[發明專利]旋轉矩陣計算方法及裝置有效
| 申請號： | 201711230914.7 | 申請日： | 2017-11-29 |
| 公開（公告）號： | CN108009124B | 公開（公告）日： | 2021-03-26 |
| 發明（設計）人： | 何彬全 | 申請（專利權）人： | 天津聚飛創新科技有限公司 |
| 主分類號： | G06F17/16 | 分類號： | G06F17/16;G01C21/20 |
| 代理公司： | 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371 | 代理人： | 王術蘭 |
| 地址： | 300450 天津市濱海新區生態城*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 旋轉 矩陣 計算方法 裝置 | ||
1.一種旋轉矩陣計算方法，其特征在于，應用于無人機，且所述無人機包括軟云臺，所述軟云臺上安裝有攝像裝置，所述方法包括：
利用所述攝像裝置的透視錐體，計算所述軟云臺的投影矩陣；
根據所述無人機的飛行姿態角，計算所述軟云臺的視圖矩陣；
根據所述攝像裝置的安裝角度與所述飛行姿態角，計算所述軟云臺的模型矩陣；
將投影矩陣、視圖矩陣和模型矩陣相乘，得到旋轉矩陣；
所述根據攝像裝置的安裝角度與所述飛行姿態角，計算所述軟云臺的模型矩陣的步驟，包括：
獲取所述攝像裝置相對于水平軸的安裝角度；
利用所述安裝角度和所述飛行姿態角，根據第四公式計算第一矩陣，其中，所述第四公式為：
其中，r為水平軸的單位向量，θ為攝像裝置相對于水平面Y軸的安裝角度；
利用所述安裝角度和所述飛行姿態角，根據第五公式計算第二矩陣，其中，所述第五公式為：
其中，r'為水平軸的單位向量經過姿態變換之后得到的單位向量，θ為攝像裝置相對于水平面Y軸的安裝角度；
根據所述第一矩陣和所述第二矩陣，利用第六公式Mm＝M′r*Mr計算所述模型矩陣。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述攝像裝置的透視錐體，計算所述軟云臺的投影矩陣的步驟，包括：
利用所述攝像裝置的透視錐體，根據第一公式計算所述投影矩陣，其中，l、m、t、b、n、f均為所述透視錐體的參數，l、m、t、b、n、f分別表示左、右、上、下、近、遠這六個透視錐體的參數。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據無人機的飛行姿態角，計算所述軟云臺的視圖矩陣的步驟，包括：
獲取所述無人機的飛行姿態角；
根據所述飛行姿態角，利用第二公式計算四元數，其中，所述第二公式為yaw、pitch、roll分別為偏航角、俯仰角、滾轉角；
利用第三公式，將四元數轉換為視圖矩陣，其中，所述第三公式為
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將投影矩陣、視圖矩陣和模型矩陣相乘，得到旋轉矩陣的步驟，包括：
利用第七公式M＝Mp*Mv*Mm，將投影矩陣、視圖矩陣和模型矩陣相乘，得到所述旋轉矩陣，其中，Mp為投影矩陣，Mv為視圖矩陣，Mm為模型矩陣。
5.一種旋轉矩陣計算裝置，其特征在于，應用于無人機的軟云臺，所述軟云臺上安裝有攝像裝置，所述裝置包括：
投影矩陣計算模塊，用于利用所述攝像裝置的透視錐體，計算所述軟云臺的投影矩陣；
視圖矩陣計算模塊，用于根據所述無人機的飛行姿態角，計算所述軟云臺的視圖矩陣；
模型矩陣計算模塊，用于根據所述攝像裝置的安裝角度與所述飛行姿態角，計算所述軟云臺的模型矩陣；
旋轉矩陣獲得模塊，用于將投影矩陣、視圖矩陣和模型矩陣相乘，得到旋轉矩陣；
所述模型矩陣計算模塊還用于：
獲取所述攝像裝置相對于水平軸的安裝角度；
利用所述安裝角度和所述飛行姿態角，根據第四公式計算第一矩陣，其中，所述第四公式為：
其中，r為水平軸的單位向量，θ為攝像裝置相對于水平面Y軸的安裝角度；
利用所述安裝角度和所述飛行姿態角，根據第五公式計算第二矩陣，其中，所述第五公式為：
其中，r'為水平軸的單位向量經過姿態變換之后得到的單位向量，θ為攝像裝置相對于水平面Y軸的安裝角度；
根據所述第一矩陣和所述第二矩陣，利用第六公式Mm＝M′r*Mr計算所述模型矩陣。
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