本发明涉及姿态测量领域，更具体地说，涉及一种姿态测量装置自动校正的方法及系统。
背景技术：
姿态测量一般采用姿态测量装置来测量角度信息，姿态测量装置的类型很多，利用三轴地磁解耦和三轴加速度计，受外力加速度影响很大，在运动/振动等环境中，输出方向角误差较大,此外地磁传感器有缺点，它的绝对参照物是地磁场的磁力线,地磁的特点是使用范围大，但强度较低，约零点几高斯，非常容易受到其它磁体的干扰。陀螺仪输出角速度，是瞬时量，角速度在姿态平衡上是不能直接使用，需要角速度与时间积分计算角度，得到的角度变化量与初始角度相加，就得到目标角度，其中积分时间dt越小，输出角度越精确,但陀螺仪的原理决定了它的测量基准是自身，并没有系统外的绝对参照物，加上dt是不可能无限小,所以积分的累积误差会随着时间流逝迅速增加，最终导致输出角度与实际不符。
技术实现要素：
为了解决当前姿态测量装置累计误差影响角度测量的缺陷，本发明提供一种可以消除累计误差的姿态测量装置自动校正的方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种姿态测量装置自动校正的方法，包括定位模块、接收模块、处理模块，所述定位模块包括姿态测量装置和定位装置，所述定位装置包括球形发光体，所述球形发光体上设置有遮光装置，所述接收模块包括摄像头，所述姿态测量装置通过以下步骤进行自动校正：
s1：所述球形发光体发光，所述接收模块处于接收状态；
s2：所述接收模块根据所述摄像头传递的信号判断是否传递校正信息到所述处理模块；
s3：所述处理模块根据所述接收模块传递的信息对所述姿态测量装置进行校正。
优选地，所述摄像头具有像素检测功能，可以识别所述定位装置发射的激光在所述摄像头上形成的影像的像素。
优选地，所述遮光装置为几何对称图形，由上下两段曲线组成，上下两段曲线的两个交点为特征点。
优选地，所述定位模块包括发射端嵌入式控制模块，所述发射端嵌入式控制模块可以接收所述姿态测量装置传输的数据，并将接收到的数据传递到所述处理模块。
优选地，所述接收模块根据所述光感应装置传递的信号通过以下步骤判断校正信息：
s2.1以所述摄像头为基准建立直角坐标系，z轴与地面垂直，正方向朝上，以光线垂直入射所述摄像头镜片中心的光线方向为x轴负方向，y轴正方向满足坐标系xyz成右手系；
s2.2当左侧所述特征点影像与所述球形发光体最左侧像素之间的水平距离等于右侧所述特征点影像与所述球形发光体最右侧像素之间的水平距离时，所述接收模块向所述处理模块传递调零x轴、z轴的信息。
优选地，所述发射端嵌入式控制模块在接收到所述姿态测量装置发来的数据信息后，将数据信息打上时间戳后发送到所述处理模块进行处理。
优选地，当所述处理模块接收到所述接收模块传递来的校正信号后，所述处理模块核对接收到校正信号的时刻t2，并且检测接收到的带时间戳的数据信息，当所述处理模块检测到带时间戳的数据信息的时间戳显示的时间点晚于或等于t2时刻时，所述处理模块按照校正信息对所述姿态测量装置的角度信息进行校正，校正完成后，所述运算处理器在再次接收到所述接收模块传递来的校正信号之前不再监测数据信息的时间戳。
提供一种自动校正系统，其特征在于，所述定位模块包括发射端无线传输模块，所述处理模块包括处理端无线传输模块，所述发射端无线传输模块和所述处理端无线传输模块之间可以通过无线传输的方式传递信息，所述定位装置进一步包括球形发光体，所述球形发光体上设置有遮光装置。
优选地，所述遮光装置为几何对称图形，由上下两段曲线组成，上下两段曲线的两个交点为特征点。
与现有技术相比，本发明利用设置特征点并对特定距离进行识别的方式，调整x轴、z轴角度零点的位置，降低了姿态测量装置的误差累积带来的影响，减少了使用者的不适应感并增加了沉浸感，对于体感操作和虚拟现实有较大的意义。相对于手动重置姿态检测装置的零点，本发明姿态测量装置自动校正的方法和系统调整更加自然和精确，一方面防止了使用者凭“感觉”调零带来的误差，另一方面使使用者在使用过程中自然和不自觉地调零，增加了沉浸感，也减少了刻意调整的生硬，增加了游戏性，提升了体验效果。将遮光装置设置为两段曲线构成的对称图形有利于进行特征识别从而判断应该进行调零的位置，十分方便。通过判断光球影像两点间水平距离的方法简化了识别过程。在传送校正信息的同时打上时间戳可以有效消除延迟时间带来的误差，使调零更加精确。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的系统模块示意图；
