设备的六自由度评估方法、装置、系统及电子设备与流程

1.本技术实施例涉及数据处理技术领域，特别地，涉及一种设备的六自由度评估方法、装置、系统及电子设备。


背景技术：

2.扩展现实(extended reality，xr)，是指由计算机和可穿戴设备生成的所有真实和虚拟组合环境以及人机交互。xr的代表形式包括增强现实(augment reality，ar)，虚拟现实(virtual reality，vr)，混合现实(mixed reality，mr)以及ar，vr，和mr之间的交叉场景。
3.六自由度，是指沿着x，y，z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度，分别包括前/后，左/右，上/下，俯仰，偏摆，翻滚共六个自由度。
4.xr设备的六自由度会直接影响xr画面渲染的稳定性及相关应用使用的流畅性，因此，xr设备的六自由度性能是xr设备厂商、开发者和用户关心的重要指标之一。而目前关于xr设备的六自由度的评估方案较少且现有的评估方案无法模拟xr设备的真实运动情况，导致无法全面评估xr设备的六自由度。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种设备的六自由度评估方法、装置、系统及电子设备，以改善上述问题。
6.第一方面，本技术实施例提供一种设备的六自由度评估方法。该方法包括：在机械臂运动过程中，获取待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据，其中，所述参考设备的追踪设备固定于所述待评估设备上，所述待评估设备固定于所述机械臂上；对所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据进行时空对齐，得到时空对齐之后的数据；根据所述时空对齐之后的数据，计算目标种类的误差，以对所述待评估设备的六自由度进行评估。
7.第二方面，本技术实施例提供一种设备的六自由度评估装置。该装置包括：数据获取模块，用于在机械臂运动过程中，获取待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据，其中，所述参考设备的追踪设备固定于所述待评估设备上，所述待评估设备固定于所述机械臂上；数据对齐模块，用于对所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据进行时空对齐，得到时空对齐之后的数据；六自由度评估模块，用于根据所述时空对齐之后的数据，计算目标种类的误差，以对所述待评估设备的六自由度进行评估。
8.第三方面，本技术实施例提供一种设备的六自由度评估系统。该系统包括：机械臂，所述机械臂按照预设运动参数进行运动；待评估设备，所述待评估设备固定于所述机械臂上，在所述机械臂的运动过程中输出目标数据；参考设备，所述参考设备的追踪设备固定于所述待评估设备上，在所述机械臂的运动过程中输出目标数据；数据处理设备，用于执行如权利要求1～7任一项所述的方法。
9.第四方面，本技术实施例提供一种电子设备。该电子设备包括：存储器；一个或多个处理器；一个或多个应用程序，其中，所述一个或多个应用程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述一个或多个处理器调用时，使得所述一个或多个处理器执行本技术实施例提供的设备的六自由度评估方法。
10.第五方面，本技术实施例提供一种计算机可读取存储介质。该计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码被配置为由处理器调用时，使得所述处理器执行本技术实施例提供的设备的六自由度评估方法。
11.本技术实施例提供一种设备的六自由度评估方法、装置、系统及电子设备。通过将待评估设备固定于机械臂上，将参考设备的追踪设备固定于待评估设备上，可以通过机械臂的运动，带动待评估设备和参考设备的追踪设备实现前后、左右、上下的直线或者弧线点到点的运动，从而可以灵活地模拟待评估设备的实际运动情况。此外，通过根据待评估设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据和参考设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据，计算目标种类的误差，可以对待评估设备的六自由度进行全面、准确、客观的评估。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
13.图1是本技术实施例提供的设备的六自由度评估系统的示意图；
