一種使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括慣性傳感器、用于標(biāo)識(shí)定位點(diǎn)的定位標(biāo)識(shí)、用于獲取定位標(biāo)識(shí)的圖像信息的攝像模塊、圖像處理單元和校正單元。圖像處理單元根據(jù)攝像模塊產(chǎn)生的圖像信息計(jì)算空間位置信息，并將空間位置信息傳輸至校正單元，校正單元根據(jù)空間位置信息對(duì)慣性傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。該方法通過(guò)設(shè)置分開(kāi)的攝像模塊和定位標(biāo)識(shí)；攝像模塊設(shè)置在校正端、并且定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在慣性傳感器端，或者定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在校正端、并且攝像模塊設(shè)置在慣性傳感器端；利用攝像模塊拍攝定位標(biāo)識(shí)，并根據(jù)拍攝結(jié)果計(jì)算得到校正數(shù)據(jù)；利用校正數(shù)據(jù)對(duì)慣性傳感器的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；具有校正時(shí)間短、校正準(zhǔn)確、耗電量少等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及慣性定位方法及系統(tǒng)，尤其涉及使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前慣性傳感器在空間定位方面的廣泛應(yīng)用，使我們也看到了在應(yīng)用方面所存在的明顯問(wèn)題，最大的問(wèn)題是一個(gè)已經(jīng)做過(guò)校正定位3維空間中的一個(gè)點(diǎn)，在經(jīng)過(guò)移動(dòng)后這一個(gè)點(diǎn)的定位及定向信息就不正確了，使用者若需要取得精準(zhǔn)的定位指向信息必需重新再按下校正鍵，當(dāng)使用者不斷的在移動(dòng)時(shí)，需要不斷的反復(fù)人為校正才能得到指那打那的效果。這個(gè)問(wèn)題所引起的不便利性嚴(yán)重的打擊了使用者的體驗(yàn)！

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種校正簡(jiǎn)單、耗電少的、使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法及系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，包括以下步驟:
[0005]S1:設(shè)置分開(kāi)的攝像模塊和定位標(biāo)識(shí)；所述攝像模塊設(shè)置在校正端、并且所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在慣性傳感器端，或者所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在校正端、并且所述攝像模塊設(shè)置在慣性傳感器端；
[0006]S2:利用所述攝像模塊拍攝所述定位標(biāo)識(shí)，并根據(jù)拍攝結(jié)果計(jì)算得到校正數(shù)據(jù)；利用所述校正數(shù)據(jù)對(duì)所述慣性傳感器的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
[0007]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟SI中，所述攝像模塊包括兩個(gè)具有固定距離的攝像裝置；所述定位標(biāo)識(shí)包括一個(gè)或多個(gè)定位標(biāo)識(shí)。
[0008]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟S2中，包括:
[0009]S2-1:基準(zhǔn)設(shè)定步驟；
[0010]S2-2:校正步驟；
[0011]該基準(zhǔn)設(shè)定步驟包括:
[0012]S2-1-1:將所述攝像裝置和定位標(biāo)識(shí)分開(kāi)設(shè)置在已知的相對(duì)位置處，并量測(cè)得到距離數(shù)據(jù)；
[0013]S2-1-2:在該相對(duì)位置處，利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該相對(duì)位置處的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為起始位置數(shù)據(jù)；
[0014]S2-1-3:根據(jù)所述起始位置數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及所述攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)，計(jì)算得到所述攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0015]所述校正步驟包括:
[0016]S2-2-1:利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在任意校正位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為校正位置數(shù)據(jù)；[0017]S2-2-2:根據(jù)所述校正位置數(shù)據(jù)、攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到定位標(biāo)識(shí)實(shí)際位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)際位置數(shù)據(jù)對(duì)所述慣性傳感器端的的位置感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合校正。
[0018]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟S2-1-2中，所述起始位置數(shù)據(jù)包括將所述相對(duì)位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成的起始位置坐標(biāo)；
[0019]S2-1-3:根據(jù)所述起始位置坐標(biāo)、距離數(shù)據(jù)以及所述攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)，計(jì)算得到所述攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0020]在所述步驟S2-2-1中，所述校正位置數(shù)據(jù)包括將所述校正位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成校正位置坐標(biāo)；
