Задача из области визуальной навигации по маркерам. Есть 3 светодиода, пульсирующие с заданной частотой (150-200 Гц, у каждого своя). Есть хорошая быстрая камера, снимающая их. Задача: найти визуальные маркеры и определить позицию камеры по ним.
В статике засечь маркеры тривиально. Проблемы начинаются при резких движениях камеры, когда выключение СИД попадает на один пиксель, а включение его на соседний, или даже через 2-3. Сейчас оно решается перебором "в лоб" ближайшего окружения последнего известного положения маркера, медленно и не очень надёжно. Частота диодов и кадровая частота весьма стабильны и отвечают задаче, частоту могу замерить за 4 импульса маркера. Как можно элегантно решить задачу?
Уже просчитана "дельта" каждого кадра: т.е. можно бесплатно (в плане вычислений) найти все пиксели изменившиеся по сравнению с предыдущим кадром.

Следующим этапом будет определение позиции по трём известным маякам, но пока хочу сделать надёжную засечку маркеров даже если они сдвинулись на пару пикселей.

а не надо искать разницу от мигания в том же месте раз оно так быстро меняется,
картинки пропустить через полосовые фильтры по времени для трёх разных частот, натянуть на них какой-нибудь полином/сплайн - получатся траектории движения светодиодов по картинке, в зависимости от времени.
ну а раз производная по времени уже посчитана для всей картинки, можно её использовать для грубой оценки где примерно находятся светодиоды чтобы не всю картинку обсчитывать, а только в некоторой окресности светодиодов.

Спасибо, хорошая мысль.

Не до конца понял только с полиномом. Представим для примера что снимаю на 1000 кадров\сек, а диод мигает с частотой 100 Гц. Я беру каждый 10 кадр и ищу яркую точку (для увеличения точности можно искать так же чёрную точку со сдвигом по фазе на 5 кадров). Но ведь для коротких последовательностей шум будет неизбежен, по любому у нас останется 3-4 кандидата на маркер. Я думаю брать евклидов ближайший к последней запомненной позиции маркера. Здесь я вижу несколько возможностей, но крутиться это будет на маломощной железке типа Raspberry Pi и надо думать так же о выч. сложности алгоритма.

Если не затруднит, посоветуйте статьи о 3d позиционировании по маркерам, как триангулировать свою позицию и как лучше размещать маркеры.

если смотреть на видео как на трехмерный набор данных яркости с временной третьей осью, то если посчитать преобразование Фурье с движущимся окном на какой-то одной частоте (полосовой фильтр) вдоль этой третьей оси, получится облако точек вокруг траектории светодиода [x,y,t] , на которые наименьшими квадратами можно натянуть какой-нибудь сплайн, который заодно и шумы/размер пятна светодиода отфильрует/усреднит.

Что есть "хорошая быстрая камера"?
Это датчик изображения с кадровым переносом, или всё же строчным? (Global или Rolling shutter)?

Элегантно можно решить задачу, только правильно её поставив.
Мне кажется, что Вы не совсем хорошо понимаете, что Вам нужно.
Вот с этого и надо было бы начать.