一种6自由度空间位置和姿态的检测系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例提供的6自由度空间位置和姿态的检测系统和方法，其中，该检测系统包括：传感器模块、图像采集模块和处理器，传感器模块和图像采集模块均设于被测目标上。通过将传感器模块与图像采集模块均安装于被测目标上，提高了系统的移动性和便携性；图像采集模块随被测目标移动而移动，增加了数据采集的检测范围；图像采集模块采集周围环境图像数据而不是采集被测目标本身运动图像数据，避免了由于遮挡问题而造成被测目标图像数据无法利用的问题；同时，对传感器模块采集到的高频数据和图像采集模块采集到的低频数据进行处理，提高了目标数据的精确度和稳定性，实现了对被测目标的6自由度空间位置和姿态的高精度检测。

【技术实现步骤摘要】
一种6自由度空间位置和姿态的检测系统和方法
本专利技术实施例涉及空间位置与姿态检测
，尤其涉及一种6自由度空间位置和姿态的检测系统和方法。
技术介绍
近年来，随着空间位置和姿态检测技术的发展，该技术越来越广泛的应用于诸如辅助体育训练、增强现实、医疗康复辅助、工业设备检测以及人机交互等
现有的空间位置和姿态检测技术研究，多采用单一传感器的检测方式，如惯性传感器式、电磁传感器式、光学摄像头式或激光传感器式，由于只存在一种检测方式，因此该类研究往往存在精确度低、检测空间范围有限、容易受到遮挡影响或检测数据有限等问题。此外，也有部分研究采用结合光学摄像头和其他传感器的方案，该类研究利用光学摄像头的低频信息和其他传感器的高频信息，保证最终获取到的空间位置和姿态数据的准确性，但是，由于该类研究中的光学摄像头需要安装在目标物体的周围，因此，仍然存在易受遮挡影响的问题，并且由于摄像头固定，极大限制了检测的范围，并且移动性和便携性都比较差。因此，需要研究一种既能满足准确检测空间位置和姿态数据，又能够避免由于遮挡问题造成的影响，同时还能提高移动性和便携性的空间位置和姿态检测系统与方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种6自由度空间位置和姿态的检测系统和方法，在提高准确检测空间位置和姿态数据的同时，避免了由于遮挡问题造成的影响。第一方面，本专利技术实施例提供了一种6自由度空间位置和姿态的检测系统，包括传感器模块、图像采集模块和处理器，所述传感器模块和所述图像采集模块均设于被测目标上；所述传感器模块和所述图像采集模块分别与所述处理器连接；其中：所述传感器模块，用于测量与所述被测目标的位置和姿态相关的传感数据；所述图像采集模块，用于采集所述被测目标四周的图像数据；所述处理器，用于处理所述传感数据和所述图像数据获得6自由度空间位置和姿态数据。进一步的，所述传感器模块，包括加速度计、陀螺仪和磁力计；其中：所述加速度计用于测量所述被测目标的加速度，所述陀螺仪用于测量所述被测目标的角速度，所述磁力计用于测量所述被测目标四周的磁场的分布量；所述图像采集模块，包括至少四个摄像头。进一步的，所述检测系统的四个侧面分别包括至少一个所述摄像头。进一步的，所述加速度计为三轴加速度计；所述陀螺仪为三轴陀螺仪；所述磁力计为三轴磁力计；所述摄像头为广角摄像头。进一步的，还包括：无线传输模块，与所述处理器连接，用于输出所述6自由度空间位置和姿态数据；和电源管理模块，与所述传感器模块、所述图像采集模块、所述处理器和所述无线传输模块连接，用于对各部分进行电力供应和电力管理。第二方面，本专利技术还提供了一种6自由度空间位置和姿态的检测方法，该方法由第一方面所述的6自由度空间位置和姿态的检测系统的处理器来执行，包括：接收原始数据，所述原始数据包括与被测目标的位置和姿态相关的传感数据和图像数据；对所述原始数据进行数据标定、融合或相互补偿处理获得6自由度空间位置和姿态数据。本专利技术实施例提供的6自由度空间位置和姿态的检测系统和方法，通过将传感器模块与图像采集模块均安装于被测目标上，随被测目标的运动而运动，这样提高了系统的移动性和便携性；图像采集模块位置不固定，增加了其数据采集的范围；图像采集模块采集周围环境图像数据而不是采集被测目标本身运动图像数据，避免了由于被测目标被遮挡而造成图像数据无法利用的问题；同时，对传感器模块采集到的高频数据和图像采集模块采集到的低频数据进行处理，提高了目标数据的精确度和稳定性，实现了对被测目标的6自由度空间位置和姿态的高精度检测。附图说明图1是本专利技术实施例一中的一种6自由度空间位置和姿态的检测系统的结构示意图；图2a是本专利技术实施例二中的一种6自由度空间位置和姿态的检测系统的结构俯视图；图2b是本专利技术实施例二中的一种6自由度空间位置和姿态的检测系统的结构前视图；图3是本专利技术实施例三中的一种6自由度空间位置和姿态的检测方法的流程图；图4是本专利技术实施例四中的一种6自由度空间位置和姿态的检测方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种6自由度空间位置和姿态的检测系统的结构示意图。如图1所示，该检测系统包括：传感器模块110、图像采集模块120和处理器130，传感器模块110和图像采集模块120均设于被测目标上；传感器模块110和图像采集模块120分别与处理器130连接。不同于传统的安装方式，本实施例中，传感器模块110和图像采集模块120都安装于被测目标上，当被测目标运动时，传感器模块110和图像采集模块120也随之运动，以实时监测被测目标的运动情况。