频率或者甚至没有这种指定时，优选通过改变效应的对应原因来确定关于前述效应中的至少一个效应方面的频率分量是有利的。为了使效应的效应可识别，例如可以在采集这些采集信息项时相继使用不同的光学设备和/或改变光学设备的特性(例如，焦距)，改变采集结构的亮度，使用不同的数码相机，改变数码相机矩阵的不同传感器元件的曝光时间间隔的顺序(例如，一方面至少部分地同时积分时间间隔，另一方面卷帘快门方法)，以不同的速度(特别包括零速度)执行采集设备和采集结构的相对移动，以及分别采集和评估采集信息项和/或在采集结构与采集设备之间的空间的不同状态(例如，温度、气压和空间中的空气移动)下执行采集信息项。
采集结构的整个表面尤其可以沿平面延伸。然而，术语“表面方向”不仅可以在这种情况下使用，而且例如在表面以弯曲方式延伸时也可以使用。在这种情况下，表面方向也是弯曲的。沿平面延伸的表面是优选的，因为曲率可能导致在对采集结构进行采集期间尤其是非对称的畸变，并且因此会改变频谱。
采集结构或每个采集结构可以具有带根据本发明的特征的光学特性的一维或二维变化。在带有根据本发明的特征的二维变化的情况下，光学特性沿着表面分别在两个相互垂直的方向上变化，第一数学函数具有多个局部最小值并且具有多个局部最大值，并且第二和/或第三数学函数具有绝对最大值或绝对最小值。在由多个采集结构形成的布置的情况下，每个采集结构可以具有一维变化，每个采集结构可以具有二维变化，或者采集结构的子集可以具有一维变化，而另一个子集可以具有二维变化。优选的是，采集结构的至少一个子集具有一维变化，或者所有采集结构(尽管可能仅存在单个采集结构)可以具有一维变化。
特别地，采集结构可以具有第一表面方向，光学特性沿着该第一表面方向以如下方式变化，即第一数学函数具有多个局部最大值和多个局部最小值，其中，采集结构具有第二表面方向，该第二表面方向横向于第一表面方向延伸并且光学特性不沿着该第二表面方向变化，其方式为使得对应的第一数学函数具有多个局部最大值和多个局部最小值。优选地，在采集结构的仅一个表面方向上不存在多个局部最大值和多个局部最小值。
特别地，由于局部最大值和局部最小值，采集结构表现为多个由平行条形成的布置，其中这些条在第二表面方向上延伸。分别沿着这些条的分布曲线，光学特性可以是恒定的。可替代地，光学特性还可以至少沿着这些条之一或所有这些条的分布曲线变化，并且例如，关于相应的条方面，在采集结构的中心区域中可以具有绝对最小值或绝对最大值，并且可以在绝对最小值的两侧增大，也可以在绝对最大值的两侧连续减小。如果此描述涉及光学特性的增大或减小，则其始终与对应的数值有关，这些数值可以根据指定映射被分配或已经被分配。
由于光学特性沿第二表面方向不具有多个最大值和最小值，因此可以得出关于采集结构的取向的结论。这继而使得可以确定可移动物体的取向。举例来说，可以沿多个不同的表面方向评估光学特性的分布曲线，并且可以确定局部最大值与局部最小值之间的距离最小的表面方向(这特别是第一表面方向)或在哪个表面方向上不存在局部最大值和局部最小值(这是第二表面方向或第二表面方向之一)。在任何情况下，所确定的表面方向都是信号化方向，并且在确定可移动物体的取向时，可以使用特别关于可移动物体的方向或关于不随可移动物体一起移动的参考物体方面的方向的先验知识，此信号化方向沿该方向延伸。
原则上并且不仅在采集结构关于第一和第二表面方向方面的上述配置中，还优选存在多个采集结构，并且不同采集结构均具有根据本发明的光学特性(多个特性)的变化。这里，多个采集结构可以是同一标记物的一部分和/或多个采集结构可以是不同标记物的一部分。在两种情况下，独立于采集结构属于标记物，多个采集结构可以形成能够被同一采集单元同时采集的布置；即，特别地，采集单元生成多个采集结构的共同图像。然而，这并不意味着采集需要完全同时进行。相反，多个采集结构的采集可以连续地实施，例如分别沿传感器线并以逐线方式实施，例如在数码相机的情况下，其传感器元件使用卷帘快门方法对物体进行采集。然而，也可以通过单独的图像，例如通过同一个或不同的采集单元来对多个采集结构中的至少一个进行采集。进一步地，可以是至少一个采集结构不能被与另一个采集结构相同的采集单元采集。举例来说，当采集结构的表面均沿(通常是优选的)平面延伸并且两个采集结构的表面彼此垂直延伸或布置在可移动物体或参考物体的相反侧时，就是这种情况。然而，通过甚至多个这样的采集结构的根据本发明的评估，总体上可以确定关于多个移动自由度方面可移动物体的位置和/或取向。特别当采集所有要采集的采集结构所需的多个采集单元的位置和取向以及采集单元的采集区域的位置和取向是已知的并且用于由对各个采集结构或各个由多个采集结构形成的布置的评估产生的评估结果的组合时，这是可能的。因此，可以组合评估结果，特别是关于单个2维或3维坐标系方面。此坐标系可以是固定坐标系，在其中发生可移动物体的移动。
特别地，上述特征可以存在于多个采集结构中并且可以用于确定关于多个坐标轴线方面可移动物体的位置和/或取向，特别用于确定在平面中或在三维空间中的位置和/或取向，根据该特征，采集结构具有第二表面方向，该第二表面方向横向于第一表面方向延伸，并且沿着该第二表面方向，光学特性不会以对应的第一数学函数具有多个局部最大值和多个局部最小值的方式变化。
因此，根据一种配置，可以以光学方式采集多个采集结构，并且因此，可以获得对应的采集信息项，其中，关于存在的至少一对采集结构方面，第一表面方向彼此横向延伸和/或第二表面方向彼此横向延伸。这里，针对存在的该对中的每个采集结构，可以将对应的数值分配给由采集信息项采集的光学特性，并且因此分别关于采集结构的至少一个表面方向方面获得数值的级数。针对存在的该对中的每个采集结构，关于采集结构的至少一个表面方向方面评估数值的级数，因此，所述表面方向是采集结构的评估设备，其中，该对中的第一采集结构的第一评估设备不同于该对中的第二采集结构的第二评估设备。特别地，该程序对于不同对的采集结构是可能的，这些采集结构均以成对方式具有前述特征。
如已经指示的，光学特性同样可以沿第二表面方向变化，其中这种变化优选地在采集结构的中心区域中仅具有单个最大值或最小值，特别优选仅具有单个最大值。这里，沿着第二表面方向的光学特性的分布曲线优选地关于最大值或最小值对称。光学特性的对应的二维依赖性可以优选地通过二维函数通过计算来生成，该二维函数(例如，关于表面方向方面具有正弦或余弦型函数)是周期性的，关于一个表面方向(例如，第一表面方向)方面具有恒定的振幅，并且在的“角”是恒定的，并且在垂直于其延伸的表面方向上在该表面方向的每个点处是恒定的。具有单个最大值或单个最小值的二维统计分布叠加在这个初始函数上，其中，该分布优选地关于在所有表面方向上的最大值或最小值是对称的；即，其是点对称的。这种叠加也可以称为初始函数或其函数值的加权，并且可以例如通过将初始函数的函数值乘以统计分布的函数值而在数学上实现。统计分布优选地是正态分布。代替正弦函数或余弦函数作为初始函数，还可以将具有不同频率的多个正弦函数和/或余弦函数的叠加用作初始函数。自然地，其他的、特别是连续的、周期性的函数或其叠加也可以用作初始函数。
如果以此方式实现光学特性的变化，则可以考虑到关于二维变化的知识，得出关于表面方向的相对位置和/或取向的结论，沿着该表面方向，进行采集结构的采集，并且沿着该表面方向，已经获得了对应的数值作为位置的一维函数。数值的级数具有较少的局部最小值和局部最大值，相对于第一表面方向，所采集的表面方向扭曲越大，即，两个表面方向之间的角就越大。所采集的表面方向与局部最大值或局部最小值的距离越大，第二或第三数学函数在空间域中的振幅就越小，因此相应地用于通过执行频率分析来确定位置的所用信号的振幅就越小。
如下所述，可以以如下方式设计采集结构的光学特性的变化，即可以基于频率分析(即频谱的评估)来确定特定采集结构的身份。优选地，采集结构因此被不同地配置，并且当根据多个采集结构的采集来评估采集信息项时，使用关于(多个)采集结构的配置的先验知识来识别至少一个采集结构。特别地，在不同采集结构的情况下，光学特性随位置的变化可以分别被配置为使得其对应于使用统计分布的函数对初始函数、特别是周期性初始函数的加权，然而其中，在不同采集结构中，初始函数和统计分布函数的相角相对于彼此的选择是不同的。举例来说，在由多个采集结构形成的布置的情况下，识别允许确定该布置的取向。
然而，在各种采集结构中定向不同的第一表面方向和第二表面方向仅仅是用于不同地配置采集结构并且用于使用这些差异来确定可移动物体的特别是关于多个移动自由度方面的位置和/或取向的一个选项。可以单独使用、彼此组合和/或与上述选项组合使用的另外的选项是
-将不同采集结构配置成在局部最大值与局部最小值之间具有不同距离，和/或
-根据具有不同梯度和/或特性的位置的第二和/或第三数学函数来配置光学特性的变化。
在光学特性的周期性变化并且因此在频谱中的不同的频率处存在高振幅的情况下，这种在局部最大值与最小值之间具有不同距离的配置意味着不同的周期长度。可以例如通过使用统计分布函数的不同分布宽度对周期性函数或具有多个最大值和最小值的任何其他数学函数进行加权(例如，通过使用在这种情况下是高斯分布进行加权)，来实现具有不同梯度的位置的相应数学函数的配置，尽管是标准偏差不同。
