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光学头部姿态跟踪的多传感器数据融合研究
  • ISSN号:0254-4156
  • 期刊名称:《自动化学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP274.2[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京理工大学光电学院,北京100081, [2]中国工程物理研究院计算机应用研究所,绵阳621900
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划(863计划)(2006AA02Z4E5 2008AA01Z303 2009AA012106); 国家自然科学基金(60827003); 长江学者和创新团队发展计划(IRT0606)资助 致谢 特别对丁萌、李贝贝和史宁宁在部分程序编写、实验测试中提供的帮助和协作表示衷心感谢.
中文摘要:

精确的头部姿态跟踪是室内增强现实系统实现高精度注册的关键技术之一.本文介绍了使用传感器数据融合原理实现高精度的光学头部姿态跟踪的新方法.该方法使用多传感器数据融合中的扩展卡尔曼滤波器和融合滤波器,将两个互补的单摄像机Inside-out跟踪和双摄像机Outside-in跟踪的头部姿态进行数据融合,以减小光学跟踪传感器的姿态误差.设计了一个典型实验装置验证所提出的算法,实验结果显示,在静态测试下的姿态输出误差与使用误差协方差传播法则计算得到的结果是一致的;在动态跟踪条件下,与单个Inside-out或Outside-in跟踪相比,所提出的光学头部姿态数据融合算法能够使跟踪器获得精度更高、更稳定的位置和方向信息.

英文摘要:

Accurate head pose tracking is a key issue to accomplish precise registration in indoor augmented reality systems.This paper proposes a novel approach based on multi-sensor data fusion to achieve optical tracking of head pose with high accuracy.This approach employs two extended Kalman filters and one fusion filter for multi-sensor environment to fuse the pose data from two complement optical trackers,an inside-out tracking(IOT) with a camera and an outside-in tracking(OIT) with two cameras,respectively.The aim is to reduce the pose errors from the optical tracking sensors.A representative experimental setup is designed to verify the above approach.The experimental results show that,in the static state,the pose errors of IOT and OIT are consistent to the theoretical results obtained using the rules of error covariance matrix propagation from the respective image noises to the final pose errors,and that in the dynamic state,the proposed multi-sensor data fusion approach used with our combined optical tracker can achieve more accurate and more stable outputs of position and orientation compared with using a single IOT or OIT alone.

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期刊信息
  • 《自动化学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院自动化研究所
  • 主编:王飞跃
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:aas@ia.ac.cn
  • 电话:010-64019820
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4156
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2109/TP
  • 邮发代号:2-180
  • 获奖情况:
  • 1997年获全国优秀期刊奖,1985、1990、1996、2000年获中国科学院优秀期刊二等奖,2002年获国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27550