專利名稱：運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)、電子信息和航空領(lǐng)域，尤其涉及一種運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
飛機(jī)飛行姿態(tài)是指飛機(jī)飛行過程中俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航的程度，衡量飛機(jī)飛行姿態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是飛機(jī)姿態(tài)角，包括俯仰角、滾轉(zhuǎn)角和偏航角。為保證飛機(jī)正常飛行，需要對飛機(jī)飛行姿態(tài)進(jìn)行測量和控制。飛機(jī)姿態(tài)感知系統(tǒng)是飛機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的重要組成部分，為飛機(jī)姿態(tài)閉環(huán)控制提供反饋。在現(xiàn)有技術(shù)中，飛機(jī)多使用加速度計(jì)、陀螺儀、紅外地平儀等設(shè)備進(jìn)行姿態(tài)測量。但對于小型和微型無人飛機(jī)，上述技術(shù)目前仍難以滿足其起飛降落階段對抗過載、測量準(zhǔn)確度和價格成本方面的要求。另外，在偵查和大地測量等對地面進(jìn)行拍照的領(lǐng)域，因飛機(jī)向下對地進(jìn)行拍攝時照片無法顯示地面的坡度，其所拍照片的實(shí)用價值受到限制，因此就需要有配套的測量飛機(jī)所拍攝地面坡度的系統(tǒng)，對所拍攝地面的坡度進(jìn)行測量。光流是空間運(yùn)動物體在觀測成像面上的像素運(yùn)動的瞬時速度。光流的研究是利用圖像序列中的像素強(qiáng)度數(shù)據(jù)的時域變化和相關(guān)性來確定各自像素位置的“運(yùn)動”，即研究圖像灰度在時間上的變化與景象中物體結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動的關(guān)系。光流法能夠在不知道場景的任何信息的情況下，檢測出運(yùn)動對象，并判斷其運(yùn)動情況。近年來，光流方法已經(jīng)得到一些發(fā)展和應(yīng)用。作為光流分析方法用于高精度系統(tǒng)的例子，麻省理工學(xué)院的干涉計(jì)算機(jī)微視覺系統(tǒng)(ICMVS)，將光流分析方法應(yīng)用于檢測微機(jī)電系統(tǒng)MEMS中各微器件的平面微運(yùn)動，運(yùn)動幅度的分辨率最高可達(dá)2. 5nm。在無人機(jī)領(lǐng)域， 光流方法主要用于規(guī)避障礙和控制低速微型室內(nèi)無人機(jī)。例如瑞士 Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL)制成的一維光流信息飛機(jī)姿態(tài)感知和控制系統(tǒng)，但該系統(tǒng)不能獲得飛機(jī)姿態(tài)的全部信息，即俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航角度和角速度，其只能獲得偏航角度和角速度，該系統(tǒng)主要用于避障和導(dǎo)航，僅適用于低速微型室內(nèi)無人機(jī)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述問題，本實(shí)用新型目的在于提供一種基于光流方法感知運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)全部信息的運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)，包括圖像采集模塊、圖像解析模塊、姿態(tài)解算模塊、通信模塊和外接設(shè)備；其中，所述的圖像采集模塊，由至少三個設(shè)置在運(yùn)動體上且不在同一條直線上的圖像采集器構(gòu)成，用于在運(yùn)動體處于運(yùn)動狀態(tài)下采集參照面圖像；所述圖像解析模塊，由數(shù)量與所述圖像采集器相同的位移解算器構(gòu)成，各位移解算器分別接收與其對應(yīng)的圖像采集模塊輸出的圖像，并通過對比連續(xù)若干幀圖像基于位移解算算法解算出圖像中的光流信息；所述姿態(tài)解算模塊，分析接收自所述圖像解析模塊輸出的光流信息，并基于有效的光流信息采用姿態(tài)解算算法得出運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)；所述通信模塊，建立所述姿態(tài)解算模塊和所述外接設(shè)備之間的信號傳輸。