14.图2是本技术一实施例提供的设备的六自由度评估方法的流程示意图；
15.图3是本技术一示例性实施例提供的参考设备输出的六自由度坐标系的示意图；
16.图4是本技术一示例性实施例提供的待评估设备输出的六自由度坐标系的示意图；
17.图5是本技术另一实施例提供的设备的六自由度评估方法的流程示意图；
18.图6是本技术一示例性实施例提供的待评估设备在机械臂的运动过程中输出的目标数据的示意图；
19.图7是本技术实施例提供的设备的六自由度评估装置的结构框图；
20.图8是本技术实施例提供的电子设备的结构框图；
21.图9是本技术实施例提供的计算机可读取存储介质的结构框图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.关于xr设备的六自由度评估，有人提出可以使待测虚拟现实vr设备在水平面做直线运动，通过融合算法，获取待测量vr设备运动状态数据，及其运动状态评估数值，再通过归一化处理获得待测虚拟现实vr设备在水平面做直线运动的四元数值，最后比较其与预定义航向角，横滚角，俯仰角的变化范围对虚拟现实vr设备进行评估。
24.上述方法设计的vr设备的运动方式较为单一，仅在水平面做直线运动，不能完全模拟vr设备的真实运动情况，导致不能完全反映xr设备的dof特性。vr设备的运动方式与测试环境和实际vr的使用状态不符合。此外，测试人员带来的主观因素或操作误差会导致测试结果不准确，且通过人工操作vr设备进行测试，无法确保每次测试的完全一致，即，可重复性较差。特别是，xr设备的六自由度信息包括三维位置信息和三维空间信息，仅通过设置vr设备在水平面上做直线运动，不能同时反映xr设备的位姿精度。
25.可见，现有的评估方案无法模拟xr设备的真实运动情况，导致无法全面评估xr设备的六自由度。
26.基于此，本技术实施例提供一种设备的六自由度评估方法、装置、系统及电子设备。通过将待评估设备固定于机械臂上，将参考设备的追踪设备固定于待评估设备上，可以灵活地模拟待评估设备的实际运动情况。此外，根据待评估设备和参考设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据，计算目标种类的误差，可以对待评估设备的六自由度进行全面、准确、客观的评估。
27.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的设备的六自由度评估系统的示意图。设备的六自由度评估系统10包括机械臂11，待评估设备12，参考设备13，以及数据处理设备14。待评估设备12固定于机械臂11上，参考设备13的追踪设备131固定于待评估设备12上，可以通过机械臂11的运动，带动待评估设备12和参考设备13的追踪设备131实现前后、左右、上下的直线或者弧线点到点的运动，从而可以灵活地模拟待评估设备的实际运动情况。此外，数据处理设备14根据待评估设备12和参考设备13在机械臂11的运动过程中采集并输出的六自由度数据，计算目标种类的误差，从而可以对待评估设备12的六自由度进行全面、准确、客观的评估。
28.在一些实施方式中，机械臂11的精度可以根据实际对精度的需求进行选择，例如，可以选择重复度为亚毫米级别的机械臂，本技术实施例在此不做具体限制。
29.在一些实施方式中，可以预先对机械臂11的运动轨迹程序进行设定，该运动轨迹程序包括预设参数，从而使得机械臂11可以按照预设参数进行运动。其中，运动轨迹程序可以由开发人员在机械臂11对应的开发系统中进行设计得到，或者也可以由开发人员对机械臂11对应的开发系统中的运动轨迹脚本进行修改得到。其中，开发系统可以是机器人操作系统(robot operating system，ros)。其中，预设参数可以包括运动时间、运动距离、运动轨迹、运动周期等，只要预设参数满足机械臂11的参数允许范围，用户可以根据实际需求对预设参数进行设置，本技术实施例在此不做具体限制。
30.待评估设备12在机械臂11的运动过程中输出六自由度信息(也即下面方法实施例将会提到的待评估设备的目标数据)。待评估设备12可以是xr设备，也可以是vr设备、ar设备、或者mr设备等，本技术实施例在此不做具体限制。
31.在一些实施方式中，可以在机械臂11上安装专用夹具(如图1所示，夹具未标号)，通过将待评估设备12固定在夹具上，可以使得待评估设备12固定于机械臂11上。
32.参考设备13在机械臂11的运动过程中输出六自由度信息(也即下面方法实施例将会提到的待评估设备的目标数据)。参考设备13可以是一个或包括至少两个动作捕捉设备，例如，vicon光学动捕系统，如图1所示的光学相机(图1中虚线箭头指向的是光学相机放大后的示意图)。参考设备13的追踪设备131可以是追踪球。追踪设备131可以是一个或者包括
