[发明专利]一种光学惯性融合空间定位方法及定位系统

说明书

本发明涉及空间定位领域，具体涉及一种光学惯性融合空间定位方法及定位系统。所述方法具体为：在待定位空间中布设红外特征点，基于布设方式编码；对所述红外特征点进行标定，获取所述红外特征点的精准三维坐标，并存储于计算单元；目标物佩戴红外相机，基于目标物佩戴的红外相机拍摄红外特征点的图像信息和红外相机自身集成的传感器数据，通过光学与惯性融合算法，对目标物进行定位。所述定位系统包括红外特征点、红外相机和计算单元。本发明采用光学与惯性融合的定位方法，既避免了光学定位抗遮挡性差，惯性定位无法长时间精准定位的缺陷，又通过减少系统布设相机数量，降低了系统成本。

技术领域

本发明涉及空间定位领域，具体涉及一种光学惯性融合空间定位方法及定位系统。

背景技术

随着LBS、VR等领域的火热发展，空间定位技术近年来也备受关注且发展迅速。目前主流的室内空间定位技术包括激光定位技术，红外光学定位等。

激光定位技术通过激光发射器每秒发射若干次的激光线面扫描定位空间，实现光敏传感器位置追踪。激光定位技术依靠马达带动激光线面旋转扫描定位空间，因此其帧率受限于马达转数。同一定位空间需要布设多台激光发射器以使得激光线面覆盖整个定位空间，为了实现激光发射信号的编码并且避免不同激光信号的干扰，激光定位技术采用多站分时扫描的方法，即同一定位空间中的不同激光发射器分时扫描，进一步限制了激光发射器的有效帧率。

红外光学定位，在定位空间中布设多台红外相机，目标物佩戴可以自行发射红外光或者可以反射红外光的定位标识点来实现空间定位。红外光光学定位一直备受诟病的问题是成本过高，为了使得红外相机视角可以覆盖整个定位空间，一个定位空间中需要安装多台红外相机，而红外相机造价非常昂贵。

为此，本发明提出了一种基于光学惯性融合的空间定位技术，该技术帧率高，成本低，适用于场地较大、单位面积中头显数量较多、成本敏感的空间定位场景。

发明内容

本发明主要解决上述激光定位技术、红外光学定位技术存在的帧率受限、造价昂贵等问题，从而提供了一种帧率高、成本低的光学惯性融合空间定位方法。基于目标物佩戴的红外相机拍摄红外特征点的图像信息和红外相机自身集成的传感器数据，通过光学与惯性融合算法，对目标物进行定位。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种光学惯性融合空间定位方法，所述方法包括以下步骤：

(S1)在待定位空间中布设红外特征点，基于布设方式编码；

(S2)通过对所述红外特征点进行标定，获取所述红外特征点的精准三维坐标，并存储于计算单元；

(S3)红外相机实时获取所述红外特征点的图像信息，并上传至计算单元；

(S4)红外相机中惯性传感器实时获取目标物惯性数据，初步计算后上传至计算单元；

(S5)计算单元基于图像信息，匹配识别所拍摄到红外特征点的编码及其精准三维坐标，基于两个或者多个红外特征点的三维坐标确定红外相机在定位空间中的位置，从而获得光学位置信息；

(S6)计算单元将所述光学位置信息及所述惯性数据基于卡尔曼滤波器进行融合，获得目标物在所述定位空间中的位置。

步骤(S4)只要在步骤(S6)之前完成即可，不一定非要是第四步。

作为一种优选的方案，所述方法还包括：

(S7)获取目标物的实时位置信息后，计算单元再利用平滑滤波进行处理，从而输出平滑的目标物轨迹信息，进行应用。

作为一种优选的方案，在步骤(S7)中，采用的平滑滤波包括但不限于双指数滤波。

作为一种优选的方案，在步骤(S1)中，所述红外特征点布设成多条直线等间距横纵相交的阵列式形态，具体如下：