[发明专利]双光球交互笔的刚体姿态确定方法、装置和计算机设备

说明书

本发明涉及一种双光球交互笔的刚体姿态确定方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：初始时刻，在第一红外反光球和第二红外反光球的法向量上设置虚拟点，将虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；在双光球交互笔旋转时，根据初始时刻第一坐标位置点、上一时刻双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻虚拟点的第二坐标位置点；根据当前时刻第一红外反光球以及第二红外反光球的坐标位置点和第二坐标位置点，联合初始时刻第一红外反光球以及第二红外反光球的坐标位置点和第一坐标位置点，采用奇异值分解法求解得当前时刻双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。上述方法解决双光球交互笔的刚体姿态求解问题。

技术领域

本发明涉及交互笔姿态处理技术领域，特别是涉及一种双光球交互笔的刚体姿态确定方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

双光球惯性传感器的交互笔，是一种笔头和笔尾分别镶嵌一颗红外反光球、笔体内部装配一块以惯性传感器为核心芯片的全息3D桌面交互笔。在光学运动捕捉系统中，要想实现刚体姿态。需要对将惯性传感器旋转姿态对齐到刚体的旋转姿态。

求解惯性传感器旋转姿态对齐到刚体旋转姿态的转换关系，通常做法是，先采集多帧惯性传感器IMU和刚体对应的旋转姿态数据，然后再通过解算惯性传感器IMU旋转姿态和刚体旋转姿态之间满足的方程，从而求解出两者旋转姿态间的转换关系。但是双光球直接求解旋转姿态是不可行的，因为双光球只有一个轴向是稳定的，另外两个轴则存在不稳定性。因此，当前求解出的双光球交互笔的刚体姿态准确度低，不利于双光球交互笔的姿态认定，由此双光球交互笔的刚体姿态求解问题继续解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种双光球交互笔的刚体姿态确定方法、装置、计算机设备和存储介质，能够解决双光球交互笔的刚体姿态求解问题、提高双光球交互笔的刚体姿态的准确度。

为了解决上述中至少一个技术问题，本发明实施例提供了一种双光球交互笔的刚体姿态确定方法，所述双光球交互笔的笔头设置有第一红外反光球，所述双光球交互笔的笔尾设置有第二红外反光球，所述双光球交互笔的笔体内装配有惯性传感器，所述方法包括：

初始时刻，在所述第一红外反光球和所述第二红外反光球的法向量上设置虚拟点，将所述虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；

在所述双光球交互笔旋转时，根据初始时刻的所述第一坐标位置点、上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点；

根据当前时刻的所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第二坐标位置点，联合初始时刻所述第一红外反光球的坐标位置点、所述第二红外反光球的坐标位置点和所述第一坐标位置点，采用奇异值分解法求解得到当前时刻的所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

初始时刻，将所述第一红外反光球和所述第二红外反光球在的平面作为坐标系的xoy平面，

确定所述第一红外反光球和所述第二红外反光球在所述xoy平面的中点位置，在所述中点位置设置z轴，所述法向量在所述z轴上；

根据所述xoy平面和所述z轴得到初始时刻的坐标系；

以所述坐标系为参考，确定初始时刻所述虚拟点的位置设置为第一坐标位置点；

以所述坐标系为参考，确定双光球交互笔旋转时各个时刻的双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态。

在其中一个实施例中，所述根据初始时刻的所述第一坐标位置点、上一时刻所述双光球交互笔的刚体的旋转姿态和位置姿态计算得到当前时刻的所述虚拟点的第二坐标位置点，包括：