[发明专利]一种刚体追踪的方法、装置和系统

权利要求书

1.一种刚体追踪方法，所述刚体包含多个特征点，预存所述刚体上每个特征点的身份信息及相对于所述刚体重心的三维位置信息，在所述刚体上设置惯性测量传感器IMU，其特征在于，所述方法包括：

获取摄像头采集的所述刚体运动时的图像，确定所述图像中的所述刚体的特征点相对于摄像头的三维位置坐标；

获取所述IMU采集的所述刚体初始状态下的姿态和与所述刚体对应的所述摄像头拍摄时刻的姿态；

根据所述刚体初始状态下的姿态、所述摄像头拍摄时刻的姿态和所述预存刚体上每个特征点的身份信息及相对于所述刚体重心的三维位置信息，确定所述图像中所述刚体的特征点的身份信息；

根据所述图像中所述刚体的特征点的身份信息，将获取到的所述图像中所述刚体的特征点相对于摄像头的三维位置坐标与预存的刚体上每个特征点相对于所述刚体重心的三维位置信息进行匹配，得到匹配的特征点对；

根据所述特征点对，确定所述图像中的特征点相对于初始姿态下的旋转和平移信息；并根据所述旋转和平移信息计算摄像头光学系统中刚体的位置信息。

2.如权利要求1所述的刚体追踪的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述旋转和平移信息校正所述IMU获取到的摄像头拍摄时刻的所述刚体的姿态。

3.如权利要求1所述的刚体追踪的方法，其特征在于，所述获取摄像头采集的所述刚体运动时的图像，确定所述图像中的所述刚体的特征点相对于摄像头的三维位置坐标包括：

根据所述计算得到的图像中特征点相对于摄像头的三维位置坐标计算所述图像中的特征点之间的第一相对距离；

根据预存的刚体上每个特征点相对于刚体重心的三维位置信息计算刚体所有特征点之间的第二相对位置距离；

将所述第一相对距离与所述第二相对距离进行匹配，去除所述图像特征点中的伪特征点。

4.如权利要求1所述的刚体追踪的方法，其特征在于，所述根据所述旋转和平移信息计算摄像头光学系统中刚体的位置信息包括：

根据所述旋转和平移信息计算所述刚体上所有特征点相对于摄像头的三维位置坐标；

根据所有特征点相对于摄像头的三维位置坐标计算摄像头光学系统中刚体的位置信息。

5.一种刚体追踪的装置，所述刚体包含多个特征点，在所述刚体上设置惯性测量传感器IMU，其特征在于，所述装置包括：

存储单元，用于预存所述刚体上每个特征点的身份信息及相对于所述刚体重心的三维位置信息；

图像特征点位置坐标确定单元，用于获取摄像头采集的所述刚体运动时的图像，确定所述图像中的所述刚体的特征点相对于摄像头的三维位置坐标；

刚体姿态获取单元，用于获取所述IMU采集的所述刚体初始状态下的姿态和与所述刚体对应的所述摄像头拍摄时刻的姿态；

图像特征点身份信息确定单元，用于根据所述刚体初始状态下的姿态、所述摄像头拍摄时刻的姿态和所述预存刚体上每个特征点的身份信息及相对于所述刚体重心的三维位置信息，确定所述图像中所述刚体的特征点的身份信息；

图像特征点对匹配单元，用于根据所述图像中所述刚体的特征点的身份信息，将获取到的所述图像中所述刚体的特征点相对于摄像头的三维位置坐标与预存的刚体上每个特征点相对于所述刚体重心的三维位置信息进行匹配，得到匹配的特征点对；

刚体位置信息确定单元，用于根据所述特征点对，确定所述图像中的特征点相对于初始姿态下的旋转和平移信息；并根据所述旋转和平移信息计算摄像头光学系统中刚体的位置信息。

6.如权利要求5所述的刚体追踪的装置，其特征在于，所述装置还包括刚体姿态校正单元；

所述刚体姿态校正单元，用于根据所述旋转和平移信息校正所述IMU获取到摄像头拍摄时刻的刚体的姿态。