[发明专利]校准3D旋转差异的数学模型构建方法、校准方法及其装置

权利要求书

1.一种校准3D旋转差异的数学模型构建方法，其特征在于，包括：

获取一运动检测装置的第一检测数据和一3D测量装置的第二检测数据；所述运动检测装置设置于待检测物体上，其与所述3D测量装置均用于对所述待检测物体的三维运动状态进行检测；

预设转换函数模型，通过所述转换函数模型可将所述第一检测数据转换为对应的第一转换数据，所述转换函数模型通过重定义所述运动检测装置的坐标系转换系数q_a和重定义所述运动检测装置的零度基准位置转换系数q_b对所述第一检测数据进行3D旋转差异转换；其中，所述预设转换函数模型，通过所述转换函数模型可将所述第一检测数据转换为对应的第一转换数据包括：

令转换函数模型表示为q_gyro＝f(q_raw)，其中，q_gyro表示为将所述第一检测数据转换后的第一转换数据，q_raw表示为所述第一检测数据；

所述转换函数模型的预设过程包括：

重定义所述运动检测装置的坐标系转换系数根据所述系数q_a对所述第一检测数据进行坐标系转换，以使所述运动检测装置的坐标方向旋转到与所述3D测量装置的坐标方向一致，得到坐标系转换后的数据：q_raw′q_aq_rawq_a^-1，其中，q_raw表示所述第一检测数据，且q_a^-1为q_a的逆；

重定义所述运动检测装置的零度基准位置转换系数根据所述系数q_b对所述坐标系转换后的数据进行零度基准位置转换，以使所述运动检测装置、所述3D测量装置的零度基准位置与坐标方向均保持一致，得到对所述第一检测数据进行3D旋转差异转换后的数据：q_gyro＝q_bq_raw′；

建立所述转换函数模型，且表示为q_gyro＝f(q_raw)＝q_bq_aq_rawq_a^-1，以及将作为所述第一转换数据；

根据所述第一检测数据、所述第二检测数据以及所述第一转换数据建立损失函数，利用非线性最小二乘法对所述系数q_a和所述系数q_b进行优化求解；

将优化求解出的所述系数q_a和所述系数q_b引入至所述转换函数模型，建立得到校准3D旋转差异的数学模型，所述校准3D旋转差异的数学模型用于校准所述运动检测装置和所述3D测量装置之间的3D旋转测量差异。

2.如权利要求1所述的数学模型构建方法，其特征在于，所述根据所述第一检测数据、所述第二检测数据以及所述第一转换数据建立损失函数，利用非线性最小二乘法对所述系数q_a和所述系数q_b进行优化求解包括：

定义损失函数为：

其中，代表所述第二检测数据，q_raw代表所述第一检测数据，w_gyro、x_gyro、y_gyro、z_gyro代表根据所述转换函数模型和所述第一检测数据得到的所述第一转换数据，w_a、x_a、y_a、z_a及w_b、x_b、y_b、z_b分别代表所述系数q_a和所述系数q_b的数据值；

将上述对应数据值代入所述损失函数中，利用非线性最小二乘法使得所述损失函数的值最小时，即可优化求解出所述系数q_a和所述系数q_b的值。