संवर्धित वास्तविकता की दहलीज पर: डेवलपर्स के लिए क्या तैयार करें (3 का भाग 2)

यह ADD-2010 कॉन्फ्रेंस की एपिफाइ रिपोर्ट की प्रतिलेख की एक निरंतरता ( भाग 1 देखें) है।

इस भाग में, हम सेंसर से डेटा को संसाधित करने के तरीके के बारे में बात करेंगे, अर्थात्: एक्सीलेरोमीटर, जाइरोस्कोप, और चुंबकीय कम्पास। और क्यों आधुनिक उपकरणों में वे तीनों प्रकार के सेंसर लगाते हैं।

जाइरोस्कोप

तो, पहला सेंसर एक जाइरोस्कोप है।

आप जानते हैं कि फोन में एक गायरोस्कोप है, और आपको एक प्रोग्राम लिखने की ज़रूरत है जो इससे डेटा संसाधित करता है। क्या गोरक्षकों को तुरंत याद किया जाता है? - ठीक है, कुछ हैं:


नरम हिंग वाले सस्पेंशन पर एक भारी असंबद्ध भारी शरीर, यह संरक्षित करता है, चाहे आप जिस वस्तु को निलंबित कर दें, वह अपनी दिशा को बनाए रखता है, और आप स्थानीय समन्वय प्रणाली के संबंध में दो विक्षेपण कोणों को माप सकते हैं, और समझ सकते हैं कि आपका डिवाइस कैसे उन्मुख है। । तो, यह एक प्रकार है, आपको कोनों को प्राप्त करना चाहिए:


यदि आप लंबवत विमानों में दो ऐसे जाइरोस्कोप लगाते हैं, तो आप तीनों कोण प्राप्त कर सकते हैं:

• रोल (या पिच);
• रास्ते से हटना;
• और इसलिए हमले के कोण।

मुझे नहीं पता कि आप क्या कर रहे थे, मुझे व्यक्तिगत रूप से गायरोस्कोप से यह उम्मीद थी, और मैंने भोलेपन से ऐसा सोचा - अब, मैं जल्दी से एक कार्यक्रम लिखता हूं जो यह सब करता है।

हँसी को समझना

बात यह है कि यह एक गायरोस्कोप जैसा दिखता है, जो सभी मोबाइल और समान उपकरणों के अंदर होता है:


यहां मेरे पास अब यह है [शो WiiMote + WiiMotionPlus, प्रस्तुति के लिए एक उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है] काम करता है, और जो मैं दिखाता हूं वह जाइरो का डेटा है ताकि सूचक चलता है।

बेशक, वहाँ कुछ भी नहीं घूम रहा है, सभी इतनी तेजी से और भारी। कुछ कचरा, खेद के रूप में ऐसी चीज है, जो पेंडुलम की तरह चुंबकीय क्षेत्र में आगे और पीछे टेलीबैंक करती है।


तदनुसार, जब आपके पास एक अक्ष के चारों ओर एक घुमाव होता है जो लंबवत रूप से इस विमान से गुजरता है, तो एक कोरिओलिस बल उत्पन्न होता है, यह इस टेली-बंकिंग चीज़ को विक्षेपित करता है और आप माप सकते हैं कि इस संरचना की क्षमता कैसे बदल गई है, अनुमान करें कि यह बल है। यदि योजनाबद्ध रूप से - तो यह है। यहाँ आपके पास एक छोटा द्रव्यमान है, जो इतना (लंबवत) दोलन करता है, आप इसे उत्तेजित करते हैं:



यदि इस तरह के एक रोटेशन (वामावर्त) है, तो कोरिओलिस बल उत्पन्न होता है, यह वहां विचलन करना शुरू कर देता है और वास्तव में, ऐसे अनुप्रस्थ कंपन उत्पन्न होते हैं, और आप इसे संधारित्र के समाई के रूप में माप सकते हैं।