本实施例中，传感器模块110优选可以通过SPI或I2C接口与处理器130进行连接；图像采集模块120优选可以通过USB接口电路与处理器130进行连接。其中，传感器模块110，用于测量与被测目标的位置和姿态相关的传感数据；图像采集模块120，用于采集被测目标四周的图像数据；处理器130，用于处理传感数据和图像数据获得6自由度空间位置和姿态数据。本实施例中，传感器模块110采样频率高，实时性好，其采集到的传感数据能够实时反映被测目标的位置和姿态的变化。本实施例中，与传统的图像采集模块采集被测目标自身的位置和姿态的图像数据不同，图像采集模块120采集的是被测目标周围环境的图像数据，根据周围环境的位置和姿态的图像变化，得到被测目标的位置和姿态的变化数据，图像采集模块120的采样频率低，但其采样精度高，能够与传感器模块110采集到的传感数据相互补充，以保证检测系统的实时性和稳定性。本实施例中，处理器130的运行频率优选可以是1.2Ghz以上，内存优选可以是4G以上。本实施例中，通过将传感器模块与图像采集模块均安装于被测目标上，随被测目标的运动而运动，提高了系统的移动性和便携性；图像采集模块位置不固定，增加了其数据采集的范围；图像采集模块采集周围环境图像数据而不是采集被测目标本身运动的图像数据，避免了由于遮挡问题而造成图像数据无法利用的问题；同时，对传感器模块采集到的高频数据和图像采集模块采集到的低频数据进行处理，提高了目标数据的精确度，实现了对被测目标的6自由度空间位置和姿态的高精度检测。在上述实施例的基础上，进一步的，传感器模块110可以包括加速度计、陀螺仪和磁力计，其中，加速度计用于测量被测目标的加速度，陀螺仪用于测量被测目标的角速度，磁力计用于测量被测目标四周的磁场的分布量。本实施例中，加速度计优选可以是三轴加速度计；陀螺仪优选可以是三轴陀螺仪；磁力计优选可以是三轴磁力计；三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计均可测量X、Y、Z三个轴向的数据，以保证所测数据全面准确。图像采集模块120，包括至少四个摄像头。本实施例中，图像采集模块120由多个摄像头构成，其中，每个摄像头的参数相同，摄像头优选可以是广角摄像头，其分辨率优选可以是480p以上，采样频率优选可以是30fps以上。摄像头的个数优选可以是4个，以保证图像采集模块可以全方位、无死角采集到被测目标周围环境的图像，提高图像数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种6自由度空间位置和姿态的检测系统，其特征在于，包括传感器模块、图像采集模块和处理器，所述传感器模块和所述图像采集模块均设于被测目标上；所述传感器模块和所述图像采集模块分别与所述处理器连接；其中：所述传感器模块，用于测量与所述被测目标的位置和姿态相关的传感数据；所述图像采集模块，用于采集所述被测目标四周的图像数据；所述处理器，用于处理所述传感数据和所述图像数据获得6自由度空间位置和姿态数据。

【技术特征摘要】
1.一种6自由度空间位置和姿态的检测系统，其特征在于，包括传感器模块、图像采集模块和处理器，所述传感器模块和所述图像采集模块均设于被测目标上；所述传感器模块和所述图像采集模块分别与所述处理器连接；其中：所述传感器模块，用于测量与所述被测目标的位置和姿态相关的传感数据；所述图像采集模块，用于采集所述被测目标四周的图像数据；所述处理器，用于处理所述传感数据和所述图像数据获得6自由度空间位置和姿态数据。2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述传感器模块，包括加速度计、陀螺仪和磁力计；其中：所述加速度计用于测量所述被测目标的加速度，所述陀螺仪用于测量所述被测目标的角速度，所述磁力计用于测量所述被测目标四周的磁场的分布量；所述图像采集模块，包括至少四个摄像头。3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统的四个侧面分别包括至少一个所述摄像头。4.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述加速度计为三轴加速度计；所述陀螺仪为三轴陀螺仪；所述磁力计为三轴磁力计；所述摄像头为广角摄像头。5.根据权利要求1-4任一项所述的检测系统，其特征在于，还包括：无线传输模块，与所述处理器连接，用于输出所述6自由度空间位置和姿态数据；和电源管理模块，与所述传感器模块、所述图像采集模块、所述处理器和所述无线传输模块连接，用于对各部分进行电力供应和电力管理。6.一种6自由度空间位置和姿态的检测方法，其特征在于，该方法由权利要求1-5任一项所述的6自由度空间位置和姿态的检测系统的处理器来执行，包括：接收原始数据，所述原始数据包括与被测目标的位置和姿态相关的传感数据和图像数据；对所述原始数据进行数据标定、融合或相互补偿处理获得6自由度空间位置和姿态数据。7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林焯华，
申请(专利权)人：广州阿路比电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44