确定姿态的方法、装置及智能设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种确定姿态的方法、装置及智能设备，属于位姿追踪技术领域。该方法包括：当在当前采样时刻接收到由智能设备中的IMU采集的角速度和加速度时，基于该角速度和最近一次确定的智能设备的姿态确定第一姿态，获取智能设备上的光源点的至少三个历史位置信息，并基于至少三个历史位置信息，确定光源点的加速度。基于IMU采集的加速度、光源点的加速度和第一姿态，确定智能设备当前的姿态。本发明专利技术实施例只需在智能设备上设置一个发光光源即可以实现对第一姿态的校正，相较于相关技术，需要光源点的数量大幅减少，因而降低了设备成本，减小了智能设备的体积。

【技术实现步骤摘要】
确定姿态的方法、装置及智能设备
本专利技术涉及位姿追踪
，特别涉及一种确定姿态的方法、装置及智能设备。
技术介绍
目前，诸如智能手机、VR(VirtualReality，虚拟现实)设备、AR(AugmentedReality，增强现实)设备等智能设备的应用越来越普遍。当诸如此类的智能设备随着用户一起动作时，智能设备可以根据自身随着用户做出的动作来确定智能设备当前的姿态，进而根据当前的姿态做出响应。相关技术中，智能设备中可以设置有IMU(Inertialmeasurementunit，惯性测量单元)以及多个光源点，其中，IMU一般包括陀螺仪。智能设备可以通过对陀螺仪测量的角速度进行积分来计算第一翻滚角、第一俯仰角和第一偏航角。之后，智能设备可以通过外设的追踪设备对智能设备上的多个光源点进行追踪，从而得到多个光源点的位置坐标，根据该多个光源点的位置坐标计算第二翻滚角、第二俯仰角和第二偏航角。为了便于后续说明，在这里将通过IMU测量的角速度计算得到的第一翻滚角、第一俯仰角和第一偏航角称为智能设备的IMU姿态。而将根据多个光源点的位置坐标计算得到的第二翻滚角、第二俯仰角和第二偏航角称为智能设备的光学姿态。之后，智能设备可以通过光学姿态对IMU姿态进行校正，从而将校正后的姿态确定为智能设备当前的姿态。然而，在上述确定姿态的过程中，由于需要通过追踪设备追踪智能设备上的多个光源点来对智能设备的IMU姿态进行校正，因此，智能设备上需要设置多个发光光源，既增加了设备成本，同时，也由于发光光源的设置导致智能设备的体积增大、结构复杂，为用户的使用带来了不便。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种确定姿态的方法、装置、智能设备及计算机可读存储介质，可以用于解决相关技术中通过在智能设备上设置多个发光光源来确定姿态所导致的设备成本较高，智能设备体积较大的问题。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种确定姿态的方法，应用于智能设备，所述智能设备配置有惯性测量单元IMU和一个作为光源点的发光光源，所述方法包括：当在当前采样时刻接收到由所述智能设备中的惯性测量单元IMU采集的角速度和加速度时，获取当前采样时刻之前最近一次确定的所述智能设备的姿态，并基于所述角速度和所述最近一次确定的所述智能设备的姿态确定第一姿态；获取所述智能设备上的光源点的至少三个历史位置信息，并基于所述至少三个历史位置信息，确定所述光源点的加速度，所述至少三个历史位置信息是指在当前采样时刻之前确定的所述光源点所处的位置信息；基于所述IMU采集的加速度、所述光源点的加速度和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态。可选地，所述基于所述至少三个历史位置信息，确定所述光源点的加速度，包括：按照所述至少三个历史位置信息的确定时刻对所述至少三个历史位置信息进行排序，并基于排序结果中每相邻的两个历史位置信息确定所述光源点的至少两个位移；确定所述至少两个位移中每个位移对应的两个历史位置信息的确定时刻之间的时间间隔；基于确定的至少两个时间间隔以及所述至少两个位移，确定所述光源点的加速度。可选地，所述基于所述IMU采集的加速度、所述光源点的加速度和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：对所述IMU采集的加速度进行处理，得到处理后的加速度；获取所述处理后的加速度与所述光源点的加速度之间的方向偏差；基于所述方向偏差和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态。可选地，所述对所述IMU采集的加速度进行处理，得到处理后的加速度，包括：将所述IMU采集的加速度转换到所述光源点的加速度所在的坐标系下，并将转换坐标系后的加速度中的重力加速度去除，得到所述处理后的加速度。可选地，所述基于所述方向偏差和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：基于所述方向偏差，通过下述公式对所述第一姿态进行校正，得到第二姿态；Q2＝Q1·ΔQ其中，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述ΔQ为所述方向偏差；基于所述第一姿态和所述第二姿态，确定所述智能设备当前的姿态。可选地，所述基于所述第一姿态和所述第二姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：基于所述第一姿态和所述第二姿态，通过下述公式计算所述智能设备当前的姿态；cosΩ＝Q1·Q2其中，所述Slerp(Q1,Q2,gain)为所述智能设备当前的姿态，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述gain是指为所述第二姿态预设的权重。可选地，所述基于所述第一姿态和所述第二姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：基于所述第一姿态和所述第二姿态，通过下述公式计算所述智能设备当前的姿态；Lerp(Q1,Q2,gain)＝(1-gain)×Q1+gain×Q2其中，所述Lerp(Q1,Q2,gain)为所述智能设备当前的姿态，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述gain是指为所述第二姿态预设的权重。第二方面，提供一种确定姿态的装置，集成于应用于智能设备，所述智能设备配置有惯性测量单元IMU和一个作为光源点的发光光源，所述装置包括：第一确定模块，用于当在当前采样时刻接收到由所述智能设备中的惯性测量单元IMU采集的角速度和加速度时，获取当前采样时刻之前最近一次确定的所述智能设备的姿态，并基于所述角速度和所述最近一次确定的所述智能设备的姿态确定第一姿态；获取模块，用于获取所述智能设备上的光源点的至少三个历史位置信息，所述至少三个历史位置信息是指在当前采样时刻之前确定的所述光源点所处的位置信息；第二确定模块，用于基于所述至少三个历史位置信息，确定所述光源点的加速度；第三确定模块，用于基于所述IMU采集的加速度、所述光源点的加速度和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态。