[发明专利]一种6自由度空间位置和姿态的检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及空间位置与姿态检测技术领域，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。

背景技术

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技术领域。

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。

发明内容

本发明提供一种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，本发明实施例提供了一种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，本发明还提供了一种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。

本发明实施例提供的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是本发明实施例一中的一种6自由度空间位置和姿态的检测系统的结构示意图；

图2a是本发明实施例二中的一种6自由度空间位置和姿态的检测系统的结构俯视图；

图2b是本发明实施例二中的一种6自由度空间位置和姿态的检测系统的结构前视图；

图3是本发明实施例三中的一种6自由度空间位置和姿态的检测方法的流程图；

图4是本发明实施例四中的一种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