[發(fā)明專(zhuān)利]光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010747511.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111862242A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭*;黃永鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京輕威科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/80
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 北京超凡宏宇專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

1.一種光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括正六面體治具、紅外動(dòng)捕相機(jī)、POE交換機(jī)、二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)、控制器和上位機(jī)，將所述光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備作為標(biāo)定本體，所述標(biāo)定本體包括慣性傳感器和多個(gè)紅外燈；

所述標(biāo)定本體固定在正六面體治具內(nèi)，所述正六面體治具固定在二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述慣性傳感器與所述上位機(jī)相連接，所述控制器與所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)相連接，所述紅外動(dòng)捕相機(jī)通過(guò)所述POE交換機(jī)與所述上位機(jī)相連接；

所述慣性傳感器，用于當(dāng)所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)位于不同位置，所述標(biāo)定本體固定在所述正六面體治具內(nèi)的不同面時(shí)，采集慣性數(shù)據(jù)；

所述控制器，用于向所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)送控制指令信息，以使所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)根據(jù)所述控制指令信息進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并記錄所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角度；

所述紅外動(dòng)捕相機(jī)，用于采集光學(xué)數(shù)據(jù)，所述光學(xué)數(shù)據(jù)包括所述多個(gè)紅外燈的光學(xué)三維點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

所述上位機(jī)，用于利用所述旋轉(zhuǎn)角度校準(zhǔn)所述慣性數(shù)據(jù)，得到誤差校正數(shù)值；以及根據(jù)所述慣性數(shù)據(jù)和所述光學(xué)數(shù)據(jù)，得到旋轉(zhuǎn)矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)角度包括第一旋轉(zhuǎn)角度，所述慣性傳感器包括加速計(jì)；

所述加速計(jì)，用于當(dāng)所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)位于所述不同位置，所述標(biāo)定本體固定在所述正六面體治具內(nèi)的不同面時(shí)，采集加速度測(cè)量值；

所述上位機(jī)，用于設(shè)定第一方向數(shù)值和第一零偏數(shù)值，其中，所述第一方向數(shù)值、所述第一零偏數(shù)值、所述加速度測(cè)量值和所述第一旋轉(zhuǎn)角度滿(mǎn)足第一預(yù)設(shè)條件；在所述第一預(yù)設(shè)條件下，根據(jù)所述加速度測(cè)量值和所述第一旋轉(zhuǎn)角度得到所述加速計(jì)的內(nèi)參值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)角度還包括第二旋轉(zhuǎn)角度，所述慣性傳感器還包括陀螺儀；

所述陀螺儀，用于當(dāng)所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)位于所述不同位置，所述標(biāo)定本體固定在所述正六面體治具內(nèi)的不同面時(shí)，采集角速度測(cè)量值；

所述上位機(jī)，用于設(shè)定第二方向數(shù)值和第二零偏數(shù)值，其中，所述第二方向數(shù)值、所述第二零偏數(shù)值、所述角速度測(cè)量值和所述第二旋轉(zhuǎn)角度滿(mǎn)足第二預(yù)設(shè)條件；在所述第二預(yù)設(shè)條件下，根據(jù)所述角速度測(cè)量值和所述第二旋轉(zhuǎn)角度得到所述陀螺儀的內(nèi)參值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)，用于在第一狀態(tài)下，構(gòu)建光學(xué)剛體模板；在第二狀態(tài)下，將所述光學(xué)三維點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)和所述光學(xué)剛體模板的坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)點(diǎn)集匹配算法，得到所述光學(xué)三維點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)和所述光學(xué)剛體模板的坐標(biāo)數(shù)據(jù)的第一旋轉(zhuǎn)向量；在第三狀態(tài)下，獲取所述上位機(jī)輸出的第二旋轉(zhuǎn)向量，以及根據(jù)所述光學(xué)三維點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)和所述光學(xué)剛體模板的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，得到第三旋轉(zhuǎn)向量；根據(jù)所述第一旋轉(zhuǎn)向量、所述第二旋轉(zhuǎn)向量和所述第三旋轉(zhuǎn)向量，得到所述旋轉(zhuǎn)矩陣；

其中，所述第一狀態(tài)為構(gòu)建所述光學(xué)剛體模板時(shí)的狀態(tài)，所述第二狀態(tài)為所述上位機(jī)輸出的所述第二旋轉(zhuǎn)向量為0的狀態(tài)，所述第三狀態(tài)為光學(xué)剛體處于任意運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所述多個(gè)紅外燈構(gòu)成所述光學(xué)剛體。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)，用于在所述第三狀態(tài)下，獲取多組所述第三旋轉(zhuǎn)向量，將多組所述第三旋轉(zhuǎn)向量和所述旋轉(zhuǎn)矩陣的初始值通過(guò)LM非線性?xún)?yōu)化算法，得到優(yōu)化估計(jì)值；其中，所述旋轉(zhuǎn)矩陣的初始值是當(dāng)所述第一狀態(tài)時(shí)，通過(guò)所述慣性傳感器的坐標(biāo)系相對(duì)于所述紅外動(dòng)捕相機(jī)中房間坐標(biāo)系的相對(duì)方向確定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)慣性混合動(dòng)作捕捉設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述正六面體治具通過(guò)多個(gè)螺釘或具有旋鈕控制的夾子固定在所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；

所述正六面體治具為空心，所述正六面體治具包括第一側(cè)面和與所述第一側(cè)面相鄰并且垂直的第二側(cè)面，所述第一側(cè)面內(nèi)設(shè)置有第一固定夾，所述第二側(cè)面內(nèi)設(shè)置有第二固定夾，所述第一固定夾和所述第二固定夾均用于固定所述標(biāo)定本體，所述第一側(cè)面的外側(cè)或所述第二側(cè)面的外側(cè)固定所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)的插頭。