至少两个，本技术实施例并不限制追踪设备的数量。
33.在一些实施方式中，可以将参考设备13的追踪设备131黏贴于待评估设备上，从而可以将参考设备13的追踪设备固定于待评估设备上。
34.数据处理设备14可以获取并存储待评估设备12和参考设备13输出的六自由度信息，并根据获取到的六自由度信息计算待评估设备12的六自由度的目标种类的误差，从而全面且准确地对待评估设备的六自由度进行评估。
35.数据处理设备14可以是具有数据处理功能的电子设备，例如电子终端或者服务器，服务器可以传统服务器和云服务器等，数据处理设备14也可以是一个处理器或包括至少两个处理器，本技术实施例在此不做具体限制。数据处理设备14可以单独设置于设备的六自由度评估系统10中，也可以设置于机械臂11中，还可以设置于设备的六自由度评估系统10中的其他设备中，本技术实施例在此不做具体限制。
36.本技术实施例提供的设备的六自由度评估系统，将待评估设备12固定于机械臂11上，将参考设备13的追踪设备131固定于待评估设备12上，可以通过机械臂11的运动，带动待评估设备12和参考设备13的追踪设备131实现前后、左右、上下的直线或者弧线点到点的运动，从而可以灵活地模拟待评估设备的实际运动情况。此外，数据处理设备14根据待评估设备12和参考设备13在机械臂11的运动过程中采集并输出的六自由度数据，计算目标种类的误差，从而可以对待评估设备12的六自由度进行全面、准确、客观的评估。
37.请参阅图2，图2是本技术一实施例提供的设备的六自由度评估方法的流程示意图。该设备的六自由度评估方法可以应用于上述图1所示的数据处理设备14，或者下面将提到的图7所示的设备的六自由度评估装置300，或者下面将提到的电子设备400的处理器420。该设备的六自由度评估方法可以包括以下步骤s110～步骤s130。
38.步骤s110，在机械臂运动过程中，获取待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据，其中，参考设备的追踪设备固定于待评估设备上，待评估设备固定于机械臂上。
39.其中，机械臂按照预先设定的设定程序中的运动参数进行运动。在一些实施方式中，机械臂的运动过程包括测试准备阶段和测试阶段。测试准备阶段的机械臂进行非周期性运动，此时待评估设备和参考设备可以采集到非周期性的六自由度数据。测试阶段的机械臂进行周期性运动，此时待评估设备和参考设备可以采集到周期性的六自由度数据。
40.其中，待评估设备输出的目标数据，可以指待评估设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据。
41.其中，参考设备输出的目标数据，可以指参考设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据。
42.在一些实施方式中，当确定机械臂开始运动时，打开接收通道，可以接收待评估设备和参考设备输出的数据。将待评估设备输出的数据中的六自由度数据，确定为待评估设备的目标数据。将参考设备输出的数据中的六自由度数据，确定为参考设备的目标数据。当确定机械臂停止运动时，关闭接收通道，不再接收待评估设备和参考设备输出的数据。
43.在一些实施方式中，待评估设备和参考设备可以直接输出六自由度数据，则当确定机械臂开始运动时，打开接收通道，可以直接将接收到的待评估设备输出的六自由度数据，确定为待评估设备的目标数据，将接收到的参考设备输出的六自由度数据，确定为参考
设备的目标数据。当确定机械臂停止运动时，关闭接收通道，不再接收待评估设备和参考设备输出的数据。
44.在一些实施方式中，当检测到机械臂的开始运动按键被按压时，可以确定机械臂开始运动。在一些实施方式中，当接收到指示机械臂运动的遥控指令或者无线指令时，可以控制并确定机械臂开始运动。需要说明的是，检测机械臂停止运动的方式与检测机械臂开始运动的方式类似，请参阅本实施方式中关于检测机械臂开始运动的相关描述，本技术实施例在此不再赘述。
45.步骤s120，对待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据进行时空对齐，得到时空对齐之后的数据。
46.请参阅图3和图4，图3是本技术一示例性实施例提供的参考设备输出的六自由度坐标系的示意图，图4是本技术一示例性实施例提供的待评估设备输出的六自由度坐标系的示意图。可见，待评估设备输出的六自由度坐标系和参考设备输出的六自由度坐标系的轴向和原点并不相同，因此，需要对待评估设备输出的六自由度数据和参考设备输出的六自由度数据进行时空对齐。
