[发明专利]用于确定图像采集装置的惯性测量单元中的偏差的方法

说明书

本发明题为“用于确定图像采集装置的惯性测量单元中的偏差的方法”。本发明提供了一种用于确定图像采集装置的惯性测量单元中的偏差的方法，所述方法包括基于所述图像采集装置的透镜投射模型将图像帧内的至少一个参考点映射到3D球面空间中，从而为每个参考点提供3D空间中的相应锚定点。对于给定图像帧内的参考点，在所述给定帧与先前采集的帧之间的所述参考点处获得帧间运动的估计；从所述惯性测量单元获得在所述给定帧和所述先前采集的帧中所述参考点的采集时间的装置取向的度量，所述度量包含偏差分量；根据在所述给定帧和所述先前采集的帧中的装置取向的所述度量的差值将相应锚定点投射到3D空间，以提供3D矢量Vsubgt;m/subgt;；将从所述给定帧到所述先前采集的帧的所述点的所述估计的帧间运动的结果投射到3D空间中，以提供3D矢量Vsubgt;e/subgt;；以及使用3D矢量Vsubgt;m/subgt;和Vsubgt;e/subgt;的交叉乘积Vsubgt;c/subgt;来更新偏差分量值。

技术领域

本发明涉及用于确定图像采集装置的惯性测量单元中的偏差的方法。

背景技术

已知包含例如陀螺仪的惯性测量单元(IMU)可准确地测量装置(诸如相机)的取向的短期或相对变化，但受到恒定误差(偏差)的影响，该恒定误差可另外随时间推移而改变(漂移)。

可通过使用包括磁力计、加速度计或其他基准点的其他传感器对这种漂移进行确定和补偿，但对于装置使用或增加这种功能和成本可能是不可行或不期望的。还应当理解，即使在可用的情况下，磁力计本身也需要周期性地重新校准，并且因此不一定总是依靠其来校正其他传感器漂移。

在“Bias Compensation of Gyroscopes in Mobiles with Optical Flow”，AASRI Procedia 9,2014,pp152-157(“具有光流的移动设备中陀螺仪的偏差补偿”，AASRIProcedia 9，2014年，第152-157页)中，LászlóKundra和Péter Ekler考虑了使用陀螺仪的问题，其中原始角速率与非零偏差的积分造成估计取向的连续漂移。传感器融合算法使用来自装置相机的光流。取向估计器和偏差消除方法基于互补滤波器，其与用于光流特征的自适应可靠性滤波器相结合。将融合结果的反馈与原始陀螺仪角速率相结合以补偿偏差。

这种方法的问题在于发现帧之间的全局变换并将其转换为相机取向变化是极其CPU密集的。使用运动矢量直接导致由错误运动估计(异常值)引起的较大误差。实际上，一种潜在的实施方式建议在确定光流时采用RANSAC算法来拒绝此类异常值，但这将増加显著的计算开销，从而使得该方法在便携式图像采集装置诸如智能电话中实现是不可行的或者没有吸引力的。

本发明的目的是提供用于确定IMU传感器偏差的改进方法。

发明内容

根据本发明，提供了用于确定图像采集装置的惯性测量单元中的偏差的方法。该方法包括：基于所述图像采集装置的透镜投射模型将图像帧内的至少一个参考点映射到3D球面空间中，从而为每个参考点提供3D空间中的相应锚定点。该方法还包括：对于给定图像帧内的所述至少一个参考点中的至少一者：在所述给定帧与先前采集的帧之间的所述参考点处获得帧间运动的估计；从所述惯性测量单元获得在所述给定帧和所述先前采集的帧中所述参考点的采集时间的装置取向的度量，所述度量包含偏差分量；根据在所述给定帧和所述先前采集的帧中的装置取向的所述度量中的差值将相应锚定点投射到3D空间，以提供3D矢量V_m；将从所述给定帧到所述先前采集的帧的所述点的所述估计的帧间运动的结果投射到3D空间中，以提供3D矢量V_e；提供所述3D矢量V_m和V_e的交叉乘积V_c。该方法进一步包括：针对一个或多个图像帧中多个参考点获得作为所述交叉乘积V_c的函数的更新的偏差分量值。

本发明发现在仅具有陀螺仪的装置IMU中特别实用。但即使有加速度计可用，它也只可用于确定除1条轴线以外所有轴线的偏差补偿。补偿与重力矢量平行的轴线是不可能的。