双光球交互笔的旋转姿态对齐方法、装置和计算机设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：获取多个时刻双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量，以及两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量；设置惯性传感器坐标系与刚体坐标系对齐的转换关系；获取每个时刻的转换关系与第一向量的第一乘积，以及第二向量与转换关系的第二乘积，获取第一乘积与第二乘积的差值；对多个差值进行平方后再进行累加，通过最小二乘法并采用迭代的方式对累加进行优化，得到转换关系的转换向量，根据转换向量将惯性传感器坐标系与刚体坐标系上的数据转换到同一坐标系。上述方法实现双光球交互笔的旋转数据的对齐。

【技术实现步骤摘要】
双光球交互笔的旋转姿态对齐方法、装置和计算机设备
本专利技术涉及交互笔姿态处理
，特别是涉及一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法、装置、计算机设备和存储介质。
技术介绍
双光球惯性传感器的交互笔，是一种笔头和笔尾分别镶嵌一颗红外反光球、笔体内部装配一块以惯性传感器为核心芯片的全息3D桌面交互笔。在光学运动捕捉系统中，要想实现刚体姿态，需要对惯性传感器旋转姿态对齐到刚体的旋转姿态。双光球惯性传感器IMU的交互笔，IMU传感器能很好侦测旋转姿态的变化、得到比较可靠的旋转数据，但是未经过融合对齐的IMU旋转数据通常和刚体实际的旋转数据是不一致的，其本质原因是IMU坐标系与刚体坐标系不一致造成的。因此，需要对IMU旋转数据或刚体实际的旋转数据进行转换，以转换到同一坐标系中才能够进行数据融合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法、装置、计算机设备和存储介质，能够提供一种转换关系以使得通过转换关系将IMU旋转数据和刚体实际的旋转数据放置在同一坐标系中进行数据融合，提供数据融合时的数据准确性。为了解决上述中至少一个技术问题，本专利技术实施例提供了一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法，所述双光球交互笔的笔头设置有第一红外反光球，所述双光球交互笔的笔尾设置有第二红外反光球，所述双光球交互笔的笔体内装配有惯性传感器，所述方法包括：获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量；获取多个时刻中所述双光球交互笔的第一红外反光球和第二红外反光球构成的两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量；设置所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系对齐的转换关系，所述转换关系为未知量；获取所述多个时刻中每个时刻的所述转换关系与所述第一向量的第一乘积，以及所述第二向量与所述转换关系的第二乘积，获取所述第一乘积与所述第二乘积的差值；对所述多个时刻的多个所述差值进行平方后再进行累加，通过最小二乘法并采用迭代的方式对所述累加进行优化，得到所述转换关系的转换向量，根据所述转换向量将所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系上的数据转换到同一坐标系。在其中一个实施例中，所述获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量，包括：当所述多个时刻中连续两个时刻对应的连续两帧的所述双光球交互笔的惯性传感器的旋转角度差大于预设旋转角度阈值时，获取所述连续两帧中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的第一向量。在其中一个实施例中，所述获取多个时刻中所述双光球交互笔的第一红外反光球和第二红外反光球构成的两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量，包括：当所述多个时刻中连续两个时刻对应的连续两帧的所述双光球交互笔的所述两点刚体的旋转角度差大于预设旋转角度阈值时，获取所述连续两帧中所述两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的第二向量。在其中一个实施例中，所述多个时刻包括所述双光球交互笔连续旋转时的各个时刻。在其中一个实施例中，所述获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量，包括：获取所述双光球交互笔旋转时，每个时刻下采集到的所述双光球交互笔的帧数据；从所述每个时刻下的所述帧数据中筛选出用于计算所述惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的第一姿态数据；根据所述第一姿态数据计算得到所述第一向量。在其中一个实施例中，所述获取多个时刻中所述双光球交互笔的第一红外反光球和第二红外反光球构成的两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量，包括：获取所述双光球交互笔旋转时，每个时刻下采集到的所述双光球交互笔的帧数据；从所述每个时刻下的所述帧数据中筛选出用于计算所述两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的第二姿态数据；根据所述第二姿态数据计算得到所述第二向量。在其中一个实施例中，所述方法还包括：获取预设数量阈值；根据所述预设数量阈值控制所述多个第一向量的数量值以及控制所述多个第二向量的数量值。一种双光球交互笔的旋转姿态对齐装置，所述双光球交互笔的笔头设置有第一红外反光球，所述双光球交互笔的笔尾设置有第二红外反光球，所述双光球交互笔的笔体内装配有惯性传感器，所述装置包括：第一获取模块，用于获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量；第二获取模块，用于获取多个时刻中所述双光球交互笔的第一红外反光球和第二红外反光球构成的两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量；设置模块，用于设置所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系对齐的转换关系，所述转换关系为未知量；第三获取模块，用于获取所述多个时刻中每个时刻的所述转换关系与所述第一向量的第一乘积，以及所述第二向量与所述转换关系的第二乘积，获取所述第一乘积与所述第二乘积的差值；计算模块，对所述多个时刻的多个所述差值进行平方后再进行累加，通过最小二乘法并采用迭代的方式对所述累加进行优化，得到所述转换关系的转换向量，根据所述转换向量将所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系上的数据转换到同一坐标系。