图2是以手柄为示例的定位模块示意图；
图3是以摄像头为示例的接收装置示意图；
图4是手柄球形发光体光路示意图；
图5是球形发光体影像示意图。
具体实施方式
为了解决当前姿态测量装置累计误差影响角度测量的缺陷，本发明提供一种可以消除累计误差的姿态测量装置自动校正的方法及系统。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参阅图1，本发明姿态测量装置自动校正系统包括接收模块1、定位模块2和处理模块3。接收模块1包括接收装置11、接收端嵌入式控制模块13、图像处理装置15，接收装置11和图像处理装置15电性连接，图像处理装置15与接收端嵌入式控制模块13电性连接。定位模块2包括定位装置21、发射端嵌入式控制模块22、姿态测量装置23、电源模块24、操作装置27和发射端无线传输模块29，其中，发射端嵌入式控制模块22与电源模块24电性连接，发射端嵌入式控制模块22与电源模块24分别与定位装置21、姿态测量装置23、操作装置27和发射端无线传输模块29电性连接。处理模块3包括处理端无线传输模块31和运算处理器33，处理端无线传输模块31和运算处理器33电性连接，运算处理器33与接收端嵌入式控制模块13电性连接，处理端无线传输模块31可以与发射端无线传输模块29通过无线连接的方式传递信息。接收装置11主要用于接收定位装置21发射的光线，并将接收到的光线信息传递到接收端嵌入式控制模块13进行处理，接收端嵌入式控制模块13可以将其处理的结果发送到运算处理器33进行进一步处理。姿态测量装置23可以测量定位模块2在空间的姿态和角度信息，操作装置27可以由使用者操作并发出命令信息，姿态测量装置23测得的相关数据以及操作装置27发出的命令信息可以通过电信号的方式传递到发射端嵌入式控制模块22，发射端嵌入式控制模块22可以将上述信息通过发射端无线传输模块29传递到处理端无线传输模块31，处理端无线传输模块31可以将接收到的数据通过电信号的方式传递到运算处理器33进行处理。
请参阅图2—图3，图2示例性地示出了以手柄201为第一实施例的定位模块2，在该实施例中，定位装置21包括设置于手柄201顶端的球形发光体202，球形发光体202为球形，在球形发光体202上设有遮光装置203，遮光装置203用于遮挡球形发光体202发射的光线。球形发光体202用于测量手柄201的空间位置，即x轴、y轴和z轴的位置，x轴、y轴和z轴可以根据系统人为设定。手柄201的几何轴心贯穿整个手柄201。图3示例性地示出了以摄像头101为第一实施例的接收装置11，在该实施例中，摄像头101具有像素检测的功能。对于外界入射的光线，根据其入射角度的不同摄像头101能够检测到不同的像素值，并根据拍摄的图像识别图像中遮光装置203的位置。当摄像头101捕捉到球形发光体202的图像时，摄像头101将图像传递到图像处理装置15，图像处理装置将接收到的图像进行处理，并将处理信息通过接收端嵌入式控制模块13传递到运算处理器33。在第一实施例中，遮光装置203为几何对称图形，由上下两段曲线构成。上下两段曲线的两个交点为特征点204，球形发光体202发出的光线在特征点204位置形成一个尖状图形。
