[发明专利]移动终端与镜头组件配合实现平面拍摄的方法和镜头组件

权利要求书

1.一种移动终端与镜头组件配合实现平面拍摄的方法，其特征在于，所述方法包括：

移动终端启动安装在移动终端中的平面拍摄应用程序，所述移动终端安装有镜头组件；

移动终端实时获取移动终端中的陀螺仪的当前状态时间戳、加速度计数值和角速度数值；

移动终端利用扩展卡尔曼滤波结合加速度计数值和角速度数值，估计得到移动终端到世界坐标系的旋转量；

控制移动终端的前置摄像头经由镜头组件的前置镜头采集平面视频帧，或者控制移动终端的后置摄像头经由镜头组件的后置镜头采集平面视频帧；

移动终端同步陀螺仪时间戳与平面视频帧的时间戳；

移动终端对陀螺仪的状态进行四元数插值获取对应平面视频帧的旋转矩阵；

移动终端根据当前的旋转矩阵旋转平面视频帧，生成稳定的平面视频帧；

所述镜头组件包括安装支架、前置镜头和后置镜头，其中，安装支架的正面和背面均设有通孔，前置镜头嵌入至安装支架的正面的通孔，后置镜头嵌入至安装支架的背面的通孔，安装支架可拆卸地套设在移动终端的摄像头区域的外面，镜头组件安装至移动终端时，前置镜头覆盖移动终端的前置摄像头，后置镜头覆盖移动终端的后置摄像头，前置镜头和后置镜头均是广角镜头或鱼眼镜头；通过安装在移动终端中的平面拍摄应用程序控制移动终端的前置摄像头或后置摄像头进行拍摄，配合所述前置镜头或后置镜头实现平面视频拍摄；

所述移动终端对陀螺仪的状态进行四元数插值获取对应平面视频帧的旋转矩阵具体包括：

移动终端计算邻近陀螺仪时间戳的相对旋转量，其中，r_k为第K时刻的相对旋转量，和为第k和k-1时刻的状态后验估计量，即世界坐标系到陀螺仪坐标系的旋转量；

移动终端进行四元数插值获取平面视频帧到第k帧的相对旋转量，R_j＝γ·I+(1-γ)·r_k，其中，R_j为第k帧的相对旋转量，其中t_j是平面视频帧的时间戳，t_k为陀螺仪第K帧的时间戳，t_k-1为陀螺仪第K-1帧的时间戳；

移动终端计算平面视频帧中第j帧视频的旋转矩阵

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动终端利用扩展卡尔曼滤波结合加速度计数值和角速度数值，估计得到移动终端到世界坐标系的旋转量具体包括：

S1031、初始状态旋转量其中，d₀为初始测得的加速度数值，g为世界坐标系重力矢量；初始过程协方差

S1032、利用角速度数值ω_k计算第K时刻的状态转移矩阵Φ(ω_k)；

Φ(ω_k)＝exp(-[ω_k·Δt]_×)，其中ω_k是第K时刻的角速度数值，Δt表示陀螺仪数据的采样时间间隔；

S1033、计算状态噪声的协方差矩阵Q_k，更新状态旋转先验估计量和过程协方差先验估计矩阵

Q_k为状态噪声的协方差矩阵；

其中，是第K-1时刻的状态旋转后验估计量；

其中，是第K-1时刻的过程协方差后验估计矩阵；

S1034、由加速度数值d_k更新观测量的噪声方差矩阵R_k，计算观测转移雅克比矩阵H_k，计算当前观测量和估计观测量误差e_k；

其中，α为加速度变化量的平滑因子，β为加速度模长的影响因子；

其中h为观察函数，h(q,v)＝q·g+v_k，g世界坐标系下的重力矢量，q为状态量，即世界坐标系到陀螺仪坐标系的旋转量，v_k为测量噪声；

S1035、更新第k时刻的最优卡尔曼增益矩阵K_k；

S1036、根据最优卡尔曼增益矩阵K_k和观测量误差e_k更新移动终端到世界坐标系的旋转后验估计量和过程协方差后验估计矩阵