特別地，所述光流信息包括圖像中圖像模式的橫向和縱向移動信息，該移動信息以所述圖像采集器輸出圖像的像素大小為單位的圖像移動的二維位移信號來表述。特別地，所述的運(yùn)動姿態(tài)包括運(yùn)動體相對參照面的姿態(tài)角和姿態(tài)角角速度。進(jìn)一步地，所述姿態(tài)解算模塊包括數(shù)據(jù)篩選器和姿態(tài)解算器，其中，所述數(shù)據(jù)篩選器，分析接收自所述圖像解析模塊輸出的二維位移信號是否真實(shí)有效，將有效的二維位移信號和輸出該二維位移信號的所述位移解算器的編號傳遞給所述姿態(tài)解算器；所述姿態(tài)解算器，接收數(shù)據(jù)篩選器輸出的二維位移信號以及各二維位移信號對應(yīng)的位移解算器編號；判斷接收到的二維位移信號個數(shù)是否小于姿態(tài)解算算法所需的最少個數(shù)，是，向所述通信模塊發(fā)送報(bào)警信號；否，基于姿態(tài)解算算法解算出運(yùn)動體相對參照面的姿態(tài)角和姿態(tài)角角速度并輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果(1)本實(shí)用新型提出了一種實(shí)用的二維光流分析方法，實(shí)現(xiàn)了由二維光流信息解算三維空間中兩平面間夾角，該方法較傳統(tǒng)二維光流分析方法更簡潔高效。傳統(tǒng)的二維光流方法還需考慮圖像中各像素點(diǎn)以圖像中一點(diǎn)為中心輻散或輻合的模式，這種模式代表單個傳感器靠近或遠(yuǎn)離圖像中環(huán)境的情況(輻散為遠(yuǎn)離，輻合為靠近)，而這種模式與飛機(jī)飛行姿態(tài)沒有直接關(guān)聯(lián)，因而傳統(tǒng)方法并沒有關(guān)注飛機(jī)飛行姿態(tài)，更多地關(guān)注避障問題，因而這導(dǎo)致了算法的復(fù)雜化。而本實(shí)用新型所述的二維光流分析方法更針對姿態(tài)測量，且計(jì)算復(fù)雜度降低。(2)本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中無活動部件，具有良好的抗過載性能，可以承受無人機(jī)起飛著陸階段的沖擊載荷，為小型無人機(jī)自主起飛著陸提供了一種可用的姿態(tài)測量方法。而現(xiàn)有技術(shù)中，使用加速度計(jì)、陀螺儀、紅外地平儀等設(shè)備進(jìn)行姿態(tài)測量的系統(tǒng)中，加速度計(jì)存在著極限載荷，陀螺儀易受干擾和破壞，紅外地平儀易受跑道兩側(cè)的車輛、其他飛行器、人或其他動物等的熱源的干擾(3)本實(shí)用新型所述系統(tǒng)因采用圖像采集器連續(xù)采集圖像的方式具有良好的實(shí)時性和時間無關(guān)性，測量精度不受工作時間的影響，輸出的信號中俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、俯仰角速度、滾轉(zhuǎn)角速度和偏航角速度無累積誤差。(4)本實(shí)用新型所述系統(tǒng)對于常見小型低空無人機(jī)具有高度、速度無關(guān)性，且可通過升級圖像采集器分辨率擴(kuò)展其高度、速度適用范圍。

圖1是本實(shí)用新型所述運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)的工作流程示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型所述感知運(yùn)動體運(yùn)動方法及系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)圖；圖4是本實(shí)用新型裝有四圖像采集器的飛機(jī)飛行姿態(tài)感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖5是本實(shí)用新型所述位移解算器和所述數(shù)據(jù)篩選器工作原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。