下述第二措施特别地基于与第一措施相同的问题：寻求一种用于确定可移动物体的位置和/或取向的布置以及一种用于操作该布置的对应方法、以及可选地还有一种用于产生该布置的方法，其有助于快速采集和评估所采集的关于可移动物体的位置和/或取向方面的信息项。
提出将在对一个采集结构或多个采集结构进行采集时获得的并且可选地已经被进一步处理的采集信息项分成多个子集并利用多个数据处理器来评估这些子集。特别地，以此方式，多个数据处理器中的每个数据处理器确定子集的可移动物体的位置和/或取向的部分结果。然后，特别是通过相同装置的数据处理设备，可以获得并组合部分结果，并且因此获得可移动物体的位置和/或取向的总体结果。
优选的是至少一个采集结构具有以上在第一措施的描述中提到的主要特征(或相应地要配置的采集结构)，并且优选的是如以上在第一措施或要相应地配置的布置的描述中所述的那样确定可移动物体的位置和/或取向。
特别地，每个数据处理器都对向其提供的子集执行频率分析。为此，数据处理器特别地可以执行到包含在子集中的空间相关信息项的频域的数字转换(例如，dft或fft)，并且可以评估变换后的信息项，使得获得部分结果。然而，也可能的是，每个数据处理器仅执行例如到提供给其的子集的频域的数字转换，并且由后续单元特别是针对被变换成频域的多个信息项目执行频率分析。
特别地，采集设备可以包括一个或多个数码相机，数码相机均具有用于产生一维或二维数字图像的、由传感器元件形成的一维或二维布置。然后，子集可以非常方便地分别是由数码相机或数码相机之一生成的图像的一行或一列，该图像是通过采集至少一个采集结构作为采集信息项而获得的。优选地，每个子集包含关于整个相应的行或列的信息项，并且数据处理器处理关于在行或列中采集的整个采集区域方面的空间相关信息项。
在二维数字图像的情况下，优选地将从每一行和每一列采集的信息项分别作为子集提供给数据处理器之一，以用于处理和评估目的。
优选地，将对来自处理和评估来自多行和/或多列的信息项进行处理和评估产生的可移动物体的位置的部分结果彼此组合，并且据此确定可移动物体的位置以及可选地还有取向。举例来说，在已经关于第一措施描述的采集结构的情况下，该采集结构关于一个表面方向方面而不是关于彼此垂直延伸的两个表面方向方面具有所描述的主要特征，通常可以评估采集信息项的每一行和每一列并且可以获得可移动物体的位置的值。仅在行或列的分布曲线与不包含关于可移动物体的位置的信息项或仅包含这些信息项的采集结构的表面方向相对应的情况下，关于行或列方面的不正确处理和评估不会产生可用的部分结果。在具有如下第一表面方向和第二表面方向的采集结构的上述示例中，关于该第一表面方向方面，存在上述主要特征，该第二表面方向横向于第一表面方向延伸并且关于该第二表面方向方面不存在上述主要特征，如果行或列沿第二表面方向延伸或平行于其延伸，则无法以第一措施的方式评估行或列。
特别地，每个数据处理器可以被配置为在通过评估位置的第二数学函数和/或位置的第三数学函数来评估子集的数值的级数时执行频率分析，并确定采集结构的位置，并因此输出可移动物体关于表面方向方面的位置作为部分结果。
用于操作该布置的方法源自对该布置及其配置的描述。特别地，数据处理器彼此独立地处理所接收的子集，对相应子集执行频率分析并分别输出可移动部分的位置和/或取向的部分结果。
特别地，第二措施可以通过以下条款定义：
1.一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置和/或取向的布置，其中
-该布置包括：至少一个采集结构，该至少一个采集结构可布置在该可移动物体处或在不随该可移动物体一起移动的物体处；以及用于对该采集结构进行采集的采集设备，
-该采集设备被配置为以光学方式对该采集结构进行采集并由此获得采集信息项，
-该至少一个采集结构具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示光学特性，使得与该光学特性的分布曲线相对应的数值的级数可解释为位置的第一数学函数，
-该布置包括评估设备，其中，该评估设备或该采集设备被配置为按照指定分配将对应的数值分配给由这些采集信息项采集的光学特性，
-该评估设备被配置为通过对数值的级数执行频率分析来确定该可移动物体的位置和/或取向，
其中，该评估设备包括多个数字数据处理器，这些数字数据处理器均具有用于接收所分配的数值的子集的输入端，并且其中，具有这些数字数据处理器的该评估设备被配置为通过对相应的子集执行频率分析来彼此独立地处理由这些数字数据处理器接收的子集并分别输出该可移动部分的位置和/或取向的部分结果。
2.根据条款1所述的布置，其中，这些子集均具有空间相关信息项，其中，这些数据处理器被配置为将所接收到的子集中的空间相关信息项变换成频域。
3.根据条款1或2所述的布置，其中，这些子集均具有该第一数学函数的数值，已经从该采集设备的数字图像的恰好一行或一列中获得这些数值，该采集设备被实施为数码相机或实施为由多个数码相机形成的布置。
4.一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置和/或取向的方法，其中
-该采集设备以光学方式对至少一个采集结构进行采集，该至少一个采集结构可布置在该可移动物体处或在不随该可移动物体一起移动的物体处，并且生成对应的采集信息项，
-该至少一个采集结构具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示光学特性，使得与该光学特性的分布曲线相对应的数值的级数可解释为位置的第一数学函数，
-评估设备或该评估设备被配置为按照该指定分配将这些对应的数值分配给由这些采集信息项采集的光学特性，
-该评估设备通过对这些数值的级数执行频率分析来确定该可移动物体的位置和/或取向，
其中，该评估设备的多个数字数据处理器均接收所分配的数值的子集，并且其中，这些数字数据处理器通过对相应的子集执行频率分析来彼此独立地处理由这些数字数据处理器接收的子集并分别输出该可移动部分的位置和/或取向的部分结果。
5.根据条款4所述的方法，其中，这些子集均具有空间相关信息项，并且这些数据处理器将所接收到的子集中的空间相关信息项变换成频域。
6.根据条款4或5所述的方法，其中，这些子集均具有该第一数学函数的数值，已经从该采集设备的数字图像的恰好一行或一列中获得这些数值，该采集设备被实施为数码相机或实施为由多个数码相机形成的布置。
7.一种用于产生用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置和/或取向的方法，其中
-至少一个采集结构，作为该装置的一部分，被布置在该可移动物体处或在不随该可移动物体一起移动的物体处，
-采集设备被布置在不随该可移动物体一起移动的物体处或在该可移动物体处，以用于对该采集结构进行采集的目的，
-该采集设备被配置为以光学方式对该采集结构进行采集并由此获得采集信息项，
-该至少一个采集结构具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示光学特性，使得与该光学特性的分布曲线相对应的数值的级数可解释为位置的第一数学函数，
-该布置包括评估设备，其中，该评估设备或该采集设备被配置为按照指定分配将对应的数值分配给由这些采集信息项采集的光学特性，
-该评估设备被配置为通过对这些数值的级数执行频率分析来确定该可移动物体的位置和/或取向，
其中，该评估设备配备有多个数字数据处理器，这些数字数据处理器均具有用于接收所分配的数值的子集的输入端，并且其中，具有这些数字数据处理器的该评估设备被配置为通过对相应的子集执行频率分析来彼此独立地处理由这些数字数据处理器接收的子集并分别输出该可移动部分的位置和/或取向的部分结果。
特别地，该多个数据处理器可以并行操作，并且因此这些子集可以被并行处理和评估。这里不排除的是，将超过一个子集提供给特定的数据处理器，并由该数据处理器处理和评估。然而，优选的是针对每个子集都存在一个数据处理器，使得所有子集被并行处理和评估。举例来说，在具有多行和多列的二维数字图像的情况下，可以以如下方式将信息项细分为多个子集，即每个子集恰好对应于一行或一列，并且可以有至少与这些行和列一样多的数据处理器。因此，所有子集分别可以由一个数据处理器并行处理。
下述第三措施特别地基于与第一措施相同的问题：寻求一种用于确定可移动物体的取向的方法、一种用于确定可移动物体的取向的布置以及一种由多个采集结构形成的布置，其有助于关于可移动物体的取向方面快速地采集和评估所采集的信息项。
关于现有技术方面，可以提及de102018208203a1，其中描述了具有多个标记物的目标体。标记物共同形成用于以光学方式采集目标体和用于根据所采集的标记物确定目标体的位置和/或取向的目标。这里，目标体具有多个表面区域，这些表面区域朝向不同的方向，并且在每个表面区域中布置有至少一个标记物。当确定目标体的取向时，根据从通过对目标体的光学采集获得的二维采集信息项，