47.在一些实施方式中，对待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据进行时空对齐的实施方式可以包括以下步骤：采用互相关算法估计待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据的时延差；根据时延差对待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据进行时间同步，得到时间同步之后的数据；采用插值算法对时间同步之后的数据进行时间对齐，得到时间对齐之后的数据；对时间对齐之后的数据进行平滑处理，得到平滑之后的数据；根据平滑之后的数据进行空间转换，得到时空对齐参数；基于时空对齐参数，将待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据转换到相同的坐标系下，得到时空对齐的数据。
48.步骤s130，根据时空对齐之后的数据，计算目标种类的误差，以对待评估设备的六自由度进行评估。
49.其中，目标种类的误差可以用于评估待评估设备的六自由度性能。目标种类的误差包括绝对轨迹误差，相对位姿误差，旋转误差的标准误差和均方根误差中的至少一种。
50.作为一种示例，可以采用以下公式计算绝对轨迹误差，相对位姿误差，旋转误差的标准误差：
[0051][0052]
其中，std表征标准误差，xi表征测量数据(即上文的待评估设备和参考设备的目标数据)，表征测量平均值，i表征待评估设备和参考设备输出的目标数据中第i时刻的点，n表征待评估设备和参考设备输出的目标数据的点集合的样本数，其中，i和n均为大于1的正整数。
[0053]
作为一种示例，可以采用以下公式计算均方根误差：
[0054][0055]
其中，rmse表征均方根误差，表征待评估设备输出的目标数据与参考设备输出的目标数据的差值，i表征待评估设备和参考设备输出的目标数据中第i时刻的点，n表征待评估设备和参考设备输出的目标数据的点集合的样本数，其中，i和n均为大于1的正整数。
[0056]
本技术实施例提供的设备的六自由度评估方法，通过将待评估设备固定于机械臂上，将参考设备的追踪设备固定于待评估设备上，可以通过机械臂的运动，带动待评估设备和参考设备的追踪设备实现前后、左右、上下的直线或者弧线点到点的运动，从而可以灵活地模拟待评估设备的实际运动情况。此外，根据待评估设备和参考设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据，计算目标种类的误差，可以对待评估设备的六自由度进行全面、准确、客观的评估。
[0057]
请参阅图5，图5是本技术另一实施例提供的设备的六自由度评估方法的流程示意图。该设备的六自由度评估方法可以应用于上述图1所示的数据处理设备14，或者下面将提到的图7所示的设备的六自由度评估装置300，或者下面将提到的电子设备400的处理器420。该设备的六自由度评估方法可以包括以下步骤s210～步骤s280。
[0058]
步骤s210，设置机械臂的运动参数，以使机械臂按照运动参数进行运动。
[0059]
其中，机械臂的运动参数可以通过前述机械臂的运动轨迹程序进行设定。机械臂的运动参数可以包括与机械臂运动相关的运动信息，例如，运动时间，运动距离，运动轨迹，运动周期。只要不超过机械臂的参数允许设定范围，用户可以根据实际需求对机械臂的运动参数进行设定，本技术实施例在此不作具体限制。
[0060]
在一些实施方式中，可以在机械臂的ros开发系统中的关于机械臂的运动脚本中，设定机械臂的运动轨迹程序，其中，运动轨迹程序中包括机械臂的运动参数。运动轨迹程序可以由用户预先设置在ros系统中，且存储为可编辑或者有限可更改的模式，其中，有限可更改的模式包括有更改权限的用户可以更改，无更改权限的用户不可以更改的模式，或者，输入正确的密码之后可以更改的模式。当运动轨迹程序被存储为可编辑或者有限可更改的模式时，(有权限的)用户可以随时对运动轨迹程序中的机械臂的运动参数进行更改或设计，以灵活满足不同用户的不同需求。
[0061]
步骤s220，对参考设备的参数进行标定，以使参考设备按照标定之后的参数采集机械臂在运动过程中的六自由度信息。
[0062]
其中，参考设备的参数可以指参考设备在机械臂的运动过程中记录六自由度所使用的参数，例如，相机质心参数(拟合阈值和最小圆度比等)，动捕坐标系原点，环境反光点。本技术中所指的对参数设备的参数进行标定，可以指对系统启动的初始化。
[0063]
在一些实施方式中，参考设备(例如，光学动捕系统)的软件系统具备环境点剔除功能，用户可以直接在参考设备的软件系统中选定需要剔除的环境点，以剔除环境反光点。
[0064]
