一种枪体定位方法、装置、设备、仿真枪及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及定位技术领域，公开了一种枪体定位方法、装置、设备、仿真枪及可读存储介质，可提供一种基于视觉同步定位与建图SLMA算法实现枪体定位的新方法，即先根据由在枪体上绑定的图像传感器实时采集的图像数据和使用视觉同步定位与建图SLMA算法，获取到所述图像传感器在三维世界坐标系中的空间位置和镜头朝向姿态，然后通过几何变换得到绑定枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪体位置坐标和当前枪口朝向角度，从而可直接自主式地对绑定枪体进行空间位置和枪口朝向的定位，使得不必再依赖于场地，也不需要在启动时进行复杂的校准，并且理论上不受同时定位枪体的数量限制，可以支持在限定1立方米范围内对10把以上枪体进行同时定位。

【技术实现步骤摘要】
一种枪体定位方法、装置、设备、仿真枪及可读存储介质
本专利技术属于定位
，具体地涉及一种枪体定位方法、装置、设备、仿真枪及可读存储介质。
技术介绍
目前在应用诸如仿真枪等枪体进行娱乐或训练的过程中，出于射击管理或安全使用等方面的考虑，需要实时获取枪体的空间位置、枪口朝向、开枪击发和弹夹更换等数据，并通过无线或有线等方式将这些数据实时传送给上位机，以便进行有效监控。但是现有枪体定位方案无法满足枪体在自然环境中的随时使用和多枪同时定位需求，例如对于简单游戏型的仿真枪，其一般是使用陀螺仪或外加定位器来进行枪口朝向数据的获取，如果换地方使用，需要先对陀螺仪进行磁场校准，否则得到的最终结果非常容易产生偏差，无法在厘米级内做到枪口朝向数据的准确获取，导致获取的枪口朝向与枪口真实朝向存在较大误差，更无法做到空间位置的准确获取；此外，外加的定位器也会受到场地限制，即尽管有的定位器可以级联，但还是会受到场地限制，并且成本较高，同时枪体能活动的有效范围只能在定位器之间，并且多枪之间容易相互干扰，使得枪体易被其他物体遮挡，无法产生定位结果，存在枪体丢失风险。试验测试表明，目前很难做到在每立方中对2～3把枪体进行精准地毫米级定位，导致定位结果的鲁棒性不够高。
技术实现思路
为了解决现有枪体定位方案无法满足枪体在自然环境中的随时使用和多枪同时定位需求的问题，本专利技术目的在于提供一种新型的枪体定位方法、装置、设备、仿真枪及可读存储介质，可以基于视觉同步定位与建图SLMA算法直接自主式地对绑定枪体进行空间位置和枪口朝向的定位，使得不必再依赖于场地，也不需要在启动时进行复杂的校准，并且理论上不受同时定位枪体的数量限制，便于实际应用和推广。第一方面，本专利技术提供了一种枪体定位方法，包括：获取在枪体移动过程中由图像传感器实时采集的图像数据，其中，所述图像传感器与所述枪体绑定，所述图像数据包含有在不同离散时刻采集的当前图像数据和若干份历史图像数据；根据所述当前图像数据和所述若干份历史图像数据，使用视觉同步定位与建图SLMA算法获取到所述图像传感器的相机光心在三维世界坐标系中的当前位置坐标和所述图像传感器的相机镜头在所述三维世界坐标系中的当前朝向角度；根据所述当前位置坐标和所述枪体在相机坐标系中的已知枪体位置坐标，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪体位置坐标，以及根据所述当前朝向角度和所述枪体在所述相机坐标系中的已知枪口朝向角度，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪口朝向角度，其中，所述相机坐标系为以所述图像传感器的相机光心为原点且以相机光轴为Z轴建立的三维直角坐标系；将所述当前枪体位置坐标和所述当前枪口朝向角度无线发送至上位机。基于上述
技术实现思路
，可提供一种基于视觉同步定位与建图SLMA算法实现枪体定位的新方法，即先根据由在枪体上绑定的图像传感器实时采集的图像数据和使用视觉同步定位与建图SLMA算法，获取到所述图像传感器在三维世界坐标系中的空间位置和镜头朝向姿态，然后通过几何变换得到绑定枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪体位置坐标和当前枪口朝向角度，从而可直接自主式地对绑定枪体进行空间位置和枪口朝向的定位，使得不必再依赖于场地，也不需要在启动时进行复杂的校准，并且理论上不受同时定位枪体的数量限制，可以支持在限定1立方米范围内对10把以上枪体进行同时定位，便于实际应用和推广。