[发明专利]光学惯性混合动作捕捉设备的标定系统和方法

说明书

本发明提供了光学惯性混合动作捕捉设备的标定系统和方法，包括：惯性传感器用于当二维旋转台旋转位于不同位置，标定本体固定在正六面体治具内的不同面时，采集惯性数据；控制器用于向二维旋转台发送控制指令信息，以使二维旋转台根据控制指令信息进行旋转，并记录二维旋转台的旋转角度；红外动捕相机用于采集光学数据，光学数据包括多个红外灯的光学三维点坐标数据；上位机用于利用旋转角度校准惯性数据，得到误差校正数值；以及根据惯性数据和光学数据，得到旋转矩阵，可以采用二维旋转台进行内参标定和外参标定，使用二维旋转台成本低，占用空间小，且可以实现刚体坐标系与惯性坐标系的统一。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其是涉及光学惯性混合动作捕捉设备的标定系统和方法。

背景技术

目前，在对光学惯性混合动作捕捉设备进行标定时，采用三维旋转台进行标定，三维旋转台可以对光学惯性混合动作捕捉设备进行内参标定，但是不能进行外参标定，从而无法实现刚体坐标系与惯性坐标系的统一。其中，内参标定是指对光学惯性混合动作捕捉设备内的惯性传感器进行校正；外参标定是指对光学惯性混合动作捕捉设备内的惯性数据和红外动捕相机采集的光学数据进行坐标统一的过程。

三维旋转台虽然可以进行内参标定，但是三维旋转台相比于二维旋转台成本高，且占用空间大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供光学惯性混合动作捕捉设备的标定系统和方法，可以采用二维旋转台进行内参标定和外参标定，使用二维旋转台成本低，占用空间小，且可以实现刚体坐标系与惯性坐标系的统一。

第一方面，本发明实施例提供了光学惯性混合动作捕捉设备的标定系统，所述系统包括正六面体治具、红外动捕相机、POE交换机、二维旋转台、控制器和上位机，将所述光学惯性混合动作捕捉设备作为标定本体，所述标定本体包括惯性传感器和多个红外灯；

所述标定本体固定在正六面体治具内，所述正六面体治具固定在二维旋转台上，所述惯性传感器与所述上位机相连接，所述控制器与所述二维旋转台相连接，所述红外动捕相机通过所述POE交换机与所述上位机相连接；

所述惯性传感器，用于当所述二维旋转台旋转位于不同位置，所述标定本体固定在所述正六面体治具内的不同面时，采集惯性数据；

所述控制器，用于向所述二维旋转台发送控制指令信息，以使所述二维旋转台根据所述控制指令信息进行旋转，并记录所述二维旋转台的旋转角度；

所述红外动捕相机，用于采集光学数据，所述光学数据包括所述多个红外灯的光学三维点坐标数据；

所述上位机，用于利用所述旋转角度校准所述惯性数据，得到误差校正数值；以及根据所述惯性数据和所述光学数据，得到旋转矩阵。

进一步的，所述旋转角度包括第一旋转角度，所述惯性传感器包括加速计；

所述加速计，用于当所述二维旋转台旋转位于所述不同位置，所述标定本体固定在所述正六面体治具内的不同面时，采集加速度测量值；

所述上位机，用于设定第一方向数值和第一零偏数值，其中，所述第一方向数值、所述第一零偏数值、所述加速度测量值和所述第一旋转角度满足第一预设条件；在所述第一预设条件下，根据所述加速度测量值和所述第一旋转角度得到所述加速计的内参值。

进一步的，所述旋转角度还包括第二旋转角度，所述惯性传感器还包括陀螺仪；

所述陀螺仪，用于当所述二维旋转台旋转位于所述不同位置，所述标定本体固定在所述正六面体治具内的不同面时，采集角速度测量值；

所述上位机，用于设定第二方向数值和第二零偏数值，其中，所述第二方向数值、所述第二零偏数值、所述角速度测量值和所述第二旋转角度满足第二预设条件；在所述第二预设条件下，根据所述角速度测量值和所述第二旋转角度得到所述陀螺仪的内参值。