本實(shí)用新型提供了一種運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)，用于測量運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)以便對運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型所述系統(tǒng)可利用在飛機(jī)的飛行姿態(tài)監(jiān)測和控制領(lǐng)域，還可利用在對地表地形的測量領(lǐng)域中以及其他需要監(jiān)測運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)的領(lǐng)域。本實(shí)用新型通過多通道圖像采集，基于圖像采集器輸出的信號，確定圖像的運(yùn)動，基于圖像的運(yùn)動，確定運(yùn)動體如飛機(jī)的飛行姿態(tài)。如圖1所示，本實(shí)用新型所述運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)的工作流程圖，包括以下步驟Si、連續(xù)捕捉運(yùn)動體在運(yùn)動狀態(tài)下參照面所呈的圖像；S2、基于捕捉到的連續(xù)圖像解算出圖像中的光流信息；S3、基于解算出的光流信息得出運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)。作為本實(shí)用新型所述方法的進(jìn)一步的實(shí)施例，本實(shí)用新型所述方法還包括S4、將得到的運(yùn)動姿態(tài)輸出到外接設(shè)備，以便于其他外接設(shè)備接收所述運(yùn)動姿態(tài)數(shù)據(jù)，并依據(jù)該數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的響應(yīng)，例如控制飛機(jī)飛行姿態(tài)。其中，上述的步驟S2，具體實(shí)現(xiàn)如下S201、對比連續(xù)若干幀的圖像得出對比結(jié)果；S202、基于對比結(jié)果采用位移解算算法從圖像中解算出光流信息。上述的步驟S3，具體實(shí)現(xiàn)如下S301、分析解算出的光流信息是否真實(shí)有效，是，繼續(xù)進(jìn)行下一步驟；否，丟棄無效光流信息；S302、判斷有效的光流信息個數(shù)是否小于姿態(tài)解算算法所需的最少個數(shù)3，是，發(fā)出報(bào)警信號；否，基于有效的光流信息采用姿態(tài)解算算法計(jì)算出運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)。其中，分析光流信息是否真實(shí)有效的依據(jù)是若連續(xù)兩幀圖像中不包含相同的地面信息，則位移解算器無法給出正確的位移信號，輸出值為位移的最大值，此時即認(rèn)為該位移信號為無效。上述的光流信息包括圖像中圖像模式的橫向和縱向移動信息，該移動信息以所述圖像采集器輸出圖像的像素大小為單位的圖像移動的二維位移信號來表述。其中，所述圖像模式可以由亮度、亮度梯度、色彩、色彩梯度等任何圖像特征確定。上述的所述運(yùn)動姿態(tài)包括運(yùn)動體相對參照面的姿態(tài)角和姿態(tài)角角速度。如圖2所示，本實(shí)用新型所述運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)，包括圖像采集模塊1、圖像解析模塊2、姿態(tài)解算模塊3、通信模塊4和外接設(shè)備5 ；其中，所述的圖像采集模塊1，由至少三個設(shè)置在運(yùn)動體上且不在同一條直線上的圖像采集器構(gòu)成，用于在運(yùn)動體處于運(yùn)動狀態(tài)下采集參照面圖像；所述圖像解析模塊2，由數(shù)量與所述圖像采集器相同的位移解算器構(gòu)成，各位移解算器分別接收與其對應(yīng)的圖像采集模塊輸出的圖像，并通過對比連續(xù)若干幀圖像基于位移解算算法解算出圖像中的光流信息；
5[0048]所述姿態(tài)解算模塊3，分析接收自所述圖像解析模塊2輸出的光流信息，并基于有效的光流信息采用姿態(tài)解算算法得出運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)；所述通信模塊4，建立所述姿態(tài)解算模塊2和所述外接設(shè)備5之間的信號傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中，上述的光流信息包括圖像中圖像模式的橫向和縱向移動信息，該移動信息以所述圖像采集器輸出圖像的像素大小為單位的圖像移動的二維位移信號來表述。