[0021]在所述步驟S2-2-2中，所述定位標(biāo)識(shí)的實(shí)際位置數(shù)據(jù)包括在所述校正位置的所述兩個(gè)攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)的連成直線的夾角、所述攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)連成直線的矢量大小、以及計(jì)算出來(lái)的所述定位標(biāo)識(shí)的實(shí)際位置坐標(biāo)。
[0022]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟S2中，包括:
[0023]S2-1:在起始位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該起始位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為起始位置數(shù)據(jù)；
[0024]S2-2:在任意校正位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該任意校正位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為校正位置數(shù)據(jù)；
[0025]S2-3:將所述校正位置數(shù)據(jù)與所述起始位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到所述慣性傳感器從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移修正數(shù)據(jù)；
[0026]S2-4:利用所述慣性傳感器感測(cè)其從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移，獲得實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)；
[0027]S2-5:將所述位移修正數(shù)據(jù)與所述實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，校正所述慣性傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)。
[0028]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟S2-1中，所述起始位置數(shù)據(jù)包括將所述起始位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成起始位置坐標(biāo)、并結(jié)合所述攝像裝置的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述起始位置的所述兩個(gè)攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)的連成直線的夾角、所述攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)連成直線的矢量大小；
[0029]在所述步驟S2-2中，所述校正位置數(shù)據(jù)包括將所述校正位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成校正位置坐標(biāo)、并結(jié)合所述兩個(gè)攝像裝置的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述校正位置的所述兩個(gè)攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)的連成直線的夾角、所述攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)連成直線的矢量大小。
[0030]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟SI中，所述攝像模塊包括至少一個(gè)攝像裝置；所述定位標(biāo)識(shí)包括兩個(gè)或多個(gè)具有固定相對(duì)距離的定位標(biāo)識(shí)。
[0031]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟S2中，包括:
[0032]S2-1:基準(zhǔn)設(shè)定步驟；
[0033]S2-2:校正步驟；
[0034]該基準(zhǔn)設(shè)定步驟包括:
[0035]S2-1-1:將所述攝像裝置和定位標(biāo)識(shí)分開(kāi)設(shè)置在已知的相對(duì)位置處，并量測(cè)得到距離數(shù)據(jù)；[0036]S2-1-2:在該相對(duì)位置處，利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該相對(duì)位置處的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化起始位置數(shù)據(jù)；
[0037]S2-1-3:利用慣性傳感器端的慣性傳感器感測(cè)在該相對(duì)位置處的起始姿態(tài)角信息；
[0038]S2-1-4:根據(jù)所述起始姿態(tài)角信息、所述起始位置數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及所述定位標(biāo)識(shí)之間的固定距離數(shù)據(jù)，計(jì)算所述攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0039]所述校正步驟包括:
[0040]S2-2-1:在任意校正位置，利用所述慣性傳感器獲得校正位置姿態(tài)角信息；
[0041]S2-2-2:利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該任意校正位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為校正位置數(shù)據(jù)；
[0042]S2-2-3:根據(jù)所述校正位置姿態(tài)角信息、校正位置數(shù)據(jù)、攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、定位標(biāo)識(shí)之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到實(shí)際位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)際位置數(shù)據(jù)對(duì)所述慣性傳感器端的的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合校正。
[0043]在本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的所述步驟S2中，包括:
[0044]S2-1:在起始位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該起始位置的圖像信息，并結(jié)合慣性傳感器的初始姿態(tài)角信息得到起始位置數(shù)據(jù)；