在一些实施方式中，用户可以选定不同的反光标识点，根据多个反光标识点的位置确定该多个反光标识点组成的刚体坐标系的原点，以确定参考设备的动捕坐标系的原
点。其中，根据多个反光标识点的位置确定该多个反光标识点组成的刚体坐标系的原点可以采用参考设备自带的算法计算，也可以采用由用户自定义设计的算法计算，本技术实施例在此不做具体限制。
[0065]
步骤s230，获取待评估设备输出的目标数据与参考设备输出的目标数据之间的时间差。
[0066]
在一些实施方式中，可以根据待评估设备和参考设备关于同一位置输出的目标数据的时间戳，对待评估设备输出的目标数据与参考设备输出的目标数据之间的时间差进行计算。例如，可以获取待评估设备和参考设备关于同一位置输出的目标数据的时间戳，计算待评估设备和参考设备关于同一位置输出的目标数据的时间戳的差值，将该差值作为待评估设备输出的目标数据与参考设备输出的目标数据之间的时间差。
[0067]
步骤s240，若时间差小于预设时间差阈值，在机械臂运动过程中，获取待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据，其中，参考设备的追踪设备固定于待评估设备上，待评估设备固定于机械臂上。
[0068]
其中，预设时间差阈值可以由用户根据实际对精度的需求进行设置，本技术实施例在此不做具体限制。
[0069]
若时间差小于预设时间差阈值，此时待评估设备和参考设备之间的时间差较小，可以确定此时待评估设备和参考设备关于同一位置输出的目标数据的时间差较小，也即，误差较小，此时可以获取并存储机械臂运动过程中的待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据。
[0070]
若时间差不小于预设时间差阈值，此时待评估设备和参考设备之间的时间差较大，可以确定此时待评估设备和参考设备关于同一位置输出的目标数据的时间差较大，也即，误差较大，此时可以向用户输出提示信息，以提示用户可以通过更改参考设备的参数，或者调整待评估设备与参考设备之间的位置来减小待评估设备与参考设备输出的目标数据之间的时间差，且此时可以不存储机械臂运动过程中的待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据，节省存储资源。
[0071]
步骤s250，删除待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据中的属于测试准备期的数据，得到待评估设备的初选目标数据和参考设备的初选目标数据。
[0072]
其中，属于测试准备期的数据，可以指具有非周期性的数据，或者也可以指在机械臂测试准备期间，待评估设备和参考设备输出的目标数据。在一些实施方式中，机械臂的运动过程包括测试准备期间和测试期间，机械臂在测试准备期间做非周期性运动，在测试期间做周期运动，则相应的，待评估设备和参考设备输出的具有非周期性的数据是属于测试准备期的数据，待评估设备和参考设备输出的具有周期性的数据是属于测试期的数据。
[0073]
通过删除待评估设备和参考设备输出的目标数据中的属于测试准备期的数据，可以去除测试准备期的数据，采用机械臂测试期间的数据进行后续误差计算，从而可以提高数据精度。
[0074]
其中，初选目标参数，可以指属于测试期间的数据，也可以指具有周期性的数据，或者也可以指在机械臂测试期间，待评估设备和参考设备输出的目标数据。例如，初选目标参数可以是上述待评估设备和参考设备输出的具有周期性的数据。
[0075]
以待评估设备为例，请参阅图6，图6是本技术一示例性实施例提供的待评估设备
在机械臂的运动过程中输出的目标数据的示意图。虚线框a中的数据是待评估设备输出的目标数据中的属于测试准备期的数据，虚线框b中的数据是待评估设备的初选目标数据。
[0076]
在一些实施方式中，当获取到待评估设备和参考设备输出的目标数据时，可以将待评估设备和参考设备输出的目标数据以可视化的方式输出给用户观看，以便用户根据待评估设备和参考设备输出的目标数据剔除待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据中的属于测试准备期的数据。
[0077]
在一些实施方式中，当获取到待评估设备和参考设备输出的目标数据时，还可以根据预设时间段，分别检测待评估设备和参考设备输出的目标数据是否具有周期性，并将待评估设备和参考设备输出的目标数据中的不具有周期性的数据删除。其中，以检测预设时间段内，待评估设备输出的目标数据是否具有周期性为例，可以根据预设时间段将待评估设备输出的目标数据划分为多个数据段，通过比对前后数据段是否一致，可以确定待评估设备输出的目标数据中每个数据段是否具有周期性。若比对前后数据段一致，则确定待评估设备输出的目标数据中的该数据段具有周期性，否则，确定待评估设备输出的目标数据中的该数据段不具有周期性。上述预设时间段可以根据实际对精度的需求进行设定，例如，预设时间段可以是5毫秒，本技术实施例在此不做具体限制。