-确定并且考虑相对于对标记物或标记物布置在第一表面区域中的采集而畸变的标记物或标记物布置的外观，这发生在第一表面区域的取向方向上，和/或
-确定并且考虑相对于在第二表面区域中对标记物或标记物布置的采集而畸变的标记物或标记物布置在第二表面区域中的外观，这发生在第二表面区域的取向的方向上。
同样，根据本发明的第三措施，可以使用这种目标体，并且可以确定连接到该目标体的可移动物体的取向。然而，根据第三措施，不需要必然连接多个表面区域儿形成共同体，在每个表面区域处分别布置有至少一个采集结构。
如果采集信息项是二维信息项，例如数码相机图像的情况，则可以提到垂直于采集信息项的二维区域延伸的观看方向，特别是相机的光轴。区域性采集结构、特别是沿取向不等于观看方向的平面延伸的采集结构可以被认为围绕垂直于观看方向延伸的旋转轴线旋转。这里出现的问题是，如果采集结构从观看方向绕前述旋转轴线沿一个旋转方向或相反的旋转方向旋转，则外观会发生相同的畸变或变形。在没有附加信息项情况下，无法确定采集结构所具有的两个可能的取向中的哪一个。在这方面，单个图像、或更一般地说单独局部二维采集信息项是不足的。如果采集结构或由多个采集结构形成的布置关于沿着该采集结构或布置延伸的镜像轴是轴向对称的，则进一步无法根据单个图像唯一地确定关于沿采集设备的观看方向延伸的旋转轴线的所有旋转状态。
作为第三措施的一部分，提出了关于可以如何确定由多个采集结构形成的布置的取向的解决方案。由多个采集结构形成的布置包括多个采集结构。采集结构中的至少一个第一和第二采集结构彼此不同。该布置的两个采集结构、优选地所有采集结构具有沿相应采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线。采集结构、或采集结构中的至少一些采集结构被采集设备采集，并且获得对应的采集信息项。至少在沿着采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的光学特性的分布曲线在数值的有序标度上对应于数值的级数，这些数值的级数可解释为位置的第一数学函数。
根据第一配置，以如下方式配置采集结构中的至少一个第一和第二采集结，即采集结构的第一数学函数彼此不同。这涉及第一数学函数，如果分配了对应的数值，则这些数学函数在数学上描述相应采集结构的光学特性的实际分布曲线。换言之，采集结构的光学特性的实际分布曲线因此彼此不同。
如果然后从采集信息项中获得或分配了数值，这些数值根据指定映射进行对应，在考虑了关于至少第一和第二采集结构的光学特性的分布曲线的先验知识的情况下，则可以通过对所采集的采集结构的数值的采集级数执行频率分析确定哪个采集结构被分配给采集信息项的哪个部分。已经从对采集结构的这种识别中可以确定由多个采集结构形成的布置的以及因此可移动物体的取向。
优选地，也据此确定取向。特别地，关于至少一个方向(例如，采集装置的观看方向或光轴)方面确定取向，该方向横向于所采集的采集结构的表面延伸。由于各个采集结构的唯一识别，特别是可以确定旋转位置，以及因此确定关于前述旋转方向或旋转轴线方面的取向。
根据第二配置，以如下方式配置该布置的第一和第二采集结构、优选地另外的采集结构，即采集结构的第一数学函数关于数值的级数的至少一个频率和因此关于数学函数方面彼此不同。这也涉及第一数学函数，如果分配了对应的数值，则这些第一数学函数在数学上描述了相应采集结构的光学特性的实际分布曲线。换言之，采集结构的光学特性的实际分布曲线因此彼此不同。
通过对所采集的数值的级数执行频率分析，在考虑了关于数学函数的频率的先验知识的情况下，确定数值的级数的频率并根据所确定的频率确定可移动物体的取向。这里，特别可以在考虑到关于所采集的分布曲线的先验知识的情况下(优选地，考虑到根据第一配置的采集结构的识别结果)关于所采集的分布曲线的频率方面对每个单独的所采集的采集结构进行部分评估，和/或可以将所确定的频率的多个结果彼此相关；举例来说，可以分别在两个频率或多个频率之间形成频率关系。总体上，这还允许关于至少一个旋转轴线方面来确定由多个采集结构形成的布置和因此可移动物体的取向，该至少一个旋转轴线在采集各个采集结构时横向于采集设备的观看方向延伸。由于可以有不同的观看方向，特别是如果采集装置包括多个采集单元，则不仅可以关于彼此垂直且垂直于观看方向延伸的两个旋转轴线真对一个观看方向执行取向；而是，还可以针对多个不同的观看方向执行取向。
所采集的采集结构的旋转角可以通过余弦函数、特别是关于垂直于采集设备的观看方向并在平面采集结构的表面平面中延伸的旋转轴线方面来确定。举例来说，所采集的采集结构的光学特性的分布曲线是周期性的，其周期长度(两个相继最大值或最小值之间的距离)等于周期频率的倒数，并且周期长度垂直于旋转轴线延伸；即，光学特性的分布曲线垂直于旋转轴线。如果采集结构在绕上述旋转轴线旋转时被采集，则采集图像中或更一般来讲采集信息项中的周期长度出现，其长度等于旋转角的余弦乘以实际周期长度。因此，所采集的图像中的频率出现的是，其等于旋转角的余弦的倒数乘以实际周期长度。由此得出所采集的图像中的频率等于光学特性的分布曲线的频率除以旋转角的余弦。如果现在已知光学特性的分布曲线的频率，则可以根据所采集的图像中的频率或者更一般来讲在所采集的信息项中的频率确定旋转角。
在任何情况下都需要考虑的是，频率取决于采集设备的观看方向相对于采集结构的表面法线的角度，并且还取决于采集设备的光学单元。举例来说，当使用采集设备的非远心光学器件时的频率取决于采集结构与采集设备之间的距离。
通过如上已经描述的可以快速执行的频率分析的方式，例如通过傅立叶变换，例如fft，可以根据采集信息项确定频率。然而，如果在采集期间对采集结构进行非远心成像，出现在零旋转角处出现的频率、以及因此确定旋转角所需的频率取决于采集设备与采集结构之间的距离。距离或所需的频率至少可以通过使用附加信息项来确定，这些附加信息项可以作为先验知识全部或部分地获得。举例来说，可以通过校准提前确定非远心成像对频率的效应。如果然后唯一地识别所采集的采集结构，则可以使用关于光学特性的变化频率的先验知识来确定所需的频率。
如前所述，无法通过确定单个采集结构的旋转角来明确确定取向。然而，由于由多个采集结构形成的布置包括朝不同方向定向的多个采集结构，因此可以通过考虑到关于由多个采集结构形成的布置的配置的先验知识来明确地确定所采集的采集结构扭转的方向。这里，具有不同取向的两个以上采集结构的某些配置简化了取向的唯一确定，其中，至少两个采集结构也可以朝相同方向定向(即，它们的表面法线彼此平行延伸)。举例来说，两个采集结构可以具有光学特性的变化的不同频率，其中，每个采集结构具有仅为其特有的频率。举例来说，光学特性的分布曲线仅关于一个频率方面分别是周期性的，并且就这些频率而言是不同的，特别是在两个采集结构朝相同方向定向的情况下，优选地在装置的所有采集结构的情况下。以相同方式定向的两个采集结构关于平行于具有相同取向的采集结构的表面方向延伸的旋转轴线始终具有相同的旋转角。由于特征频率不同，两个采集结构都被采集的采集信息项可以用于唯一地、快速地确定具有相同取向的两个采集结构中的哪个是被采集的采集结构。举例来说，需要确定的是所采集的采集结构的哪个特征频率更大或更小。
在一个配置中，由多个采集结构形成的布置包括至少三个采集结构。这里，采集结构以如下方式被布置，即在对采集结构同时进行采集的情况下，采集结构不会从任何可能的方向沿着直线按放置的那样相继被采集。这些情况可以通过以下事实来不同地表示：在采集结构均沿平面延伸的情况下，所述采集结构在每个采集方向上形成有角度的布置，从而允许对采集结构同时进行采集。
特别地，布置的每个采集结构分别形成在平坦的表面区域上。这里，两个表面区域可以彼此邻接并且分别相互连接。因此，该布置在其过渡部处弯曲。特别地，通过这种过渡部可以实现分别具有至少一个采集结构的多个连续表面区域的链，其中，该布置在每个过渡处弯曲，并且因此邻接的表面区域具有不同的取向。举例来讲，分别存在五个表面区域，每个表面区域具有采集结构。在特定配置中，五个表面区域中的三个可以朝相同方向定向，即它们的表面法线彼此平行。
这些采集结构被布置在可移动物体处或在不随可移动物体一起移动的物体处。这还包括以下情况：至少一个采集结构被布置在可移动物体处，并且至少一个采集结构被布置在不随着一起移动的物体处。然而，在任何情况下，采集结构中的至少一个第一采集结构和至少一个第二采集结构相对于彼此的取向是已知的，并且此信息项可以直接或间接地用于确定可移动物体的取向。优选地，至少第一采集结构和第二采集结构直接地或间接地(例如，经由可移动物体)彼此牢固地连接。至少第一采集结构和第二采集结构的表面朝向不同的方向。这意味着不同采集结构的表面朝向内在地不同的方向。特别地，优选至少第一和第二采集结构的所有表面分别沿着平面延伸，即，是平面的，不同之处在于表面上的表面粗糙度或表面不规则性。举例来说，这种不规则性也可能由生产引起的。举例来说，油墨通过喷墨打印被施加到表面上，并且以此方式产生不规则性。