[0045]S2-2:在任意校正位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該任意校正位置的圖像信息，并結(jié)合慣性傳感器的校正位置姿態(tài)角信息得到校正位置數(shù)據(jù)；
[0046]S2-3:將所述校正位置數(shù)據(jù)與所述起始位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到所述慣性傳感器從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移修正數(shù)據(jù)；
[0047]S2-4:利用所述慣性傳感器感測(cè)其從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移，獲得實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)；
[0048]S2-5:將所述位移修正數(shù)據(jù)和所述實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，校正所述慣性傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)。
[0049]本發(fā)明還提供一種使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)，包括慣性傳感器，該系統(tǒng)還包括:用于標(biāo)識(shí)定位點(diǎn)的定位標(biāo)識(shí)、用于獲取所述定位標(biāo)識(shí)的圖像信息的攝像模塊、圖像處理單元和校正單元；
[0050]所述攝像模塊設(shè)置于校正端、并且所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在慣性傳感器端，所述校正單元通過(guò)無(wú)線或有線方式與所述慣性傳感器通訊連接，或者所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在校正端、并且所述攝像模塊設(shè)置在慣性傳感器端，所述校正單元與所述慣性傳感器通過(guò)無(wú)線或有線方式通訊連接；
[0051]所述圖像處理單元根據(jù)所述攝像模塊產(chǎn)生的圖像信息計(jì)算空間位置信息，并將所述空間位置信息傳輸至所述校正單元，所述校正單元根據(jù)所述位置校正信息對(duì)所述慣性傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
[0052]在本發(fā)明的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)中，所述攝像模塊包括兩個(gè)具有固定距離的攝像裝置，所述定位標(biāo)識(shí)包括一個(gè)或多個(gè)定位標(biāo)識(shí)；或者
[0053]所述攝像模塊包括至少一個(gè)攝像裝置；所述定位標(biāo)識(shí)包括兩個(gè)或多個(gè)具有固定相對(duì)距離的定位標(biāo)識(shí)。
[0054]實(shí)施本發(fā)明帶來(lái)的有益效果是:通過(guò)利用攝像模塊拍攝分開(kāi)設(shè)置的定位標(biāo)識(shí)，來(lái)計(jì)算得到校正數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)慣性傳感器的傳感數(shù)據(jù)的校正，具有校正時(shí)間短、校正準(zhǔn)確、耗電量少等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0055]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0056]圖1是本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意框體；
[0057]圖2是本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的第一實(shí)施例的基準(zhǔn)設(shè)定步驟的原理不意圖；
[0058]圖3是本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的第一實(shí)施例的校正步驟的原理示意圖；
[0059]圖4是本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意框體；
[0060]圖5是本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的第三實(shí)施例的基準(zhǔn)設(shè)定步驟的原理不意圖；
[0061]圖6是本發(fā)明使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法的第三實(shí)施例的校正步驟的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0063]本發(fā)明的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法及系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置分開(kāi)的攝像模塊和定位標(biāo)識(shí)；其中，攝像模塊設(shè)置在校正端、并且定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在慣性傳感器端，或者定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在校正端、并且攝像模塊設(shè)置在慣性傳感器端。然后，利用攝像模塊拍攝定位標(biāo)識(shí)，并根據(jù)拍攝結(jié)果計(jì)算得到校正數(shù)據(jù)；利用校正數(shù)據(jù)對(duì)慣性傳感器的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，可以在消耗很少電量的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)慣性定位裝置中的慣性傳感器的誤差校正。
[0064]如圖1-3所示，是本發(fā)明的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)及方法的第一實(shí)施例。
[0065]該使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)，包括慣性傳感器21、用于標(biāo)識(shí)定位點(diǎn)的定位標(biāo)識(shí)22、用于獲取定位標(biāo)識(shí)22的圖像信息的攝像模塊、圖像處理單元12和校正單元13。
[0066]在本實(shí)施例中，攝像模塊設(shè)置于校正端10，包括至少兩個(gè)具有固定距離的攝像裝置11;當(dāng)然，攝像裝置11的數(shù)量還可以更多。該校正端10可以為顯示屏、射擊熒幕、電視、游戲主機(jī)等各種固定設(shè)置的裝置；而攝像裝置11可以采用CMOS定位傳感器或其他類(lèi)型的攝像設(shè)備，用于捕捉定位標(biāo)識(shí)22的圖像。