可选地，所述第二确定模块具体用于：按照所述至少三个历史位置信息的确定时刻对所述至少三个历史位置信息进行排序，并基于排序结果中每相邻的两个历史位置信息确定所述光源点的至少两个位移；确定所述至少两个位移中每个位移对应的两个历史位置信息的确定时刻之间的时间间隔；基于确定的至少两个时间间隔以及所述至少两个位移，确定所述光源点的加速度。可选地，所述第三确定模块包括：处理子模块，用于对所述IMU采集的加速度进行处理，得到处理后的加速度；获取子模块，用于获取所述处理后的加速度与所述光源点的加速度之间的方向偏差；确定子模块，用于基于所述方向偏差和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态。可选地，所述处理子模块具体用于：将所述IMU采集的加速度转换到所述光源点的加速度所在的坐标系下，并将转换坐标系后的加速度中的重力加速度去除，得到所述处理后的加速度。可选地，所述确定子模块具体用于：基于所述方向偏差，通过下述公式对所述第一姿态进行校正，得到第二姿态；Q2＝Q1·ΔQ其中，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述ΔQ为所述方向偏差；基于所述第一姿态和所述第二姿态，确定所述智能设备当前的姿态。可选地，所述确定子模块具体用于：基于所述第一姿态和所述第二姿态，通过下述公式计算所述智能设备当前的姿态；cosΩ＝Q1·Q2其中，所述Slerp(Q1,Q2,gain)为所述智能设备当前的姿态，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述gain是指为所述第二姿态预设的权重。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定姿态的方法，其特征在于，应用于智能设备，所述智能设备配置有惯性测量单元IMU和一个作为光源点的发光光源，所述方法包括：当在当前采样时刻接收到由所述智能设备中的惯性测量单元IMU采集的角速度和加速度时，获取当前采样时刻之前最近一次确定的所述智能设备的姿态，并基于所述角速度和所述最近一次确定的所述智能设备的姿态确定第一姿态；获取所述智能设备上的光源点的至少三个历史位置信息，并基于所述至少三个历史位置信息，确定所述光源点的加速度，所述至少三个历史位置信息是指在当前采样时刻之前确定的所述光源点所处的位置信息；基于所述IMU采集的加速度、所述光源点的加速度和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态。

【技术特征摘要】
1.一种确定姿态的方法，其特征在于，应用于智能设备，所述智能设备配置有惯性测量单元IMU和一个作为光源点的发光光源，所述方法包括：当在当前采样时刻接收到由所述智能设备中的惯性测量单元IMU采集的角速度和加速度时，获取当前采样时刻之前最近一次确定的所述智能设备的姿态，并基于所述角速度和所述最近一次确定的所述智能设备的姿态确定第一姿态；获取所述智能设备上的光源点的至少三个历史位置信息，并基于所述至少三个历史位置信息，确定所述光源点的加速度，所述至少三个历史位置信息是指在当前采样时刻之前确定的所述光源点所处的位置信息；基于所述IMU采集的加速度、所述光源点的加速度和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少三个历史位置信息，确定所述光源点的加速度，包括：按照所述至少三个历史位置信息的确定时刻对所述至少三个历史位置信息进行排序，并基于排序结果中每相邻的两个历史位置信息确定所述光源点的至少两个位移；确定所述至少两个位移中每个位移对应的两个历史位置信息的确定时刻之间的时间间隔；基于确定的至少两个时间间隔以及所述至少两个位移，确定所述光源点的加速度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述IMU采集的加速度、所述光源点的加速度和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：对所述IMU采集的加速度进行处理，得到处理后的加速度；获取所述处理后的加速度与所述光源点的加速度之间的方向偏差；基于所述方向偏差和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述IMU采集的加速度进行处理，得到处理后的加速度，包括：将所述IMU采集的加速度转换到所述光源点的加速度所在的坐标系下，并将转换坐标系后的加速度中的重力加速度去除，得到所述处理后的加速度。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述方向偏差和所述第一姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：基于所述方向偏差，通过下述公式对所述第一姿态进行校正，得到第二姿态；Q2＝Q1·ΔQ其中，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述ΔQ为所述方向偏差；基于所述第一姿态和所述第二姿态，确定所述智能设备当前的姿态。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一姿态和所述第二姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：基于所述第一姿态和所述第二姿态，通过下述公式计算所述智能设备当前的姿态；cosΩ＝Q1·Q2其中，所述Slerp(Q1,Q2,gain)为所述智能设备当前的姿态，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述gain是指为所述第二姿态预设的权重。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一姿态和所述第二姿态，确定所述智能设备当前的姿态，包括：基于所述第一姿态和所述第二姿态，通过下述公式计算所述智能设备当前的姿态；Lerp(Q1,Q2,gain)＝(1-gain)×Q1+gain×Q2其中，所述Lerp(Q1,Q2,gain)为所述智能设备当前的姿态，所述Q1为所述第一姿态，所述Q2为所述第二姿态，所述gain是指为所述第二姿态预设的权重。8.一种确定姿态的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇，刘帅，董晓滨，
申请(专利权)人：青岛海信电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37