另外，所述的圖像采集模塊可由最少3個圖像采集器組成，其中，至少為3個是因?yàn)樵诮馑阕藨B(tài)時3個即為所需的最少個數(shù)。優(yōu)選地，所述的圖像采集器設(shè)置4個，這樣解算姿態(tài)時算法較為簡單且比3個圖像采集器更可靠(即一個失效還有其他三個還能繼續(xù)工作)。 其中，所述的圖像采集模塊中的各圖像采集器設(shè)置在飛機(jī)的機(jī)身上，則需要知道各圖像采集器分別在機(jī)身參考系中的具體位置和方向。本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中所述的姿態(tài)解算模塊3得出的運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)包括運(yùn)動體相對參照面的姿態(tài)角和姿態(tài)角角速度。作為本實(shí)用新型所述系統(tǒng)的進(jìn)一步地實(shí)施例，所述的姿態(tài)解算模塊3包括數(shù)據(jù)篩選器301和姿態(tài)解算器302，其中，所述數(shù)據(jù)篩選器301，分析接收自所述圖像解析模塊2輸出的二維位移信號是否真實(shí)有效，將有效的二維位移信號和輸出該二維位移信號的所述位移解算器的編號傳遞給所述姿態(tài)解算器302 ；所述姿態(tài)解算器302，接收數(shù)據(jù)篩選器301輸出的二維位移信號以及各二維位移信號對應(yīng)的位移解算器編號；判斷接收到的二維位移信號個數(shù)是否小于姿態(tài)解算算法所需的最少個數(shù)，是，向所述通信模塊發(fā)送報(bào)警信號；否，基于姿態(tài)解算算法解算出運(yùn)動體相對參照面的姿態(tài)角和姿態(tài)角角速度并輸出。其中，所述數(shù)據(jù)篩選器分析光流信息是否真實(shí)有效的依據(jù)是若連續(xù)兩幀圖像中不包含相同的地面信息，則位移解算器無法給出正確的位移信號，輸出值為位移的最大值， 此時數(shù)據(jù)篩選器即認(rèn)為該位移信號為無效拒絕將其傳輸至所述姿態(tài)解算器中。于一具體實(shí)施例中，本實(shí)用新型所述系統(tǒng)中所述的通訊模塊用于將所述姿態(tài)解算器3輸出的運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)角和運(yùn)動姿態(tài)角角速度傳輸?shù)酵饨釉O(shè)備5中，如機(jī)載姿態(tài)控制設(shè)備等；并將接收自數(shù)據(jù)篩選器302傳來的報(bào)警信號發(fā)送到外接設(shè)備，例如報(bào)警器或顯不器等。本實(shí)用新型中所述的外接設(shè)備，包括但不限于飛行數(shù)據(jù)記錄裝置、機(jī)載計(jì)算機(jī)、機(jī)載控制總線、機(jī)載姿態(tài)控制設(shè)備、無線電信號發(fā)射裝置等。當(dāng)該系統(tǒng)用于一般的兩運(yùn)動平面間的相對姿態(tài)測量時，外接設(shè)備具有更大的多樣性。本實(shí)用新型中所述的圖像采集器為攝像機(jī)、相機(jī)或感光陣列等任何可見光和非可見光波段的光學(xué)成像設(shè)備。所述圖像采集器在捕捉圖像時可被動接收光源或使用主動光源。所述的運(yùn)動體可以是飛機(jī)、船舶、機(jī)床上的可移動刀具或機(jī)床上的可運(yùn)動夾具等。本實(shí)用新型中所述的參照面可以是地面、墻面或其他固定表面。下面結(jié)合飛機(jī)飛行姿態(tài)的感知的實(shí)施例對本實(shí)用新型所述系統(tǒng)的工作原理作進(jìn)一步地說明。如圖3所示，前圖像采集器102安裝在飛機(jī)機(jī)首下方，后圖像采集器104安裝在飛機(jī)機(jī)尾下方，左圖像采集器103安裝在飛機(jī)左側(cè)機(jī)翼下方，右圖像采集器101安裝在飛機(jī)右側(cè)機(jī)翼下方。四個圖像采集器101、102、103和104處于同一平面內(nèi)，且各圖像采集器101、 102、103和104的攝像鏡頭指向均與圖像采集器所在平面垂直，指向飛機(jī)下方。四個圖像采集器101、102、103和104分別采集飛機(jī)飛行狀態(tài)下的地面(即參照面)圖像，將數(shù)字圖像信號分別輸出到分別與各圖像采集器相連的四個位移解算模塊中。四個位移解算模塊分別接收四個圖像采集器輸出的數(shù)字圖像信號，解算得到四個連續(xù)二維位移信號，并分別將四個連續(xù)二維位移信號輸出到數(shù)據(jù)篩選器。