另外，本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，其包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的应用程序，处理器执行应用程序时实现上述任一实施例方法的步骤。另外，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有应用程序，应用程序被处理器执行时实现上述任一实施例方法的步骤。在本专利技术实施例中，通过实施上述方法，获得惯性传感器坐标系与刚体坐标系对齐的转换关系的转换向量。通过该转换向量可以将惯性传感器坐标系中的数据转换到刚体坐标系中，或通过该转换向量可以将刚体坐标系中的数据转换到惯性传感器坐标系中，从而实现将双光球交互笔旋转时不同坐标系的数据对齐后进行融合，进而确定双光球交互笔旋转时的旋转姿态，提高双光球交互笔旋转时的旋转姿态的准确度。附图说明图1是本专利技术实施例中的一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例中的一种双光球交互笔的状态示意图；图3是本专利技术实施例中的一种双光球交互笔的状态变化示意图；图4是本专利技术实施例中的一种双光球交互笔的旋转姿态对齐装置的结构示意图；图5是本专利技术实施例中的计算机设备的结构组成示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法。所述双光球交互笔的笔头设置有第一红外反光球，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法，其特征在于，所述双光球交互笔的笔头设置有第一红外反光球，所述双光球交互笔的笔尾设置有第二红外反光球，所述双光球交互笔的笔体内装配有惯性传感器，所述方法包括：/n获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量；/n获取多个时刻中所述双光球交互笔的第一红外反光球和第二红外反光球构成的两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量；/n设置所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系对齐的转换关系，所述转换关系为未知量；/n获取所述多个时刻中每个时刻的所述转换关系与所述第一向量的第一乘积，以及所述第二向量与所述转换关系的第二乘积，获取所述第一乘积与所述第二乘积的差值；/n对所述多个时刻的多个所述差值进行平方后再进行累加，通过最小二乘法并采用迭代的方式对所述累加进行优化，得到所述转换关系的转换向量，根据所述转换向量将所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系上的数据转换到同一坐标系。/n

【技术特征摘要】
1.一种双光球交互笔的旋转姿态对齐方法，其特征在于，所述双光球交互笔的笔头设置有第一红外反光球，所述双光球交互笔的笔尾设置有第二红外反光球，所述双光球交互笔的笔体内装配有惯性传感器，所述方法包括：
获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量；
获取多个时刻中所述双光球交互笔的第一红外反光球和第二红外反光球构成的两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量；
设置所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系对齐的转换关系，所述转换关系为未知量；
获取所述多个时刻中每个时刻的所述转换关系与所述第一向量的第一乘积，以及所述第二向量与所述转换关系的第二乘积，获取所述第一乘积与所述第二乘积的差值；
对所述多个时刻的多个所述差值进行平方后再进行累加，通过最小二乘法并采用迭代的方式对所述累加进行优化，得到所述转换关系的转换向量，根据所述转换向量将所述惯性传感器坐标系与所述刚体坐标系上的数据转换到同一坐标系。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量，包括：
当所述多个时刻中连续两个时刻对应的连续两帧的所述双光球交互笔的惯性传感器的旋转角度差大于预设旋转角度阈值时，获取所述连续两帧中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的第一向量。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多个时刻中所述双光球交互笔的第一红外反光球和第二红外反光球构成的两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的多个第二向量，包括：
当所述多个时刻中连续两个时刻对应的连续两帧的所述双光球交互笔的所述两点刚体的旋转角度差大于预设旋转角度阈值时，获取所述连续两帧中所述两点刚体相对于刚体坐标系的旋转姿态的第二向量。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个时刻包括所述双光球交互笔连续旋转时的各个时刻。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多个时刻中所述双光球交互笔的惯性传感器相对于惯性传感器坐标系的旋转姿态的多个第一向量，包括：
获取所述双光球交互笔旋转时，每个时刻下采集到的所述双光球交互笔的帧数据；
从所述每个时刻下的所述帧数据中筛选出用于计算所述惯性...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪智慧，许秋子，
申请(专利权)人：深圳市瑞立视多媒体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44