[发明专利]智能机姿态矩阵计算方法及其应用于摄影测量的方法

摘要

本发明公开了一种智能机姿态矩阵计算方法及其应用于摄影测量的方法，其中智能机姿态矩阵计算方法主要包括步骤：通过智能机测量智能机的重力加速度x、y、z三个方向的分量a_x、a_y和a_z；通过智能机获取方位角计算姿态矩阵本发明通过智能机的姿态矩阵Rg可得到智能机上摄像头的姿态，可应用于摄影测量，全景测量、计算机视觉，LBS服务，虚拟现实仿真，增强现实可穿戴设备的姿态测量等领域。

主权项

1.一种智能机姿态矩阵计算方法，其特征在于，包括以下步骤：通过检测智能机上重力加速度传感器的三个值{vax’,vay’,vaz’}计算ax、ay和az：或对{vax’,vay’,vaz’}进行滤波后得到{vax,vay,vaz}，计算ax、ay和az：其中R_a是重力加速度传感器相对于智能机的姿态转换矩阵；通过智能机磁力计获取方位角的三角函数；或者方向传感器获取方位角计算姿态矩阵其中当az<0时，s＝‑1，az≥0时，s＝1；公式(1)得到的姿态矩阵Rg描述了智能机的姿态，姿态矩阵Rg的第1行是智能机x轴在局部坐标系下的单位矢量；第2行是智能机y轴在局部坐标系下的单位矢量；第3行是智能机z轴在局部坐标系下的单位矢量；其中局部坐标系是z轴沿重力指向地球外，x轴朝北y轴朝西，或x轴朝东y轴朝北的坐标系；若智能机中安装有旋转矢量传感器，则：(1)通过以下(a)(b)(c)中任何一种得到Rg0矩阵：(a)如果智能机上的旋转矢量传感器有3个数据values[0]，values[1]，values[2]，则令q₁＝values[0],q₂＝values[1],q₃＝values[2]，再将q₀,q₁,q₂,q₃按以下公式转换成R_g0矩阵(b)如果智能机上的旋转矢量传感器有4个数据，values[0]，values[1]，values[2]，values[3]，令q0＝values[3]，q1＝values[0]，q2＝values[1],q3＝values[2]，将q0,q1,q2,q3按以下公式转换成Rg0矩阵(c)若智能机上指定传感器类型为旋转矢量类TYPE_ROTATION_VECTOR，则实时获取旋转矢量传感器的观测值Rvec，利用智能机系统上的旋转矢量转矩阵函数将Rvec转换成绘图转换矩阵R44，R44左上角3x3矩阵就是Rg0；(2)根据智能机旋转矢量传感器坐标系定义的不同，在以下几种情况下得到Rg：若旋转矢量传感器定义的单位阵是X轴指向东，Y轴指向北，则若旋转矢量传感器定义的单位阵是X轴指向北，Y轴指向西,则Rg＝Rg0；若旋转矢量传感器定义的单位阵是X轴指向南,Y轴指向东，则