數(shù)據(jù)篩選器接收二維位移信號，將有效的位移信號及其對應(yīng)的位移解算器編號傳遞到姿態(tài)解算器。姿態(tài)解算器接收二維位移信號及其對應(yīng)的位移解算器編號，若接收到的有效二維位移信號個數(shù)少于姿態(tài)解算算法所需最少的個數(shù)，則產(chǎn)生報(bào)警信號并通過通訊模塊將報(bào)警信號傳輸至外接設(shè)備，若接收到的有效二維位移信號個數(shù)能夠滿足姿態(tài)解算算法所需的解算個數(shù)，則基于姿態(tài)解算算法解算出飛機(jī)飛行姿態(tài)，并將飛機(jī)飛行姿態(tài)經(jīng)通信模塊輸出到外接設(shè)備。這里給出圖3所示實(shí)施例的三種工況下的算例算例一，在飛機(jī)以恒定速度沿水平方向飛行時，若地面水平，則當(dāng)飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)時，飛機(jī)左翼下沉，左圖像采集器103高度降低，左圖像采集器103采集的每相鄰兩幀圖像間位移增大，左位移解算器輸出的每個位移信號增大；飛機(jī)右翼上揚(yáng)，右圖像采集器101高度升高，右圖像采集器101采集的每相鄰兩幀圖像間位移減小，右位移解算器輸出的每個二維位移信號減小。姿態(tài)解算器通過數(shù)據(jù)篩選器接收左右位移解算器輸出的連續(xù)二維位移信號，解算得飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)的角度即滾轉(zhuǎn)角。對比連續(xù)幾個滾轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)即得滾轉(zhuǎn)角速度。算例二，在飛機(jī)以恒定速度沿水平方向飛行時，若地面水平，則當(dāng)飛機(jī)向上抬頭時，前圖像采集器102高度升高，前圖像采集器102采集的每相鄰兩幀圖像間位移增大，前位移解算器輸出的每個二維位移信號增大；飛機(jī)機(jī)尾下沉，后圖像采集器104高度升高，后圖像采集器104采集的每相鄰兩幀圖像間位移減小，后位移解算器輸出的每個位移信號減小。姿態(tài)解算器通過數(shù)據(jù)篩選器接收位移解算器輸出的連續(xù)二維位移信號，解算得飛機(jī)向上抬頭的角度即俯仰角。對比連續(xù)幾個俯仰角數(shù)據(jù)即得俯仰角速度。算例三，在飛機(jī)以恒定速度沿水平方向飛行時，若地面水平，則當(dāng)飛機(jī)向左偏航時，飛機(jī)左翼速度下降，左圖像采集器103采集的每相鄰兩幀圖像間位移減小，左位移解算器輸出的每個位移信號減?。伙w機(jī)右翼速度上升，右圖像采集器101采集的每相鄰兩幀圖像間位移增大，右位移解算器輸出的每個二維位移信號增大。姿態(tài)解算器通過數(shù)據(jù)篩選器接受左右位移解算器輸出的連續(xù)二維位移信號，解算得飛機(jī)向左偏航的角速度即偏航角速度。通過對偏航角速度的積分可得偏航角。由以上三個算例知，該系統(tǒng)可精確得到飛機(jī)飛行姿態(tài)的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、俯仰角速度、滾轉(zhuǎn)角速度、偏航角速度，而偏航角存在累積誤差，其累積誤差大小由積分精度決定。本實(shí)用新型所述的運(yùn)動體姿態(tài)感知系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，如圖4所示。為能更清楚的表述，下面結(jié)合飛機(jī)在空中飛行實(shí)例對本圖進(jìn)行說明。如圖所示，飛機(jī)在飛行過程中，飛機(jī)上一點(diǎn)601相對地面上一點(diǎn)602的速度是603，在固結(jié)于飛機(jī)上點(diǎn)601的參考系中，地面上點(diǎn)602以速度604運(yùn)動，速度604在與飛機(jī)上點(diǎn)601和地面上點(diǎn)602的連線的垂直方向上的投影為速度605，速度605對應(yīng)了地面上點(diǎn)602在固結(jié)在飛機(jī)上點(diǎn)601處的圖像采集器中看到的角速度606。顯然，角速度606可由飛機(jī)水平速度、垂直速度、飛行高度、俯仰角、 滾轉(zhuǎn)角和偏航角共6個變量表示出。對飛機(jī)上每個固結(jié)于類似點(diǎn)601的點(diǎn)的圖像采集器，
