双光球交互笔的刚体姿态确定方法、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刚体姿态确定方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：初始时刻，在第一红外反光球和第二红外反光球的法向量上设置虚拟点，将虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；在双光球交互笔旋转时，根据初始时刻第一坐标位置点、上一时刻双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻虚拟点的第二坐标位置点；根据当前时刻第一红外反光球以及第二红外反光球的坐标位置点和第二坐标位置点，联合初始时刻第一红外反光球以及第二红外反光球的坐标位置点和第一坐标位置点，采用奇异值分解法求解得当前时刻双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。上述方法解决双光球交互笔的刚体姿态求解问题。求解问题。求解问题。

【技术实现步骤摘要】
双光球交互笔的刚体姿态确定方法、装置和计算机设备


[0001]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刚体姿态确定方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]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。需要对将惯性传感器旋转姿态对齐到刚体的旋转姿态。
[0003]求解惯性传感器旋转姿态对齐到刚体旋转姿态的转换关系，通常做法是，先采集多帧惯性传感器IMU和刚体对应的旋转姿态数据，然后再通过解算惯性传感器IMU旋转姿态和刚体旋转姿态之间满足的方程，从而求解出两者旋转姿态间的转换关系。但是双光球直接求解旋转姿态是不可行的，因为双光球只有一个轴向是稳定的，另外两个轴则存在不稳定性。因此，当前求解出的双光球交互笔的刚体姿态准确度低，不利于双光球交互笔的姿态认定，由此双光球交互笔的刚体姿态求解问题继续解决。

技术实现思路

[0004]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刚体姿态确定方法、装置、计算机设备和存储介质，能够解决双光球交互笔的刚体姿态求解问题、提高双光球交互笔的刚体姿态的准确度。
[0005]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刚体姿态确定方法，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：
[0006]初始时刻，在所述第一红外反光球和所述第二红外反光球的法向量上设置虚拟点，将所述虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；
[0007]在所述双光球交互笔旋转时，根据初始时刻的所述第一坐标位置点、上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点；
[0008]根据当前时刻的所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第二坐标位置点，联合初始时刻所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第一坐标位置点，采用奇异值分解法求解得到当前时刻的所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。
[0009]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0010]初始时刻，将所述第一红外反光球和所述第二红外反光球在的平面作为坐标系的xoy平面，
[0011]确定所述第一红外反光球和所述第二红外反光球在所述xoy平面的中点位置，在
所述中点位置设置z轴，所述法向量在所述z轴上；
[0012]根据所述xoy平面和所述z轴得到初始时刻的坐标系；
[0013]以所述坐标系为参考，确定初始时刻所述虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；
[0014]以所述坐标系为参考，确定双光球交互笔旋转时各个时刻的双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。
[0015]在其中一个实施例中，所述根据初始时刻的所述第一坐标位置点、上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点，包括：
[0016]获取所述初始时刻的所述第一坐标位置点的坐标向量与上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态的旋转矩阵进行乘积处理，得到第一向量；
[0017]将所述第一向量与上一时刻所述双光球交互笔的刚体的位置姿态的平移向量进行累加处理，得到第二向量；
[0018]根据所述第二向量确定当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点。
[0019]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0020]以所述坐标系为参考，确定双光球交互笔旋转时各个时刻的双光球交互笔的刚体的旋转姿态的旋转矩阵以及位置姿态的平移向量。
[0021]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0022]初始时刻，采用奇异值分解法获得随机的旋转姿态以及随机的位置姿态，将所述随机的旋转姿态作为所述双光球交互笔的初始旋转姿态，将所述随机的位置姿态作为所述双光球交互笔的初始位置姿态。
[0023]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0024]初始时刻，读取所述双光球交互笔的所述双光球交互笔的刚体的实际旋转姿态和实际位置姿态，将所述实际旋转姿态作为所述双光球交互笔的初始旋转姿态，将所述实际位置姿态作为所述双光球交互笔的初始位置姿态。
[0025]在其中一个实施例中，初始时刻，所述虚拟点的第一坐标位置点为(0、0、1)。
[0026]一种双光球交互笔的刚体姿态确定装置，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：
[0027]设置模块，用于初始时刻，在所述第一红外反光球和所述第二红外反光球的法向量上设置虚拟点，将所述虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；
[0028]计算模块，用于在所述双光球交互笔旋转时，根据初始时刻的所述第一坐标位置点、上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点；
[0029]求解模块，用于根据当前时刻的所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第二坐标位置点，联合初始时刻所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第一坐标位置点，采用奇异值分解法求解得到当前时刻的所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]在本专利技术实施例中，通过实施上述方法，通过设置虚拟点的方式，将原来的两点刚体等效为三点刚体，从而能够求解出惯性传感器的旋转姿态对齐到刚体旋转姿态所需要的刚体旋转姿态数据。采用本专利技术实施例的方法求解出的两点刚体的旋转姿态，从一定原理上能做到很好地与惯性传感器的旋转姿态融合。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例中的一种双光球交互笔的刚体姿态确定方法的流程示意图；
[0034]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；
[0035]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；
[0036]图4是本专利技术实施例中的一种双光球交互笔的刚体姿态确定装置的结构示意图；
[0037]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
[0038]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双光球交互笔的刚体姿态确定方法，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：初始时刻，在所述第一红外反光球和所述第二红外反光球的法向量上设置虚拟点，将所述虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；在所述双光球交互笔旋转时，根据初始时刻的所述第一坐标位置点、上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点；其中，所述计算公式为：P
Ck
＝P
C，0
*R
k
‑1+T
k
‑1，P
C，o
为所述虚拟点的初始时刻的第一坐标位置点，R
k
‑1为上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态，T
k
‑1为上一时刻所述双光球交互笔的刚体的位置姿态，后续每个时刻，均根据所述公式变换得到所述虚拟点在当前时刻的第二坐标位置点P
Ck
；根据当前时刻的所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第二坐标位置点，联合初始时刻所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第一坐标位置点，采用奇异值分解法求解得到当前时刻的所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：初始时刻，将所述第一红外反光球和所述第二红外反光球在的平面作为坐标系的xoy平面，确定所述第一红外反光球和所述第二红外反光球在所述xoy平面的中点位置，在所述中点位置设置z轴，所述法向量在所述z轴上；根据所述xoy平面和所述z轴得到初始时刻的坐标系；以所述坐标系为参考，确定初始时刻所述虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；以所述坐标系为参考，确定双光球交互笔旋转时各个时刻的双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据初始时刻的所述第一坐标位置点、上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点，包括：获取所述初始时刻的所述第一坐标位置点的坐标向量与上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态的旋转矩阵进行乘积处理，得到第一向量；将所述第一向量与上一时刻所述双光球交互笔的刚体的位置姿态的平移向量进行累加处理，得到第二向量；根据所述第二向量确定当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：以所述坐标系为参考，确定双光球交互笔旋...

【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：