[0078]
在一些实施方式中，在删除待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据中的属于测试准备期的数据之后，还可以进一步分别对待评估设备和参考设备输出的目标数据执行预设处理，将预设处理之后的数据确定为待评估设备和参考设备的初步目标数据。其中，预设处理可以根据实际对精度的需求进行设置，例如，预设处理可以是分别删除待评估设备和参考设备输出的目标数据中的槽点，误差较大的点，以确保数据的流畅性和稳定性。
[0079]
步骤s260，对待评估设备的初选目标数据和参考设备输出的初选目标数据，进行时间对齐，得到时间对齐之后的数据。
[0080]
在一些实施方式中，时间对齐的实施方式可以包括以下步骤：采用互相关算法，计算所述待评估设备的初选目标数据和所述参考设备的初选目标数据的时延差，进行时间同步；采用插值算法，将所述参考设备的初选目标数据插值到所述待评估设备的初选目标数据中，得到时间对齐之后的数据。
[0081]
其中，插值算法可以根据用户的实际需求进行选择，例如，插值算法可以是最近邻插值法，或双线性插值，或双三次插值，或者本实施在此未穷举的其他可用于时间对齐的插值算法。
[0082]
步骤s270，根据所述时间对齐之后的数据，对所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据进行空间对齐，得到时空对齐之后的数据。
[0083]
其中时间对齐之后的数据包括两组数据，一组是待评估设备输出的初步目标数据，一组是参考设备输出的初步目标数据，此时参考设备输出的初步目标数据与待评估设备输出的初步目标数据在时间上已对齐。
[0084]
在一些实施方式中，空间对齐的实施方式可以包括以下步骤：对所述时间对齐之后的数据进行平滑处理，得到平滑处理之后的数据；根据所述平滑处理之后的数据，计算平移参数和旋转参数；基于所述平移参数和所述旋转参数，将所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据转换到相同坐标系，得到时空对齐之后的数据。
[0085]
在一些实施方式中，可以采用预设平滑算法对所述时间对齐之后的数据进行平滑处理。其中，预设平滑算法可以根据实际需求进行选择或者设计，本技术实施例在此不做具体限制。例如，预设平滑算法可以是稳健二次回归平滑算法。
[0086]
在一些实施方式中，可以采用evo算法或变换矩阵计算平移参数和旋转参数。作为采用变换矩阵计算平移参数和旋转参数为例，可以将待评估设备输出的目标数据所在的坐标系定义为b系，将参考设备输出的目标数据所在的坐标系定义为t系，则可以通过以下公式将b系下的坐标pb与t系下的坐标p
t
进行转换：
[0087][0088][0089]
采用umeyama算法，通过最小二乘算法可以求解转换矩阵计算原理为：计算一组(r，t，c)，使得目标函数最优：
[0090][0091]
其中，qi和pi分别表征时间对齐之后的两组数据中i时刻的点，n为点集中的样本数，c为尺度因子(表征空间转换的误差)，r为转换矩阵。该转换矩阵中包括平移参数和旋转参数。
[0092]
在一些实施方式中，可以从时间对齐之后的数据中确定空间数据，对空间数据进行空间转换，得到平移参数和旋转参数，基于所述平移参数和所述旋转参数，将所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据转换到相同坐标系，得到时空对齐之后的数据。其中，空间数据，可以指可以用于进行空间转换的数据，空间数据的精度大于预设精度阈值，预设精度阈值可以根据实际对精度的需求进行设置，例如，预设精度阈值可以是0.8。
[0093]
在一些实施方式中，可以根据时间对齐之后的数据的精度来确定空间数据。例如，可以根据时间对齐之后的数据的精度因子来确定空间数据，将精度因子小于预设精度因子阈值的数据确定为空间数据。其中，精度因子表征时间对齐之后的数据的测量误差，精度因子越大，误差越大，精度越小，精度因子越小，误差越小，精度越大。预设精度因子阈值可以根据实际需求进行设置，例如，预设精度因子阈值可以是0.4，本技术实施例在此不做具体限制。
[0094]
步骤s280，根据时空对齐之后的数据，计算目标种类的误差，以对待评估设备的六自由度进行评估。
[0095]