请参阅图4，图4示例性地示出了摄像头101调零姿态测量装置23的一种情况。我们以摄像头101为基准建立直角坐标系，z轴与地面垂直，正方向朝上；以光线垂直入射摄像头镜片中心的光线方向为x轴负方向，y轴正方向满足坐标系xyz成右手系。摄像头101的背面为一垂直于x轴的平面。在手柄201中设置有姿态测量装置23，姿态测量装置23在测量的过程中会累计误差，使测量结果与真实结果之间的误差越来越大。姿态测量装置23会根据手柄201的姿态变化，提供手柄201在x轴、y轴和z轴的角度变化。我们可以事先设置手柄201的x轴、y轴、z轴角度零点的位置，作为其中的一种设置方式，当手柄201满足以下三个条件时，我们记手柄201的x轴、y轴、z轴为0：1、手柄201的几何轴心垂直于地面；2、手柄201的顶端朝上；3、手柄201正对摄像头101。当手柄201正对摄像头101时，摄像头101可以拍摄到手柄201关于几何轴心l对称的图像，球形发光体202和遮光装置203都关于对称轴l对称。在定位过程中，摄像头101可以采集拍摄到的球形发光体202的图像，并将图像传递到相关处理设备进行处理。
请参阅图5，图5示例性地示出了当球形发光体202正对摄像头101时摄像头101拍摄到的图片，在图片中，球形发光体202的影像呈月牙状，左侧特征点204影像与球形发光体202最左侧像素之间的水平距离为d1，右侧特征点204影像与球形发光体202最右侧像素之间的水平距离为d2，当d1＝d2时，手柄201的x轴、z轴角度为零。我们可以利用这一特性对手柄201的x轴和z轴进行调零操作。另外，对于手柄201的y轴的调零操作，可以借助重力感应装置进行调整，此为现有技术，在此不再赘述。
当本发明姿态测量装置自动校正系统开始工作时，定位模块2发光，同时接收模块1处于接收状态。接收装置11的摄像头101实时监控球形发光体202的位置，并由图像处理装置15计算球形发光体202的球形大小和球心位置坐标，以便计算球形发光体202的空间位置。当图像处理装置15检测到d1＝d2时，图像处理装置15将这一信息传递到运算处理器33，运算处理器33通过处理端无线传输模块31发送信号至定位模块2，定位模块2的手柄201将自身的x轴、z轴角度调整为零。
由于定位模块2向处理模块3传递姿态检测数据需要耗费一定的时间，该时间我们称为延迟时间t，处理模块3在t0时刻接收到的定位模块2传递的姿态数据实际上对应的是(t0-t)时刻定位模块2的姿态信息。如果处理模块3在t1时刻接收到接收模块1发送的校正信息后立刻校正姿态测量装置23的角度信息，会造成处理模块3实际调整的是(t1-t)时刻的姿态测量装置23的角度信息，使(t1-t)到t1时刻之间的姿态测量装置23的误差被累积下来，影响姿态测量装置23的精确性和设备整体的体验。作为本发明的另一个实施例，发射端嵌入式控制模块22在接收到姿态测量装置23发来的数据信息后，将数据信息打上时间戳后发送到发射端无线传输模块29，发射端无线传输模块29将打上时间戳的数据信息传递到处理端无线传输模块31，并由处理端无线传输模块31传递至运算处理器33进行处理。当运算处理器33接收到接收模块1传递来的校正信号后，运算处理器33核对接收到校正信号的时刻t2，并且检测接收到的带时间戳的数据信息。当运算处理器33检测到数据信息的时间戳显示的时间点晚于或等于t2时刻时，运算处理器33立刻按照校正信息对姿态测量装置23的角度信息进行校正，校正完成后运算处理器33在再次接收到接收模块1传递来的校正信号之前不再监测数据信息的时间戳。本实施例通过延迟校正防止了由于延迟时间造成的数据误差的积累，大幅提高了设备的精确度和可用性。
与现有技术相比，本发明利用设置特征点并对特定距离进行识别的方式，调整x轴、z轴角度零点的位置，降低了姿态测量装置23的误差累积带来的影响，减少了使用者的不适应感并增加了沉浸感，对于体感操作和虚拟现实有较大的意义。相对于手动重置姿态检测装置23的零点，本发明姿态测量装置23自动校正的方法和系统调整更加自然和精确，一方面防止了使用者凭“感觉”调零带来的误差，另一方面使使用者在使用过程中自然和不自觉地调零，增加了沉浸感，也减少了刻意调整的生硬，增加了游戏性，提升了体验效果。将遮光装置203设置为两段曲线构成的对称图形有利于进行特征识别从而判断应该进行调零的位置，十分方便。通过判断光球影像两点间水平距离的方法简化了识别过程。在传送校正信息的同时打上时间戳可以有效消除延迟时间带来的误差，使调零更加精确。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。