在与表面法线不重合或平行于其延伸的观看方向上对采集结构进行采集会导致采集信息项中采集结构的畸变或变形。通过采集朝不同方向定向的至少两个采集结构来获得关于取向的附加信息项。然后，可以做出关于不同采集结构是绕着垂直于采集方向延伸的旋转轴线沿一个旋转方向还是沿相反旋转方向旋转的决定。自然地，也可能出现表面区域之一朝采集方向定向的情况。在这种情况下，该布置的另一个采集结构的畸变外观提供了关于该布置整体取向的附加信息项。特别地，此附加信息项可以用于确定布置的旋转位置，并因此确定可移动物体关于围绕采集方向的旋转的旋转位置。
优选地，至少一个采集结构、特别是所有采集结构均具有以上关于第一措施描述的主要特征。因此，由多个采集结构形成的布置不仅可以根据第三措施用于确定可移动物体的取向，而且还可以根据第一措施用于确定可移动物体的位置。由于至少第一和第二采集结构的表面也朝向不同的方向，所以由采集结构形成的布置也可以从不同的观看方向被采集，并且已经可以使用分别从观看方向之一采集的采集信息项确定了位置。
特别地，可以通过以下条款定义第三措施：
1.一种包括多个采集结构的布置，这些采集结构能够被一起采集，以用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体的取向，尤其是比如机器等由多个部件形成的布置的构件的取向，其中
-这些采集结构被布置在该可移动物体处或在不随该可移动物体一起移动的物体处，其中，这些采集结构中的至少两个的表面朝向不同的方向，
-该布置包括用于对这些采集结构进行采集的采集设备，
-该采集设备被配置为以光学方式对这些采集结构进行采集，并由此获得采集信息项，其中，这些采集信息的不同部分被分配给不同的采集结构；
-这些采集结构均具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线在数值的有序标度上对应于这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置的第一数学函数，
-这些采集结构中的至少一个第一采集结构和至少一个第二采集结构以如下方式被配置，即这些采集结构的第一数学函数彼此不同，
-该布置包括评估设备，其中，该评估设备或该采集设备被配置为按照该指定分配将对应的数值分配给由这些采集信息项采集的光学特性，并因此针对每个被采集的采集结构获得采集的数值的级数，
-该评估设备被配置为通过对所采集的数值的级数进行频率分析，在考虑了关于该第一采集结构和该第二采集结构的光学特性的分布曲线的先验知识的情况下，确定该第一采集结构和该第二采集结构中的哪一个被分配给这些采集信息项的哪个部分。
2.一种包括多个采集结构的布置，这些采集结构能够被一起采集，以用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体的取向，尤其是比如机器等由多个部件形成的布置的构件的取向，其中
-这些采集结构布置在该可移动物体处或在不随该可移动物体一起移动的物体处，其中，这些采集结构中的至少两个的表面朝向不同的方向，
-该布置包括用于对这些采集结构进行采集的采集设备，
-该采集设备被配置为以光学方式对这些采集结构进行采集，并由此获得采集信息项，其中，这些采集信息的不同部分被分配给不同的采集结构；
-这些采集结构均具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置的第一数学函数，
-至少第一采集结构和第二采集结构以如下方式配置，即这些采集结构的第一数学函数关于数值的级数的至少一个频率和因此这些数学函数的至少一个频率方面彼此不同，
-该布置包括评估设备，其中，该评估设备或该采集设备被配置为按照该指定分配将对应的数值分配给由这些采集信息项采集的光学特性，并因此针对每个被采集的采集结构获得采集的数值的级数，
-该评估设备被配置为通过对所采集的数值的级数进行频率分析来确定所采集的数值的级数的频率，并且在考虑了关于这些数学函数的频率的先验知识的情况下，根据所确定的频率确定该可移动物体的取向。
3.根据条款1或2所述的布置，其中，在这些采集结构中的至少两个采集结构的特征频率不发生在该布置的其他采集结构中的情况下，沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线分别具有该采集结构的特征频率。
4.一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是由多个部件形成的布置(例如机器)的部件的取向的方法，其中
-多个采集结构被布置在该可移动物体处或在不随该可移动物体一起移动的物体处，其中，这些采集结构中的至少两个的表面朝向不同的方向，
-采集设备以光学方式对这些采集结构进行采集，并由此获得采集信息项，其中，这些采集信息的不同部分被分配给不同的采集结构，
-这些采集结构均具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线在数值的有序标度上对应于这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置的第一数学函数，
-这些采集结构中的至少一个第一采集结构和至少一个第二采集结构以如下方式被配置，即这些采集结构的第一数学函数彼此不同，
-评估设备或该采集设备按照该指定分配将这些对应的数值分配给由这些采集信息项采集的光学特性，并因此针对每个被采集的采集结构获得采集的数值的级数，
-该评估设备通过对所采集的数值的级数进行频率分析，在考虑了关于该第一采集结构和该第二采集结构的光学特性的分布曲线的先验知识的情况下，确定该第一采集结构和该第二采集结构中的哪一个被分配给这些采集信息项的哪个部分。
5.一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体、特别是由多个部件形成的布置(例如机器)的部件的取向的方法，其中
-多个采集结构被布置在该可移动物体处或在不随该可移动物体一起移动的物体处，其中，这些采集结构中的至少两个的表面朝向不同的方向，
-采集设备以光学方式对这些采集结构进行采集，并由此获得采集信息项，其中，这些采集信息的不同部分被分配给不同的采集结构，
-这些采集结构均具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置的第一数学函数，
-至少第一采集结构和第二采集结构以如下方式配置，即这些采集结构的第一数学函数关于数值的级数的至少一个频率和因此这些数学函数的至少一个频率方面彼此不同，
-评估设备或该采集设备按照该指定分配将这些对应的数值分配给由这些采集信息项采集的光学特性，并因此针对每个被采集的采集结构获得采集的数值的级数，
-该评估设备通过对所采集的数值的级数进行频率分析来确定所采集的数值的级数的频率，并且在考虑了关于这些数学函数的频率的先验知识的情况下，根据所确定的频率确定该可移动物体的取向。
6.一种包括多个采集结构的布置，这些采集结构能够被一起采集，以用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体的取向，尤其是比如机器等由多个部件形成的布置的构件的取向，其中
-这些采集结构中的至少两个采集结构朝不同的方向，
-这些采集结构均具有沿该采集结构的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线在数值的有序标度上对应于这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置的第一数学函数，
-这些采集结构中的至少一个第一采集结构和至少一个第二采集结构以如下方式被配置，即这些采集结构的第一数学函数彼此不同。
7.根据条款6所述的布置，其中，沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数。
8.根据条款6或7所述的布置，其中，至少该第一采集结构和该第二采集结构以如下方式被配置，即这些采集结构的第一数学函数关于数值的级数的至少一个频率和因此这些数学函数的至少一个频率方面彼此不同。
附图说明
现在将参照附图来描述本发明的示例性实施例。在附图中的各个图中：
图1示意性地示出了具有可移动部分和用于采集可移动部分的多个采集单元的布置，
图2示意性地示出了用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体的位置和/或取向的布置，
图3示出了具有四个采集结构的布置的平面图，这四个采集结构沿着共用表面延伸，
图4示出了与沿着采集结构的表面方向的采集结构的光学特性的分布曲线相对应的数学函数，
图5示意性地示出了采集单元和评估设备，其中，该评估设备包括多个数据处理器，
图6示出了两个采集结构，这些采集结构均沿平面表面区域延伸，其中，这些表面区域朝向不同的方向，
图7示出了具有三个表面区域的布置的平面图，以及