在一个可能的设计中，将所述当前枪体位置坐标和所述当前枪口朝向角度无线发送至上位机，包括：获取在所述枪体移动过程中由微机械陀螺仪实时采集的且在所述三维世界坐标系中的姿态数据，其中，所述微机械陀螺仪与所述枪体绑定，所述姿态数据包含有在不同离散时刻采集的当前姿态数据/和若干份历史姿态数据；根据所述姿态数据、所述已知枪体位置坐标和所述微机械陀螺仪在所述相机坐标系中的已知陀螺仪位置坐标，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据；根据所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据，对所述当前枪口朝向角度进行矫正，得到新的当前枪口朝向角度；将所述当前枪体位置坐标和所述新的当前枪口朝向角度无线发送至所述上位机。基于上述可能设计，可以通过结合由微机械陀螺仪所采集的姿态数据，来对所述当前枪口朝向角度进行矫正，进一步提升实时定位结果的稳定性。在一个可能的设计中，根据所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据，对所述当前枪口朝向角度进行矫正，得到新的当前枪口朝向角度,包括：根据所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据，得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的枪口朝向角度观测值；通过卡尔曼滤波算法对所述枪口朝向角度观测值和所述当前枪口朝向角度进行加权平均处理，得到所述新的当前枪口朝向角度。在一个可能的设计中，所述图像传感器为单目摄像头或双目摄像头。在一个可能的设计中，所述图像传感器包括有红外线热成像摄像头。第二方面，本专利技术提供了一种枪体定位装置，包括有依次通信连接的图像数据获取单元、位置朝向确定单元、位置朝向换算单元和定位结果传送单元；所述图像数据获取单元，用于获取在枪体移动过程中由图像传感器实时采集的图像数据，其中，所述图像传感器与所述枪体绑定，所述图像数据包含有在不同离散时刻采集的当前图像数据和若干份历史图像数据；所述位置朝向确定单元，用于根据所述当前图像数据和所述若干份历史图像数据，使用视觉同步定位与建图SLMA算法获取到所述图像传感器的相机光心在三维世界坐标系中的当前位置坐标和所述图像传感器的相机镜头在所述三维世界坐标系中的当前朝向角度；所述位置朝向换算单元，用于根据所述当前位置坐标和所述枪体在相机坐标系中的已知枪体位置坐标，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪体位置坐标，以及根据所述当前朝向角度和所述枪体在所述相机坐标系中的已知枪口朝向角度，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪口朝向角度，其中，所述相机坐标系为以所述图像传感器的相机光心为原点且以相机光轴为Z轴建立的三维直角坐标系；所述定位结果传送单元，用于将所述当前枪体位置坐标和所述当前枪口朝向角度无线发送至上位机。在一个可能的设计中，所述定位结果传送单元包括有依次通信连接的姿态数据获取子单元、姿态数据变换子单元、枪口朝向矫正子单元和无线发送子单元；所述姿态数据获取子单元，用于获取在所述枪体移动过程中由微机械陀螺仪实时采集的且在所述三维世界坐标系中的姿态数据，其中，所述微机械陀螺仪与所述枪体绑定，所述姿态数据包含有在不同离散时刻采集的当前姿态数据/和若干份历史姿态数据；所述姿态数据变换子单元，用于根据所述姿态数据、所述已知枪体位置坐标和所述微机械陀螺仪在所述相机坐标系中的已知陀螺仪位置坐标，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据；所述枪口朝向矫正子单元，用于根据所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据，对所述当前枪口朝向角度进行矫正，得到新的当前枪口朝向角度；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种枪体定位方法，其特征在于，包括：/n获取在枪体移动过程中由图像传感器实时采集的图像数据，其中，所述图像传感器与所述枪体绑定，所述图像数据包含有在不同离散时刻采集的当前图像数据和若干份历史图像数据；/n根据所述当前图像数据和所述若干份历史图像数据，使用视觉同步定位与建图SLMA算法获取到所述图像传感器的相机光心在三维世界坐标系中的当前位置坐标和所述图像传感器的相机镜头在所述三维世界坐标系中的当前朝向角度；/n根据所述当前位置坐标和所述枪体在相机坐标系中的已知枪体位置坐标，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪体位置坐标，以及根据所述当前朝向角度和所述枪体在所述相机坐标系中的已知枪口朝向角度，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪口朝向角度，其中，所述相机坐标系为以所述图像传感器的相机光心为原点且以相机光轴为Z轴建立的三维直角坐标系；/n将所述当前枪体位置坐标和所述当前枪口朝向角度无线发送至上位机。/n

