[发明专利]基于单目视觉的IMU漂移补偿方法

摘要

针对目前惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)方向估计存在误差累积、无法适用于长时间方向估计的问题，本发明提出一种基于单目视觉的IMU漂移补偿方法，包括基于IMU的方向估计、单目摄像头的方向估计以及视觉辅助IMU的误差补偿三个步骤。本发明方法在相邻两帧图像间的特征点对集合中，采用外级线约束方法得到基于视觉的方向估计值，并将其引入到IMU的校准补偿中，解决IMU长时间误差累积的问题。本发明方法适用于静态和动态误差补偿，具有准确、稳定、零漂移的优势。

主权项

1.一种基于单目视觉的IMU漂移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：基于IMU的方向估计；步骤2：单目摄像头的方向估计；步骤3：视觉辅助IMU的误差补偿；所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1：计算陀螺仪的方向估计其中表示t时刻由IMU陀螺仪估计出的四元数，由(q₀,q₁,q₂,q₃)表示，q₁、q₂、q₃分量分别对应旋转轴在X、Y、Z方向的投影，q₀分量对应IMU围绕旋转轴旋转的角度；表示陀螺仪估计出的四元数的变化率，Δt表示采样间隔；步骤1.2：以最小化估计值误差为目标，定义目标函数：从而得到加速计与磁力计的方向估计其中，和分别表示加速计和磁力计估计值的误差；步骤1.3：利用增益自适应互补滤波算法，估计求解IMU坐标系下的方向信息其中，k_t表示自适应的增益系数，表示最终的方向估计信息。