图8示出了具有五个平面表面区域的布置，在每个平面表面区域处形成有至少一个采集结构。
具体实施方式
图1示出了布置100，其包括具有固定部分102和可移动部分103的物体布置101、以及用于采集可移动部分103的两个采集单元107、108。特别地，物体布置101是机器，例如机床或坐标测量机。进一步地，物体布置101可以是例如用于治疗患者的治疗装置。因此，采集单元可以例如牢固地连接至机器的底板或底座。示意性所示的物体布置101包括固定部分102，该固定部分以长形方式向上延伸，例如从这里未示出的底座开始。可移动部分103被布置在固定部分102处，以便可在竖直方向上移动。因此，可移动部分103可以沿着固定部分102向上和向下移动。进一步地，可移动部分103也可相对于固定部分102在水平方向上移动。在特定实施例中，可移动部分103可以通过未在图1中展示的另外的部分连接到固定部分102。举例来说，第一连接部分可以以可移动的方式直接布置在固定部分102处，并且可移动部分103可以以可移动的方式布置在这个部分上。进一步地，可替代地或附加地，可能的是在图1中在可移动部分103的右下角展示的传感器104能够相对于可移动部分103例如在竖直方向上精确地移动。进一步可替代地或附加地，固定部分102可以由可移动部分代替，该可移动部分例如可相对于前述底座在水平方向上移动。进一步可替代地或附加地，前述线性移动性可以由旋转移动性代替和/或补充。
图1中的示意图仅用于阐明通过多个采集单元采集可移动部分的原理。因此，布置在图1的可移动部分103处的另外的部件不需要是传感器104，其例如是坐标测量机的触觉感测或光学传感器，或者在示例性实施例中，可替代地是机床的加工工具，但是例如可以是用于治疗患者的治疗设备，比如照射设备。
在图1的示意图中设置了两个采集单元107、108，其中，在示例性实施例中，第一采集单元107具有位于采集单元107上方的采集区域。牢固地连接至可移动部分103的标记物105位于此采集区域内。这里，标记物105的表面横向于采集方向延伸，在这些采集方向内，采集单元107可以采集其采集区域内的物体，并且还可以在其操作期间采集所述物体。在采集单元107的操作期间采集的至少一个采集结构位于标记物105的表面处，该表面向下朝向采集单元107被定向。
第二采集单元108以如下方式被定向，即其采集区域在图1的图示中向其左侧延伸。牢固地连接至可移动部分103的第二标记物106位于采集区域内。在图1的图示中向右定向的标记物106的表面具有至少一个采集结构，该采集结构在第二采集单元108的操作期间被采集。
在图1的示意性展示的示例性实施例中，如前所述，可移动部分103可在竖直方向和水平方向上移动。这里，采集单元107、108的采集区域以如下方式被定向和定位以及还有设置尺寸，即第一标记物105的面对第一采集单元107的表面位于采集单元107的采集区域内，在可移动部分103的每个可能的移动位置上具有至少一个采集结构。关于可移动部分103的竖直移动方向方面，对应的说明适用于第二标记物106和第二采集单元108。在可移动部分103的每个移动位置中，第二采集单元108采集第二标记物106面向其的表面，并因此采集形成在其上的至少一个采集结构。
如所提及的，如果布置具有另外的移动自由度和/或其他移动自由度，则如上所述的对应说明优选地也适用于这种布置。举例来说，除了图1所示的布置的部件之外，还可以设置另外的采集单元和另外的标记物，这些采集单元和标记物有助于采集关于垂直于图的平面延伸的移动方向方面可移动部分的位置。在至少一个旋转移动自由度的情况下，优选地至少一个采集单元能够至少在旋转位置的范围内在可移动部分的每个旋转位置上采集一个标记物或多个标记物，标记物均具有至少一个采集结构。如果旋转位置的可能范围较大，则可能有必要使用多于一个的采集单元来采集至少一个标记物，因为标记物的至少一个采集结构无法被同一个采集单元采集，或者在任何情况下都无法在每个旋转位置都被采集得具有足够的空间分辨率。即使在线性移动自由度的情况下，情况也可能是单个采集单元无法在移动范围的所有部分中采集至少一个采集结构，因此需要至少一个另外的采集单元。优选地，所有采集单元的位置和取向在共用坐标系中是已知的。
图2示出了具有标记物2的布置1，在标记物的向下指向的表面上布置有多个采集结构4a、4b。采集结构4a、4b是由多个采集结构形成的布置3的一部分，其中，此布置3可以具有未在图2中展示的另外的采集结构，这些采集结构可以存在于与采集结构4a、4b不同的位置并且具有不同的取向。在替代性配置中，多个采集结构也不必成为同一标记物的一部分。进一步可替代地或附加地，仅一个采集结构和/或多于两个的采集结构可以被布置或实施在标记物的同一表面处，特别是在沿着平面延伸的标记物的表面上。
然而，每个采集结构的位置和取向优选地在由多个采集结构形成的布置的共用坐标系中是已知的。于是，此先验知识可以用于在采集至少一些采集结构之后确定可移动物体的位置和/或取向。
除了标记物2之外，图2所展示的布置1还具有适当布置的采集单元21，该采集单元被配置用于对标记物2的采集结构4a、4b进行采集，该采集单元可以是例如图1的采集单元107、108之一。相应地，标记物2可以是例如图1的标记物105或106。
在其操作期间，采集设备21采集在其采集区域中的所有物体的采集信息。在任何情况下，针对标记物2和采集单元21的多个相对位置，还在其中包括位于标记物2的面向采集单元21的表面处的采集结构4a、4b。特别地，采集单元21生成采集结构4a、4b在其周围环境中的一维或二维图像。取决于标记物2和采集单元21的相对位置和相对取向，采集结构4a、4b的图像位于由采集单元21记录的图像中的不同位置处。因此，原则上可以根据至少一个采集结构4a、4b的图像在所记录的图像中的位置来确定标记物2和采集单元21以及因此与其连接的物体的位置和/或取向。然而，根据本发明，不是通过或不是仅通过传统的图像处理来确定(多个)采集结构的图像在所记录的图像中的位置；而是执行频率分析。
采集单元21和可选地至少一个另外的采集单元(图2中未展示)连接到评估设备23，以用于执行频率分析和用于确定位置和/或取向。此外，图2示出了数据存储器25，评估设备23可以从该数据存储器获得数据，例如包含先验知识、特别是关于由多个采集结构形成的布置3的先验知识和/或关于该布置的至少一个采集结构、优选地所有采集结构的先验知识的信息项。特别地，其还包含关于分别沿相应的采集结构的至少一个表面方向的光学特性分布曲线的先验知识。可选地，至少一个采集结构中可以具有唯一的识别特征，并且关于此的先验知识也被存储在数据存储器25中，并且可以供评估设备23使用(例如，由评估设备从数据存储器25中读取)。
图3示出了四个采集结构4a、4b、4c、4d，其沿着物体或标记物的共用表面延伸。举例来说，采集结构4a、4b可以是图2的具有相同标签的采集结构。
图3所示的四个采集结构4中的每一个由平行线的图案表示。然而，这种表示应理解为是示意性的。在对应的特定实施例的情况下，四个采集结构4中的每一个具有灰度值分布曲线，该灰度值分布曲线在线的方向上是恒定的，或者在线的中心分别具有单个最大值或最小值，并且在垂直于这些线的路线的每个方向上具有连续的周期性灰度值分布曲线，所述周期性灰度值分布曲线由具有单个最大值或单个最小值的统计分布函数叠加。因此，线的相对位置指示例如灰度值分布曲线的局部最大值的相对位置，其中，根据两个局部最大值之间的周期性分布曲线，分别精确地在局部最大值之间的中心处具有局部最小值。术语“最大”和“最小”应理解为与灰度值有关。特别地，灰度值可以由数值表示，其中，特别地，标度上的最大数值对应于最暗或最亮等级的灰色，而最小数值相应地对应于最亮或最暗等级的灰色。
图3中的四个采集结构4的周期性分布曲线的频率彼此不同。图3的左上角的第一采集结构4a具有最低的频率，因此具有最长的周期长度。图3的左下角的第二采集结构4b具有次最低的频率。图3的右上角的第三采集结构4c具有第二最高频率，该第二最高频率高于第二低频率。图3的右下角的第四采集结构4d具有最高频率。
而且，在所有四个采集结构4中，所示的线的方向以及因此还有垂直于其的表面方向(沿着其的周期长度最大)也不同。最大周期长度的方向在第一采集结构4a的情况下在图3的水平方向上延伸，在第二采集结构4b的情况下在图3的竖直方向上延伸，在第三采集结构4c的情况下从左下角延伸到右上角以及在第四采集结构4d的情况下从左上角延伸到右下角。
因此，如果光学特性的分布曲线被采集设备沿着任何沿着四个采集结构4中的两个或三个采集结构延伸的表面方向采集，当考虑到关于四个采集结构4的不同频率和不同取向的先验知识时，已经可以确定由多个采集结构4形成的布置相对于采集单元或采集设备的大致取向。如果评估多个图像行或图像列，与在数码相机的二维相机图像的情况下一样，则可以非常准确地确定取向。在图3中用具有附图标记5的虚线展示了单个表面方向的示例，由多个采集结构4形成的布置沿着该单个表面方向被例如数码相机行采集。