【技术特征摘要】
1.一种枪体定位方法，其特征在于，包括：
获取在枪体移动过程中由图像传感器实时采集的图像数据，其中，所述图像传感器与所述枪体绑定，所述图像数据包含有在不同离散时刻采集的当前图像数据和若干份历史图像数据；
根据所述当前图像数据和所述若干份历史图像数据，使用视觉同步定位与建图SLMA算法获取到所述图像传感器的相机光心在三维世界坐标系中的当前位置坐标和所述图像传感器的相机镜头在所述三维世界坐标系中的当前朝向角度；
根据所述当前位置坐标和所述枪体在相机坐标系中的已知枪体位置坐标，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪体位置坐标，以及根据所述当前朝向角度和所述枪体在所述相机坐标系中的已知枪口朝向角度，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的当前枪口朝向角度，其中，所述相机坐标系为以所述图像传感器的相机光心为原点且以相机光轴为Z轴建立的三维直角坐标系；
将所述当前枪体位置坐标和所述当前枪口朝向角度无线发送至上位机。


2.如权利要求1所述的枪体定位方法，其特征在于，将所述当前枪体位置坐标和所述当前枪口朝向角度无线发送至上位机，包括：
获取在所述枪体移动过程中由微机械陀螺仪实时采集的且在所述三维世界坐标系中的姿态数据，其中，所述微机械陀螺仪与所述枪体绑定，所述姿态数据包含有在不同离散时刻采集的当前姿态数据/和若干份历史姿态数据；
根据所述姿态数据、所述已知枪体位置坐标和所述微机械陀螺仪在所述相机坐标系中的已知陀螺仪位置坐标，通过几何变换得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据；
根据所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据，对所述当前枪口朝向角度进行矫正，得到新的当前枪口朝向角度；
将所述当前枪体位置坐标和所述新的当前枪口朝向角度无线发送至所述上位机。


3.如权利要求2所述的枪体定位方法，其特征在于，根据所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据，对所述当前枪口朝向角度进行矫正，得到新的当前枪口朝向角度,包括：
根据所述枪体在所述三维世界坐标系中的姿态数据，得到所述枪体在所述三维世界坐标系中的枪口朝向角度观测值；
通过卡尔曼滤波算法对所述枪口朝向角度观测值和所述当前枪口朝向角度进行加权平均处理，得到所述新的当前枪口朝向角度。


4.如权利要求1所述的枪体定位方法，其特征在于，所述图像传感器为单目摄像头或双目摄像头。


5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许多，
申请(专利权)人：深圳许多米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44