其中，步骤s280的具体描述请参阅前述步骤s130，本技术实施例在此不再赘述。
[0096]
本技术实施例提供的设备的六自由度评估方法，通过将待评估设备固定于机械臂上，将参考设备的追踪设备固定于待评估设备上，可以通过机械臂的运动，带动待评估设备和参考设备的追踪设备实现前后、左右、上下的直线或者弧线点到点的运动，从而可以灵活地模拟待评估设备的实际运动情况。此外，根据待评估设备和参考设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据，计算目标种类的误差，可以对待评估设备的六自由度进行全面、准确、客观的评估。此外，通过对待评估设备和参考设备输出的目标数据进行筛选
和时空对齐，可以为各种误差计算提供精确的数据支撑，通过计算多种误差，可以准确评估待评估设备的六自由度的性能。
[0097]
请参阅图7，图7是本技术实施例提供的设备的六自由度评估装置的结构框图。设备的六自由度评估装置300可以应用于上述图1所示的数据处理设备14。设备的六自由度评估装置300包括数据获取模块310，数据对齐模块320，以及六自由度评估模块330。数据获取模块310，数据对齐模块320，以及六自由度评估模块330相互连接，以实现数据交互。
[0098]
数据获取模块310，用于在机械臂运动过程中，获取待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据，其中，所述参考设备的追踪设备固定于所述待评估设备上，所述待评估设备固定于所述机械臂上；
[0099]
数据对齐模块320，用于对所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据进行时空对齐，得到时空对齐之后的数据；
[0100]
六自由度评估模块330，用于根据所述时空对齐之后的数据，计算目标种类的误差，以对所述待评估设备的六自由度进行评估。
[0101]
在一些实施方式中，设备的六自由度评估装置300还包括参数设置模块和参数标定模块。参数设置模块，用于设置所述机械臂的运动参数，以使所述机械臂按照所述运动参数进行运动。参数标定模块，用于对所述参考设备的参数进行标定，以使所述参考设备按照标定之后的参数采集所述机械臂在运动过程中的六自由度信息。
[0102]
在一些实施方式中，数据对齐模块320可以包括数据删除子模块，时间对齐子模块，以及空间对齐子模块。数据删除子模块，用于删除所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据中的属于测试准备期的数据，得到所述待评估设备的初选目标数据和所述参考设备的初选目标数据。时间对齐子模块，用于对所述待评估设备的初选目标数据和所述参考设备输出的初选目标数据，进行时间对齐，得到时间对齐之后的数据。空间对齐子模块，用于根据所述时间对齐之后的数据，对所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据进行空间对齐，得到时空对齐之后的数据。
[0103]
在一些实施方式中，时间对齐子模块可以包括时间同步单元和时间对齐单元。时间同步单元，用于采用互相关算法，计算所述待评估设备的初选目标数据和所述参考设备的初选目标数据的时延差，进行时间同步。时间对齐单元，用于采用插值算法，将所述参考设备的初选目标数据插值到所述待评估设备的初选目标数据中，得到时间对齐之后的数据。
[0104]
在一些实施方式中，空间对齐子模块可以包括数据平滑单元，参数计算单元，以及空间对齐单元。数据平滑单元，用于对所述时间对齐之后的数据进行平滑处理，得到平滑处理之后的数据。参数计算单元，用于根据所述平滑处理之后的数据，计算平移参数和旋转参数。空间对齐单元，用于基于所述平移参数和所述旋转参数，将所述待评估设备输出的目标数据和所述参考设备输出的目标数据转换到相同坐标系，得到时空对齐之后的数据。
[0105]
在一些实施方式中，设备的六自由度评估装置300还包括时间差获取模块和执行模块。时间差获取模块，用于获取所述待评估设备输出的目标数据与所述参考设备输出的目标数据之间的时间差。执行模块，用于若所述时间差小于预设时间差阈值，控制数据获取模块310执行所述获取待评估设备输出的目标数据和参考设备输出的目标数据的步骤。
[0106]
本领域技术人员可以清楚地了解到，本技术实施例提供的设备的六自由度评估装
置300可以实现本技术实施例提供的设备的六自由度评估方法。上述装置和模块的具体工作过程，可以参阅本技术实施例中的设备的六自由度评估方法对应的过程，在此不再赘述。
[0107]