[0067]該定位標(biāo)識(shí)22設(shè)置在慣性傳感器端20，來(lái)標(biāo)識(shí)慣性傳感器端20的位置。在本實(shí)施例中，該慣性傳感器端20為游戲槍、三維鼠標(biāo)等，該定位標(biāo)識(shí)22為一個(gè)，設(shè)置于慣性傳感器端20的前方，供攝像模塊進(jìn)行拍攝捕捉。該定位標(biāo)識(shí)22可以為紅外LED燈，當(dāng)然，也可以選用其他的標(biāo)識(shí)，例如反光貼、色差較大的貼紙等，能夠便于在攝像模塊拍攝的圖像中被識(shí)別即可。
[0068]可以理解的，該定位標(biāo)識(shí)22的數(shù)量也可以為兩個(gè)或多個(gè)，通過(guò)識(shí)別不同定位標(biāo)識(shí)22的ID信息，來(lái)依次得到定位標(biāo)識(shí)22的位置。例如，通過(guò)控制LED燈分開(kāi)亮起的時(shí)間，或控制LED光線閃爍明暗，使成能帶有信息的光波(光波也是電磁波)，帶有個(gè)別ID訊息，以供識(shí)別。
[0069]該圖像處理單元12和校正單元13同時(shí)設(shè)置在校正端10，圖像處理單元12根據(jù)攝像模塊產(chǎn)生的圖像信息計(jì)算定位標(biāo)識(shí)22的空間位置信息，并將空間位置信息傳送至校正單元13，然后有校正單元13對(duì)空間位置信息進(jìn)行處理，得到位置校正信息，并對(duì)慣性傳感器21的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。該校正單元13與慣性傳感器21之間可以通過(guò)無(wú)線或有線的方式連接，從而將慣性傳感器21的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
[0070]在使用視覺(jué)輔助校正進(jìn)行慣性定位時(shí)，首先需要進(jìn)行基準(zhǔn)設(shè)定，然后再進(jìn)行校正步驟。
[0071]執(zhí)行該基準(zhǔn)設(shè)定步驟時(shí)，將攝像裝置11和定位標(biāo)識(shí)22分開(kāi)設(shè)置在已知的相對(duì)位置處，并量測(cè)得到攝像裝置11與定位標(biāo)識(shí)22之間的距離數(shù)據(jù)；利用攝像裝置11拍攝獲取定位標(biāo)識(shí)22在該相對(duì)位置處的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為起始位置數(shù)據(jù)；并根據(jù)起始位置數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及兩攝像裝置11之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并以該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)作為校正基準(zhǔn)。
[0072]例如，如圖2所示，站在2米距離(即距離數(shù)據(jù))用帶定位標(biāo)識(shí)22 (圖中B點(diǎn)所指，如紅外LED)的慣性傳感器端20正對(duì)兩攝像裝置11 (圖中A點(diǎn)所指)連線的中間位置，通過(guò)攝像裝置11拍攝2米距離的定位標(biāo)識(shí)22的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)換成起始位置數(shù)據(jù)。依照光沿直線傳播的原理，可以通過(guò)相似三角形的邊長(zhǎng)成比例的方法，利用以下公式進(jìn)行計(jì)算，以得到攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù):
[0075]其中，H為距離數(shù)據(jù)(可預(yù)先測(cè)量得到)，L為兩個(gè)攝像裝置11之間的固定距離數(shù)據(jù)(可預(yù)先測(cè)量得到)，X1及X2為起始位置數(shù)據(jù)(可通過(guò)攝像裝置11拍攝投影得到Xh1和h2分別為需要求得的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)作為兩攝像裝置11的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)?？梢岳斫獾?，該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以包括水平方向的、垂直方向的或其他方向的，以供后續(xù)校正步驟使用。
[0076]可以理解的，還可以在多個(gè)位置再次測(cè)定基準(zhǔn)數(shù)據(jù):將攝像裝置11和定位標(biāo)識(shí)22分開(kāi)設(shè)置在第二相對(duì)位置處，并得到第二距離數(shù)據(jù)；利用攝像裝置11拍攝獲取定位標(biāo)識(shí)22在該第二相對(duì)位置處的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為第二起始位置數(shù)據(jù)；將第二起始位置數(shù)據(jù)、第二距離數(shù)據(jù)以及攝像裝置11之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到攝像模塊的第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并將所述第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)融合得到基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，在3米的位置再次校正，利用第一次的方法，從而得到更加準(zhǔn)確的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0077]當(dāng)傳感數(shù)據(jù)發(fā)生偏差，造成傳感器端的指向不準(zhǔn)確時(shí)，可以通過(guò)傳感器端的觸發(fā)按鍵、系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)或其他方式觸發(fā)，啟動(dòng)校正。
[0078]當(dāng)校正啟動(dòng)時(shí)，利用攝像裝置11拍攝獲取定位標(biāo)識(shí)22在任意校正位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為校正位置數(shù)據(jù)；然后，根據(jù)校正位置數(shù)據(jù)、攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、攝像裝置11之間的固定距離數(shù)據(jù)等，計(jì)算得到兩個(gè)攝像裝置11與定位標(biāo)識(shí)22的連成直線的夾角、攝像裝置11與定位標(biāo)識(shí)22連成直線的矢量大小、計(jì)算出來(lái)的定位標(biāo)識(shí)的實(shí)際位置坐標(biāo)等，而得到定位標(biāo)識(shí)22 (即慣性傳感器端20)的實(shí)際位置數(shù)據(jù)，并利用該實(shí)際位置數(shù)據(jù)對(duì)該校正位置的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