7可分別建立沿飛機(jī)飛行方向和左右方向共2個方程。當(dāng)圖像采集器數(shù)量達(dá)到3個且不共線 吋，方程數(shù)量與未知數(shù)個數(shù)相同，雖然方程間不獨(dú)立，但仍可消去高度和速度以求得當(dāng)前時 刻滾轉(zhuǎn)角、偏航角、俯仰角速度、滾轉(zhuǎn)角速度和偏航角速度。利用偏航角速度還可積分得偏 航角參考值。下面以四個圖像采集器為例，列方程組如下1、取三個坐標(biāo)系(均為右手直角坐標(biāo)系)機(jī)體坐標(biāo)系b :x軸與機(jī)身軸線重合，y軸指向右機(jī)翼，z軸垂直于機(jī)身-機(jī)翼平面 指向下方。坐標(biāo)系2 :x軸和坐標(biāo)系b重合，y軸指向水平方向。坐標(biāo)系1 :y軸和坐標(biāo)系2重合，X軸指向水平方向。2、建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣俯仰角為0，滾轉(zhuǎn)角為小。R12 從坐標(biāo)系2轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系權(quán)利要求1.一種運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像采集模塊、圖像解析模塊、 姿態(tài)解算模塊、通信模塊和外接設(shè)備；其中，所述的圖像采集模塊，由至少三個設(shè)置在運(yùn)動體上且不在同一條直線上的圖像采集器構(gòu)成，用于在運(yùn)動體處于運(yùn)動狀態(tài)下采集參照面圖像；所述圖像解析模塊，由數(shù)量與所述圖像采集器相同的位移解算器構(gòu)成，各位移解算器分別接收與其對應(yīng)的圖像采集模塊輸出的圖像，并通過對比連續(xù)若干幀圖像基于位移解算算法解算出圖像中的光流信息；所述姿態(tài)解算模塊，分析接收自所述圖像解析模塊輸出的光流信息，并基于有效的光流信息采用姿態(tài)解算算法得出運(yùn)動體的運(yùn)動姿態(tài)；所述通信模塊，建立所述姿態(tài)解算模塊和所述外接設(shè)備之間的信號傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)，其特征在于，所述姿態(tài)解算模塊包括數(shù)據(jù)篩選器和姿態(tài)解算器，其中，所述數(shù)據(jù)篩選器，分析接收自所述圖像解析模塊輸出的二維位移信號是否真實(shí)有效， 將有效的二維位移信號和輸出該二維位移信號的所述位移解算器的編號傳遞給所述姿態(tài)解算器；所述姿態(tài)解算器，接收數(shù)據(jù)篩選器輸出的二維位移信號以及各二維位移信號對應(yīng)的位移解算器編號；判斷接收到的二維位移信號個數(shù)是否小于姿態(tài)解算算法所需的最少個數(shù)， 是，向所述通信模塊發(fā)送報(bào)警信號；否，基于姿態(tài)解算算法解算出運(yùn)動體相對參照面的姿態(tài)角和姿態(tài)角角速度并輸出。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)感知系統(tǒng)，主要是為了能夠全面高效地感知運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)全部信息而設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型包括圖像采集模塊，由至少三個設(shè)置在運(yùn)動體上且不在同一條直線上的圖像采集器構(gòu)成；圖像解析模塊，由數(shù)量與圖像采集器相同的位移解算器構(gòu)成，各位移解算器分別接收與其對應(yīng)的圖像采集模塊輸出的圖像，并通過對比連續(xù)若干幀圖像算出光流信息；姿態(tài)解算模塊，分析接收自圖像解析模塊輸出的光流信息，并基于有效的光流信息得出運(yùn)動姿態(tài)?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型能夠感知運(yùn)動體運(yùn)動姿態(tài)的全部信息，可為飛機(jī)的飛行姿態(tài)監(jiān)測和控制，地表地形的測量以及其他類似機(jī)床夾具或刀具運(yùn)動姿態(tài)監(jiān)測等提供更為全面高效的運(yùn)動姿態(tài)信息。
文檔編號G06T7/20GK202084081SQ201120128410
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者姜泉, 王寧羽, 胡春華, 蔣競頡, 趙海洋, 陳科行 申請人:清華大學(xué)