图4通过不间断线示出了与采集结构的光学特性的分布曲线相对应的第一数学函数，光学特性的分布曲线沿着采集结构的表面方向变化。举例来说，如图4所示，图3的左上角的第一采集结构4a的光学特性可以在水平图像方向上延伸。空间坐标x沿图4所示图的水平轴线延伸；可分配给光学特性的数值的标度沿着竖直轴线延伸。
举例来说，通过将正弦函数与高斯分布函数相乘来获得该数学函数，高斯分布函数用虚线展示。函数的五个局部最小值和四个局部最大值在图4中很容易识别。存在另外的局部最小值和局部最大值。然而，由于正弦函数通过正态分布函数被加权，这些被加权得是如此之小，以至于在竖直轴线的所选标度下几乎无法识别它们。最明显的局部最小值位于正态分布函数的最大值附近。从最明显的局部最大值的不相等高度中，可以识别出正态分布函数的最大值与正弦函数的最小值不完全重合。如果这些一致，则所得的数学函数将具有与竖直图轴线平行的对称轴。
而且，图4中用虚线展示了高斯分布。正态分布具有最大值的点与第二数学函数的最大值重合，第二数学函数具有第一数学函数的局部最大值作为函数值。进一步地，存在第三数学函数，其函数值是第一数学函数的局部最小值；其同样在高斯分布函数的最大值处具有极值，此极值是最小值。第二数学函数用点划线表示。
图4所示类型的第一数学函数非常适于通过频率分析来确定位置和/或取向，并因此非常适于确定关于x轴方面采集结构的位置。该类型的各个示例关于正弦函数或余弦函数的频率方面可能不同，正弦函数或余弦函数由正态分布函数加权。举例来说，图3中示意性展示的四个采集结构4是通过图4中展示的类型的、具有不同频率的函数来实现的。于是，在各个采集结构的表面方向上也存在差异，沿着这些表面方向，光学特性的分布曲线的周期长度最长。
如上所述，图4所示的数学函数关于平行于竖直轴线延伸的直线是不对称的。然而，优选地，以如下方式配置沿着表面方向、优选地沿着除了垂直于具有光学特性的最长周期长度的表面方向延伸的表面方向之外的几乎所有表面方向的光学特性的分布曲线，即，分布曲线关于位置是对称。对称性是指在距对称位置相同距离处，光学特性沿表面方向在相反方向上具有相同的大小。进一步地，优选的是，对于光学特性的分布曲线，仅存在一个这样的对称位置。特别地，在上述函数类型的情况下，这是绝对最大值或绝对最小值的位置，其中，正弦函数或余弦函数乘以对称统计分布函数，其中，统计分布函数具有单个最大值或最小值，并且关于最大值或最小值的位置是对称的。上面，指定了高斯函数作为这种统计分布函数的示例。优选的特征，根据该优选特征，仅存在单个对称位置，优选地独立于相应的采集结构在存在对称位置的表面方向上延伸的长度而独立地应用。因此，正弦函数或余弦函数特别是在每个最大值或最小值处具有多个对称位置。相比之下，乘以前述类型的统计分布函数的正弦函数或余弦函数仅具有单个对称位置，具体在该对称位置，统计分布函数的最大值或最小值与正弦函数或余弦函数的最大值或最小值重合。然而，除了正弦函数或余弦函数外，任何其他没有间断的周期函数也被讨论。
如以下证实的，可以以简单的方式确定光学特性的对称分布曲线的位置。这里假设描述沿位置轴的光学特性的分布曲线的数学函数的情况涉及具有实函数值的函数。这对应于通过对光学特性的局部分布曲线进行采集而获得的实值。对于关于位置轴的零点对称的实函数，可以得出傅立叶变换x(ω)同样是关于频率ω的零点对称的实函数：
在这种情况下，条形表示复共轭，即虚部的符号取反。因此，对于每个频率ω，傅立叶变换的绝对值等于傅立叶变换的值，并且相位为arg(x(ω))＝0。然而，如果作为位置的函数的光学特性不是关于零点对称的，而是关于沿所考虑的表面方向的某个其他位置a对称的，则以下条件成立：
其中，f是傅立叶变换的算符，x是空间域中的函数，t是空间域(即沿所考虑的表面方向)中的位置变量，e是欧拉数，并且j是虚数单位，其中，j2＝-1。根据式2，对称点或对称中心沿着位置轴的位移将具有位置函数的傅立叶变换是复数函数的效应。该复数函数是由关于零点对称的位置函数的傅立叶变换乘以e-jωa得出的。由此可以直接得出，复数傅立叶变换的相位为：
由此进而得出
即，相位关于频率的一阶导数等于对称点沿位置轴线从零点开始的位移的负值。
图5示出了采集单元21，该采集单元可以是例如图2的采集单元。进一步地，在图5中可识别评估设备23，所述评估设备可能是图2的评估设备。在该布置的操作期间，采集单元21将采集信息项传输到评估单元23，该评估单元包括多个数据处理器27a、27b...27n和28a、28b...28n，每个数据处理器27、28接收采集信息项的子集并对其进行处理。特别地，每个数据处理器27、28确定总体采集信息项的评估的部分结果。举例来说，部分结果相应地是采集结构在采集单元21生成的图像中的位置，如从数据处理器处理的子集获得的。举例来说，如果考虑图3中的标记物，则对于四个被采集的采集结构中的每一个，几乎所有的行和几乎所有的列都获得位置。仅对于沿着图3所示的线延伸的图像行和图像列，没有根据本发明的方法确定位置。
特别地，可以从采集单元向评估设备23传输二维图像，该二维图像对该采集结构或多个采集结构在其相应周围的环境中进行采集，所述传输重复进行。图像行的数据分别传输到数据处理器27a、27b...27n，其中数据处理器27的数量等于存在的图像行的数量。进一步地，图像列的数据分别提供给数据处理器28a、28b...28n，其中数据处理器28的数量等于图像列的数量。以这种方式可以非常快速地评估二维图像。举例来说，每个数据处理器27、28执行数字傅立叶变换，并且可选地而且执行图像行或图像列的频率分析。
在另一种配置中，数据处理器27少于图像行，并且数据处理器28少于图像列；而是存在其整数分数，比如一半或三分之一。在这种情况下，评估设备优选地包括数据缓冲器，采集单元接收的采集信息项优选地逐个图像地存储在该数据缓冲器中。每个数据处理器27从数据缓冲器接收图像线并评估所述图像行。一旦完成评估，每个数据处理器27就接收另外的图像行。因此，每个数据处理器27可以评估多个图像行。评估的结果优选地存储在数据存储器中的数据处理器27的输出侧。数据处理器28均以对应的方式评估多个图像列。
图6示出了具有多个采集结构的布置1，这些采集结构形成在标记物的板状部分3、5的表面区域2、4处。在具体展示的示例性实施例中，板状部分之间的角度为45°，因此表面轮廓相应地成角度。该表面在从第一表面区域2到第二表面区域4的过渡部处弯曲。采集结构本身在图6中无法识别。
第一采集方向在图6中通过两个实线箭头表示，采集设备在所述采集方向上对采集结构进行采集。如果布置有布置1的物体在表面区域2、4的过渡部处围绕垂直于图6的图平面延伸的旋转轴线沿顺时针方向旋转45°，则采集设备沿图6中具有两个虚线箭头所指示的采集方向对采集结构进行采集。
当在不同的采集方向上进行采集时，会出现具有两个采集结构的布置的不同图像。在由两个实线箭头指示的采集方向上，形成在第一表面区域2处的采集结构没有出现畸变。在用两个虚线箭头指示的其他采集方向上，第二表面区域4处的采集结构没有出现畸变。由于相对于表面法线倾斜的采集方向，相应的其他采集结构出现畸变。
优选的是根据所获得的采集信息项可唯一地识别采集结构。因此，当评估采集信息项时识别相应的采集结构，并且因此可以特别地确定哪个表面区域2、4位于例如采集结构的整个图像的左侧或右侧。以此方式，在任何情况下都可以关于图6中从底部延伸到顶部的旋转轴线方面来采集布置1的旋转位置，因此也可以采集取向。
关于在表面区域2、4的过渡处在垂直于图6的图平面的方向上延伸的上述旋转轴线方面，通过考虑到关于采集结构沿着表面区域2、4的光学特性的分布曲线的先验知识，可以从布置1及其周围环境的整个图像中确定旋转位置。如果两个分布曲线在图6中从左到右延伸的方向上都是周期性的，因此如果频谱中有一个对应的频率是明显的，则可以评估这个明显频率的相对位置。因此，执行频率分析通常是有利的。由于在本说明书中描述的第一措施，因此可以确定可移动物体的位置。由于第三措施，可以确定取向。举例来说，如果在表面区域2、4处的周期性分布曲线均是周期性的，具有相同频率，尽管这不是优选的，则布置在第二表面区域4处的采集结构的频率将根据采集信息项中相对于采集方向的45°倾斜而增加，采集信息项是在用图6中的两个实线箭头指示的采集方向上采集的。在图6中沿着第二表面区域4从左下角到右上角的分布曲线中的周期长度将在记录的整个图像中缩短0.5乘以2的平方根的倍数，并且频率将相应地增加。
优选地，在图6中的布置1的每个表面区域2、4处，不只存在一个采集结构，而且存在具有例如图3所示的多个采集结构的布置。这确保了对于围绕在图6的图平面中延伸的旋转轴线的布置的不同旋转位置，可以评估采集结构的频率，并且可以由此分别还关于垂直于图6的图平面延伸的附加旋转轴线方面确定取向。