[0079]例如，如圖3所示，當(dāng)慣性傳感器端20位于任意校正位置時(shí)，圖中A指示為兩攝像裝置11的位置、B為定位標(biāo)識(shí)的位置，可以根據(jù)以下公式:
【權(quán)利要求】
1.一種使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:設(shè)置分開(kāi)的攝像模塊和定位標(biāo)識(shí)；所述攝像模塊設(shè)置在校正端、并且所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在慣性傳感器端，或者所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在校正端、并且所述攝像模塊設(shè)置在慣性傳感器端； S2:利用所述攝像模塊拍攝所述定位標(biāo)識(shí)，并根據(jù)拍攝結(jié)果計(jì)算得到校正數(shù)據(jù)；利用所述校正數(shù)據(jù)對(duì)所述慣性傳感器的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟SI中，所述攝像模塊包括兩個(gè)具有固定距離的攝像裝置；所述定位標(biāo)識(shí)包括一個(gè)或多個(gè)定位標(biāo)識(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟S2中，包括: S2-1:基準(zhǔn)設(shè)定步驟； S2-2:校正步驟； 該基準(zhǔn)設(shè)定步驟包括: S2-1-1:將所述攝像裝置和定位標(biāo)識(shí)分開(kāi)設(shè)置在已知的相對(duì)位置處，并量測(cè)得到距離數(shù)據(jù)； S2-1-2:在該相對(duì)位置處，利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該相對(duì)位置處的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為起始位置數(shù)據(jù)； S2-1-3:根據(jù)所述起始位置數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及所述攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)，計(jì)算得到所述攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù) 據(jù)； 所述校正步驟包括: S2-2-1:利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在任意校正位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為校正位置數(shù)據(jù)； S2-2-2:根據(jù)所述校正位置數(shù)據(jù)、攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到定位標(biāo)識(shí)實(shí)際位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)際位置數(shù)據(jù)對(duì)所述慣性傳感器端的的位置感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟S2-1-2中，所述起始位置數(shù)據(jù)包括將所述相對(duì)位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成的起始位置坐標(biāo)；S2-1-3:根據(jù)所述起始位置坐標(biāo)、距離數(shù)據(jù)以及所述攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)，計(jì)算得到所述攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 在所述步驟S2-2-1中，所述校正位置數(shù)據(jù)包括將所述校正位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成校正位置坐標(biāo)； 在所述步驟S2-2-2中，所述定位標(biāo)識(shí)的實(shí)際位置數(shù)據(jù)包括在所述校正位置的所述兩個(gè)攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)的連成直線的夾角、所述攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)連成直線的矢量大小、以及計(jì)算出來(lái)的所述定位標(biāo)識(shí)的實(shí)際位置坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟S2中，包括: S2-1:在起始位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該起始位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為起始位置數(shù)據(jù)；S2-2:在任意校正位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該任意校正位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為校正位置數(shù)據(jù)； S2-3:將所述校正位置數(shù)據(jù)與所述起始位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到所述慣性傳感器從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移修正數(shù)據(jù)； S2-4:利用所述慣性傳感器感測(cè)其從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移，獲得實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)； S2-5:將所述位移修正數(shù)據(jù)與所述實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，校正所述慣性傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟S2-1中，所述起始位置數(shù)據(jù)包括將所述起始位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成起始位置坐標(biāo)、并結(jié)合所述攝像裝置的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述起始位置的所述兩個(gè)攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)的連成直線的夾角、所述攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)連成直線的矢量大?。? 