将陀螺仪数据用于十字准线GUI

Question

用我手中的手机代表玩具枪，我移动它（“瞄准”，如果你愿意的话）并将方向数据（俯仰，偏航，滚动）传送到我的笔记本电脑，在那里我渲染一个移动的十字准线相对于向前指向的网络摄像头。

我启动应用程序时让用户按下笔记本电脑上的输入，同时他们将手机直接放在他们面前 - 这是初始校准步骤，我使用初始偏航/音高作为参考瞄准中心。

然后在我拍摄十字准线的相机进给循环中，我测量相对于那些初始校准值的俯仰/偏航的变化，并且我使用它们来重绘左/右/上/下的十字准线。

这是我目前的代码：

  pitchDiff = initPitch - newPitch   #corresponds to Y axis
  yawDiff = 0-(initYaw - newYaw)     #corresponds to X axis
  pitchChangeFactor = 10
  yawChangeFactor = 10

  xC = int((imgWidth/2) + yawDiff*yawChangeFactor) 
  yC = int((imgHeight/2) - pitchDiff*pitchChangeFactor)

  ## THE TARGETING GUI
  cR = 40 #circle radius
  cv2.circle(img, (xC,yC), cR, (20, 20, 255), 3)

我在这个问题中要求的是如何更准确，更顺利地完成这项工作。陀螺仪数据有噪声，所以当我每30帧每秒采样时，我实际上取得了大约60个陀螺仪读数的中位数用于俯仰/偏航。

另外，我相信我的动态模型是错误的：我只是根据角度的变化在屏幕上移动目标十字准线。我认为需要三角函数，但我不清楚我应该尝试什么。仅使用一台相机，我显然缺乏深度数据。但是，我可以假设我想要瞄准的目标是在我面前3-4米。

感谢您的帮助

Answer 1

如何更准确，更顺利地完成这项工作？

陀螺仪可测量横摆率，侧倾率和俯仰率，但无法直接测量横摇，俯仰和偏航。当您从手机请求俯仰角和偏航角时，它会结合陀螺仪和加速度计数据（以及可能的磁力计数据）来估计俯仰和偏航。 通过陀螺仪数据我假设您的意思是手机提供的估计偏航和俯仰。 确保使用的是偏航和俯仰角，而不是偏航率，俯仰率等。

如果 使用估计角度，那么您可以在计算之前查看过滤这些信号的不同方法。你提到了60个样本中值滤波器。你试过其他过滤器吗？简单的低通滤波器可以更好地适应您的情况。如果您的信号中出现大而突然的尖峰，则中值滤波器很好，但低通滤波器或移动平均线可能会更好地适应您的情况。这样做的正确方法是在获取数据一段时间后固定手机的位置，然后分析噪声的频率成分，并选择具有适当截止频率的滤波器，尽可能消除噪声，尽管对于你想要做的事情，这可能有点过头了。

我建议尝试使用简单的移动平均线或低通滤波器来启动。网络上有很多资源显示如何在软件中实现过滤器。（http://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter）

动态模型

就你的计算而言，只要你的手机提供角度而不是如上所述的费率，它们对我来说似乎很好。

您不需要三角函数。如果您只是想将角度映射到屏幕位置，那么您需要的就是所需的简单线性映射，以便x度角度的变化对应于M * x像素的屏幕位置变化。

另一件可能有用的事情是，如果您的手机能够提供超过30赫兹的数据。您仍然可以以30 Hz的频率更新屏幕，但在采样速度更快时，您的过滤可能更有效。这一切都取决于噪音的性质，如果可以，你应该尝试采样率。

祝你的项目好运。