图7示出了具有三个板状部分3、5、13的布置11。这里，图7中的第一部分3的第一表面区域2被认为是在垂直于第一表面区域2延伸的方向上。因此，如在第三部分13的第二表面区域4和第三表面区域12中可识别的那样，在第一表面区域2中展示的圆也是圆而不是椭圆，所述圆仅用于阐明畸变而不是采集结构的一部分。在第一表面区域2上的圆形形式用附图标记7表示，在第二表面区域4上的椭圆用附图标记8表示，而在第三表面区域12上的椭圆用附图标记17表示。如果从垂直于表面延伸的方向分别观看表面区域4、12，则相应的采集结构(未在图7中展示)将没有畸变，对应于圆形形式而不是椭圆形式。
特别地，部分3、5可以如上所述基于图6进行配置。除了以下事实：在图7的视图中，第三表面区域12的背面(即第三部分13)在背景上是可识别的，与图6的图示没有区别。然而，图7阐明了如下构思，根据该构思，相对于彼此成角度的板状部分不仅可以在一个方向上彼此相邻布置，而且还可以在彼此垂直延伸的两个方向上彼此相邻布置。如果在三个表面区域2、4、12中的每一个处形成有至少一个采集结构、优选地多个不同定向的采集结构(例如，如图3所示)，则可以根据基于图6已经描述的方式特别是关于在图7的图平面中延伸的两条旋转轴线方面确定取向，其中，旋转轴线例如在从第一部分3到第二部分5的过渡部处延伸，而另一条旋转轴线在从第一部分3到第三部分13的过渡部处延伸。
图8示出了使用多个板状部分的原理可以用于图7展示的不同的方式被实施，这些板状部分在这些部分的表面处均具有至少一个采集结构，这已经在图6的基础上进行了说明。在图8所示的总共五个板状部分33a至33e中，第三板状部分33c和第四板状部分33d对应于图6中的第一板状部分3和第二板状部分5。图8中还展示了与图6中相同的箭头对。根据图6，这些箭头对指示两个可能的采集方向。然而，如果考虑到由两个虚线箭头指示的采集方向，则可以立即识别出与图6中的布置有关的布置31的特殊性：在此采集方向上未采集到第二板状材料区域33b和第二表面区域34b的向下且向左指向的表面。据此，例如如果采集设备记录了布置31的整体图像，则已经可以得出关于布置31的取向的结论。然而，从图8所指示的两个采集方向可采集第一部分33a的其他表面区域34a、第三部分33c的其他表面区域34c、第四部分33d的其他表面区域34d以及第五部分33e的其他表面区域34e。
图8所示的布置31具有另外的优点，上面已经简要考虑到了该优点：三个表面区域34a、34c、34e的表面法线彼此平行延伸。如果在评估采集信息项时考虑到此先验知识，则可以关于在图8的图平面中从上到下延伸的旋转轴线方面明确且非常准确地确定布置31的旋转位置。这里，前提是，在第一表面区域34a和第五表面区域34e处的采集结构可以彼此明确地区分。特别的，因此优选的是，即使在按照图8的布置31中，至少一个采集结构在每个表面区域中也是可唯一识别的(仅可以存在一个)。
自然地，通常也可能不是一个采集结构是可唯一识别的，而是由这些采集结构形成的整体布置在相应表面处或在相应表面区域处是可唯一识别的。举例来说，精确地，图3中示意性展示的具有四个采集结构的布置可以分别形成在每个表面区域处；然而，由在不同表面或表面区域处的四个采集结构形成的布置可以关于垂直于该表面延伸的旋转轴线布置在不同的旋转位置。然后，从相应的旋转位置唯一地识别由多个(例如四个)采集结构形成的布置，这相对于表面区域的外边缘是可确定的。
关于具有多个板状部分的标记物或目标体的另外的构造，参见de102018208203a1。然而，与在de102018208203a1中描述的目标体的情况一样，不强制不同的表面区域直接相互连接，在这些表面区域的表面处，分别实施有至少一个采集结构。而是，至少两个表面区域可以通过布置有采集结构的物体相互连接。如上所述，物体可以是可移动物体或不随可移动物体移动的物体。
1.一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体(103)、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置的方法，其中
-以光学方式采集至少一个采集结构(4)，并由此获得采集信息项，该至少一个采集结构被布置在可移动物体(103)处或在不与该可移动物体(103)一起移动的物体处，
-该至少一个采集结构(4)具有沿该采集结构(4)的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构(4)的表面方向(5)的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置的第一数学函数，
-其中，该光学特性以如下方式沿该表面变化
·多个或所有这些局部最大值是沿该表面方向的该位置(x)的第二数学函数的值，该第二数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最大值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，和/或
·多个或所有这些局部最小值是沿着该表面方向的该位置(x)的第三数学函数的值，该第三数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最小值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，
-这些采集信息项所采集的该光学特性已根据该指定映射分配了对应的数值，以使得这些数值的级数具有该多个局部最大值和该多个局部最小值，并且与该位置(x)的第一数学函数相对应，
-通过对该位置(x)的第二数学函数和/或该位置(x)的第三数学函数的数值的级数执行频率分析来确定该可移动物体(103)关于该表面方向方面的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，沿该采集结构(4)的表面变化的该光学特性的分布曲线具有该光学特性的连续变化的一阶空间导数，并且相应地，该位置(x)的第一数学函数也具有这些数值的连续变化的一阶导数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，沿着该采集结构(4)的表面变化的该光学特性的分布曲线、以及相应地还有该位置(x)的第一数学函数是周期性的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该采集结构(4)具有第一表面方向，该光学特性沿着该第一表面方向以如下方式变化，即该第一数学函数具有该多个局部最大值和该多个局部最小值，其中，该采集结构(4)具有第二表面方向，该第二表面方向横向于该第一表面方向延伸并且该光学特性不沿着该第二表面方向以如下方式变化，即对应的第一数学函数具有多个局部最大值和多个局部最小值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，以光学方式采集多个所述采集结构(4)，并由此获得对应的采集信息项，其中，关于存在的至少一对采集结构(4)，这些第一表面方向横向于彼此延伸和/或这些第二表面方向横向于彼此延伸，其中，对于存在的该对中的每个采集结构(4)，由这些采集信息项采集的该光学特性已分配了这些对应的数值，使得关于该采集结构(4)的至少一个表面方向分别获得这些数值的级数，其中，针对存在的该对中的每个采集结构(4)关于该采集结构(4)的至少一个表面方向方面，评估这些数值的级数，其是该采集结构(4)的评估设备，并且其中，该对中的第一采集结构(4)的第一评估设备与该对中的第二采集结构(4)的第二评估设备不同。
6.一种用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体(103)、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置的布置，其中
-该布置包括：至少一个采集结构(4)，该至少一个采集结构可布置在该可移动物体(103)处或在不随该可移动物体(103)一起移动的物体处；以及用于对该采集结构(4)进行采集的采集设备，
-该采集设备被配置为以光学方式对该采集结构(4)进行采集并由此获得采集信息项，
-该至少一个采集结构(4)具有沿该采集结构(4)的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构(4)的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置(x)的第一数学函数，
-该光学特性以如下方式沿该表面变化
·多个或所有这些局部最大值是沿该表面方向的该位置(x)的第二数学函数的值，该第二数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最大值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，和/或
·多个或所有这些局部最小值是沿着该表面方向的该位置(x)的第三数学函数的值，该第三数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最小值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，