在所述步驟S2-2中，所述校正位置數(shù)據(jù)包括將所述校正位置的圖像信息轉(zhuǎn)換成校正位置坐標(biāo)、并結(jié)合所述兩個(gè)攝像裝置的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及攝像裝置之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述校正位置的所述兩個(gè)攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)的連成直線的夾角、所述攝像裝置與所述定位標(biāo)識(shí)連成直線的矢量大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟Si中，所述攝像 模塊包括至少一個(gè)攝像裝置；所述定位標(biāo)識(shí)包括兩個(gè)或多個(gè)具有固定相對(duì)距離的定位標(biāo)識(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟S2中，包括: S2-1:基準(zhǔn)設(shè)定步驟； S2-2:校正步驟； 該基準(zhǔn)設(shè)定步驟包括: S2-1-1:將所述攝像裝置和定位標(biāo)識(shí)分開(kāi)設(shè)置在已知的相對(duì)位置處，并量測(cè)得到距離數(shù)據(jù)； S2-1-2:在該相對(duì)位置處，利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該相對(duì)位置處的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化起始位置數(shù)據(jù)； S2-1-3:利用慣性傳感器端的慣性傳感器感測(cè)在該相對(duì)位置處的起始姿態(tài)角信息；S2-1-4:根據(jù)所述起始姿態(tài)角信息、所述起始位置數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)以及所述定位標(biāo)識(shí)之間的固定距離數(shù)據(jù)，計(jì)算所述攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 所述校正步驟包括: S2-2-1:在任意校正位置，利用所述慣性傳感器獲得校正位置姿態(tài)角信息； S2-2-2:利用所述攝像裝置拍攝獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該任意校正位置的圖像信息，并將該圖像信息轉(zhuǎn)化為校正位置數(shù)據(jù)； S2-2-3:根據(jù)所述校正位置姿態(tài)角信息、校正位置數(shù)據(jù)、攝像模塊的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、定位標(biāo)識(shí)之間的固定距離數(shù)據(jù)計(jì)算得到實(shí)際位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)際位置數(shù)據(jù)對(duì)所述慣性傳感器端的的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位方法，其特征在于，在所述步驟S2中，包括: S2-1:在起始位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該起始位置的圖像信息，并結(jié)合慣性傳感器的初始姿態(tài)角信息得到起始位置數(shù)據(jù)； S2-2:在任意校正位置，利用所述攝像裝置獲取所述定位標(biāo)識(shí)在該任意校正位置的圖像信息，并結(jié)合慣性傳感器的校正位置姿態(tài)角信息得到校正位置數(shù)據(jù)； S2-3:將所述校正位置數(shù)據(jù)與所述起始位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到所述慣性傳感器從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移修正數(shù)據(jù)； S2-4:利用所述慣性傳感器感測(cè)其從所述起始位置移動(dòng)到所述任意校正位置的位移，獲得實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)； S2-5:將所述位移修正數(shù)據(jù)和所述實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，校正所述慣性傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)。
10.一種使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)，包括慣性傳感器，其特征在于， 還包括:用于標(biāo)識(shí)定位點(diǎn)的定位標(biāo)識(shí)、用于獲取所述定位標(biāo)識(shí)的圖像信息的攝像模塊、圖像處理單元和校正單元； 所述攝像模塊設(shè)置于校正端、并且所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在慣性傳感器端，所述校正單元通過(guò)無(wú)線或有線方式與所述慣性傳感器通訊連接，或者所述定位標(biāo)識(shí)設(shè)置在校正端、并且所述攝像模塊設(shè)置在慣性傳感器端，所述校正單元與所述慣性傳感器通過(guò)無(wú)線或有線方式通訊連接； 所述圖像處理單元根據(jù)所述.攝像模塊產(chǎn)生的圖像信息計(jì)算空間位置信息，并將所述空間位置信息傳輸至所述校正單元，所述校正單元根據(jù)所述位置校正信息對(duì)所述慣性傳感器的感測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的使用視覺(jué)輔助校正的慣性定位系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像模塊包括兩個(gè)具有固定距離的攝像裝置，所述定位標(biāo)識(shí)包括一個(gè)或多個(gè)定位標(biāo)識(shí)；或者 所述攝像模塊包括至少一個(gè)攝像裝置；所述定位標(biāo)識(shí)包括兩個(gè)或多個(gè)具有固定相對(duì)距離的定位標(biāo)識(shí)。
【文檔編號(hào)】G01C21/16GK103438904SQ201310386423
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】羅富強(qiáng), 紀(jì)家緯 申請(qǐng)人:深圳市宇恒互動(dòng)科技開(kāi)發(fā)有限公司