本技术提供的实施例中，所显示或讨论的模块相互之间的耦合、直接耦合或者通信连接，可以是通过一些接口、装置或模块的间接耦合或通信耦合，可以是电性、机械或其他形式，本技术实施例对此不作限制。
[0108]
另外，在本技术实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件的功能模块的形式实现，本技术实施例对此不作限制。
[0109]
请参阅图8，图8是本技术实施例提供的电子设备的结构框图。该电子设备400可以设置上述图1所示的设备的六自由度评估系统10中。该电子设备400可以是图1所示的数据处理设备14。
[0110]
电子设备400可以包括一个或多个如下部件：存储器410、一个或多个处理器420以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序可以被存储在存储器410中并被配置为当被一个或多个处理器420调用时，使得一个或多个处理器420执行本技术实施例提供的上述设备的六自由度评估方法。
[0111]
处理器420可以包括一个或多个处理核。处理器420利用各种接口和线路连接整个电子设备400内各个部分，用于运行或执行存储在存储器410内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用运行或执行存储在存储器410内的数据，执行电子设备400的各种功能和处理数据。可选地，处理器420可以采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、可编辑逻辑阵列(programmable logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器420可集成中央处理器(central processing unit，cpu)、图像处理器(graphics processing unit，gpu)和调制解调器中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成于处理器420中，单独通过一块通信芯片进行实现。
[0112]
存储器410可以包括随机存储器(random access memory，ram)，也可以包括只读存储器(read-only memory，rom)。存储器410可以用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器410可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可以存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令、用于实现上述各个方法实施例的指令等。存储数据区可以存储电子设备400在使用中所创建的数据等。
[0113]
请参阅图9，图9是本技术实施例提供的计算机可读取存储介质的结构框图。该计算机可读取存储介质500中存储有程序代码510，该程序代码510被配置为当被处理器调用时，使得处理器执行本技术实施例提供的上述设备的六自由度评估方法。
[0114]
计算机可读取存储介质500可以是诸如闪存、电可擦除可编辑只读存储器(electrically-erasable programmable read-only memory，eeprom)、可擦除可编辑只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)、硬盘或者rom之类的电子存储器。可选地，计算机可读取存储介质500包括非易失性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium，non-tcrsm)。计算机可读取存储介质500具有执行上
述方法中的任何方法步骤的程序代码510的存储空间。这些程序代码510可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码510可以以适当的形式进行压缩。
[0115]
综上所述，本技术实施例提供的设备的六自由度评估方法、装置、系统及电子设备，通过将待评估设备固定于机械臂上，将参考设备的追踪设备固定于待评估设备上，可以通过机械臂的运动，带动待评估设备和参考设备的追踪设备实现前后、左右、上下的直线或者弧线点到点的运动，从而可以灵活地模拟待评估设备的实际运动情况。此外，根据待评估设备和参考设备在机械臂的运动过程中采集并输出的六自由度数据，计算目标种类的误差，可以对待评估设备的六自由度进行全面、准确、客观的评估。
[0116]
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。