-该布置包括评估设备(23)，其中，该评估设备(23)或该采集设备(21；107，108)被配置为根据该指定映射向由这些采集信息项采集的该光学特性分配这些对应的数值，使得这些数值的级数具有该多个局部最大值和该多个局部最小值并且对应于该位置(x)的第一数学函数，
-该评估设备(23)被配置为通过对该位置(x)的第二数学函数和/或该位置(x)的第三数学函数的数值的级数执行频率分析来确定该可移动物体(103)关于该表面方向方面的位置。
7.根据权利要求6所述的布置，其中，沿该采集结构(4)的表面变化的该光学特性的分布曲线具有该光学特性的连续变化的一阶空间导数，并且相应地，该位置(x)的第一数学函数也具有这些数值的连续变化的一阶导数。
8.根据权利要求6或7所述的布置，其中，沿着该采集结构(4)的表面变化的该光学特性的分布曲线、以及相应地还有该位置(x)的第一数学函数是周期性的。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的布置，其中，该采集结构(4)具有第一表面方向，该光学特性沿着该第一表面方向以如下方式变化，即该第一数学函数具有该多个局部最大值和该多个局部最小值，其中，该采集结构(4)具有第二表面方向，该第二表面方向横向于该第一表面方向延伸并且该光学特性不沿着该第二表面方向以如下方式变化，即对应的第一数学函数具有多个局部最大值和多个局部最小值。
10.根据权利要求9所述的布置，其中，该布置包括多个采集结构(4)，并且其中，该采集设备(21；107，108)被配置为以光学方式采集多个所述采集结构(4)，并由此获得对应的采集信息项，其中，关于存在的至少一对采集结构(4)，这些第一表面方向横向于彼此延伸和/或这些第二表面方向横向于彼此延伸，其中，该评估设备(23)或该采集设备(21；107，108)被配置为对于存在的该对中的每个采集结构(4)，将这些对应的数值分配给由这些采集信息项采集的该光学特性，使得关于该采集结构(4)的至少一个表面方向分别获得这些数值的级数，其中，该评估设备(23)被配置为针对存在的该对中的每个采集结构(4)关于该采集结构(4)的至少一个表面方向方面，评估这些数值的级数，其是该采集结构(4)的评估设备(23)，并且其中，该对中的第一采集结构(4)的第一评估设备(23)与该对中的第二采集结构(4)的第二评估设备(23)不同。
11.一种采集结构(4)，该采集结构用于通过该采集结构(4)连接到可移动物体(103)或连接到不随该可移动物体(103)一起移动的采集设备(21；107，108)来确定该可移动物体(103)的位置、特别是用于确定例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置，该采集结构(4)被采集并且关于该可移动物体(103)的位置方面的对应的采集信息项被评估，其中
-该采集结构(4)具有沿该采集结构(4)的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构(4)的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置(x)的第一数学函数，
-该光学特性以如下方式沿该表面变化
·多个或所有这些局部最大值是沿该表面方向的该位置(x)的第二数学函数的值，该第二数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最大值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的在唯一位置处的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的在唯一位置处的绝对最小值，和/或
·多个或所有这些局部最小值是沿着该表面方向的该位置(x)的第三数学函数的值，该第三数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最小值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的在唯一位置处的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的在唯一位置处的绝对最小值。
12.一种用于产生采集结构(4)的方法，该采集结构用于通过该采集结构(4)连接到可移动物体(103)或连接到不随该可移动物体(103)一起移动的采集设备(21；107，108)来确定该可移动物体(103)的位置、特别是用于确定例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置，该采集结构(4)被采集并且关于该可移动物体(103)的位置方面的对应的采集信息项被评估，其中，该采集结构以如下方式被配置
-该采集结构(4)具有沿该采集结构(4)的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构(4)的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置(x)的第一数学函数，
-该光学特性以如下方式沿该表面变化
·多个或所有这些局部最大值是沿该表面方向的该位置(x)的第二数学函数的值，该第二数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最大值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，和/或
·多个或所有这些局部最小值是沿着该表面方向的该位置(x)的第三数学函数的值，该第三数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最小值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，
其中，该采集结构通过以下方法中的一个或多个方法而产生：数字打印方法、表面材料的部分材料去除方法以及将材料施加到该表面上的方法，或通过在显示器上显示该采集结构或将该采集结构投影在表面上而生成。
13.根据前一项权利要求所述的方法，其中，至少一个频率被指定，根据该至少一个频率，该采集结构(4)的光学特性的分布曲线具有周期性的配置。
14.根据前一项权利要求所述的方法，其中，确定频谱中的其中效应具有效应的一个或多个频率范围的至少一个效应，该至少一个效应对该光学特性的分布曲线具有意想不到的影响，并且其中，该频率以如下方式被指定，即该频率不位于所确定的该频率范围内或不位于所确定的这些频率范围内。
15.一种用于产生用于确定由多个物体形成的布置的可移动物体(103)、特别是例如机器等由多个部件形成的布置的部件的位置和/或取向的布置的方法，其中
-该布置配备有至少一个采集结构(4)，其中，该采集结构(4)用于布置在该可移动物体(103)处或在不随该可移动物体(103)一起移动的物体处，
-该布置配备有用于对该采集结构(4)进行采集或用于对这些采集结构(4)中的至少一个采集结构进行采集的采集设备(21；107，108)，
-该采集设备(21；107，108)被配置为以光学方式对该采集结构(4)进行采集并由此获得采集信息项，
-该至少一个采集结构(4)具有沿该采集结构(4)的表面变化的光学特性的分布曲线，
-至少在沿着该采集结构(4)的表面方向的每个位置处，根据指定映射，可通过对应的数值来表示该光学特性，并且所述光学特性以如下方式变化，即沿着该表面变化的该光学特性的分布曲线对应于在数值的有序标度上具有多个局部最大值和多个局部最小值的这些数值的级数，这些数值的级数可解释为该位置(x)的第一数学函数，
-该光学特性以如下方式沿该表面变化
·多个或所有这些局部最大值是沿该表面方向的该位置(x)的第二数学函数的值，该第二数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最大值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，和/或
·多个或所有这些局部最小值是沿着该表面方向的该位置(x)的第三数学函数的值，该第三数学函数在具有该位置(x)的第一数学函数的至少三个局部最小值的局部区域内具有与该光学特性的最大值相对应的绝对最大值或与该光学特性的最小值相对应的绝对最小值，
-该布置配备有评估设备(23)，其中，该评估设备(23)或该采集设备(21；107，108)被配置为根据该指定映射向由这些采集信息项采集的该光学特性分配这些对应的数值，使得这些数值的级数具有该多个局部最大值和该多个局部最小值并且对应于该位置(x)的第一数学函数，
-该评估设备(23)被配置为通过对该位置(x)的第二数学函数和/或该位置(x)的第三数学函数的数值的级数执行频率分析来确定该可移动物体(103)关于该表面方向方面的位置。
技术总结