जो इस कोरिओलिस बल को याद करता है, यह क्रमशः रोटेशन के कोणीय वेग पर निर्भर करता है, क्या होता है - इस उपकरण से आउटपुट पर आप वास्तव में कोण नहीं हैं, लेकिन कोणीय वेग, इस तथ्य के बावजूद कि इसे जाइयोपस्कोप कहा जाता है।


एक आयामी मामले में एक कोण प्राप्त करने के लिए, हमें एकीकृत करने की आवश्यकता है - हालांकि संकेत हमें असतत आता है, इसलिए यह इतना सरल योग है। त्रि-आयामी मामले में, यह सब quaternions में अनुवाद करता है, यदि आप यह सब करना चाहते हैं, तो quaternions को डरने की आवश्यकता नहीं है।


यह विभिन्न अक्षों पर इस कोणीय वेग का एक प्रक्षेपण है, और अब, WiiMote के लिए, इंटरनेट से एक तस्वीर है, ताकि भ्रमित न हो कि यह सब कैसे संभालना है।


यह सब अच्छा है, लेकिन एकीकरण, हम एक त्रुटि जमा करते हैं। एक बदलाव होता है, अर्थात लगातार कुछ हमारे साथ तैरता रहता है। इस तरह से यहां है कि इस तथ्य के बावजूद कि डिवाइस जगह में था, कोण धीरे-धीरे तैरता है, और ऐसा लगता है कि धीरे-धीरे, धीरे-धीरे डिवाइस घूमता है। हमारे उद्देश्यों के लिए क्या गुलजार नहीं है, और आम तौर पर किसी तरह बेकार है।


यहां इंटरनेट से एक तस्वीर है, यहां त्रुटि है, यहां - प्रति घंटे डिग्री, कितना जमा हो रहा है, और यहां विभिन्न प्रकार के गाइरोस्कोप हैं। और यह स्पष्ट है कि हमारे महंगे उपकरणों में जो माइक्रोकैमिकल हैं, वे इस संबंध में सबसे भयानक हैं।

accelerometer

इसके साथ कुछ करने की आवश्यकता है, सिद्धांत रूप में, एक्सीलरोमीटर का उपयोग करके कोणों को मापा जा सकता है। इसके अलावा, शुरुआत में यह केवल उनकी मदद से था कि उन्होंने इन कोणों को मापने की कोशिश की।

एक्सेलेरोमीटर क्या है? यह कुछ प्रकार का वजन है, मोटे तौर पर बोलना, स्प्रिंग्स पर तय किया गया है, और इस वजन के विचलन द्वारा, संतुलन की स्थिति से, हम समझते हैं कि बल क्या कार्य कर रहा है, और हम इस त्वरण को मापते हैं।


यहां देखें कि यह एक्सेलेरोमीटर कैसा दिखता है:


वास्तव में, एक्सेलेरोमीटर क्या मापता है? आपके पास गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है, किसी प्रकार का स्वयं का त्वरण है, डिवाइस को त्वरण के साथ स्थानांतरित किया जा सकता है।
तदनुसार, एक्सेलेरोमीटर इस वेक्टर को मापता है, और डिवाइस के स्थानीय समन्वय प्रणाली पर प्रक्षेपण में:


यह वही है जो एक्सेलेरोमीटर आपको आउटपुट देता है। एक आयामी मामले में, सब कुछ काफी सरल लगता है:

• आपने किसी तरह स्थानीय समन्वय प्रणाली को घुमाया है;
• आपके पास गुरुत्वाकर्षण के त्वरण का प्रक्षेपण है;
• तदनुसार, आप ऊर्ध्वाधर के सापेक्ष रोटेशन के कोण प्राप्त कर सकते हैं, इस तरह के एक सरल कार्य का उपयोग करते हुए arctg2।

बेशक, आप सभी प्रकार के आर्किंस और आर्किंस का उपयोग कर सकते हैं, बस acrtangent-2 आपको बवासीर के बिना सभी 360 डिग्री प्रदान करता है।


देखिए, ऐसा लगता है कि हमारे पास एक्सेलेरोमीटर से एक कोण है यदि डिवाइस का स्वयं का त्वरण शून्य के करीब है, और हम एक आयामी, सरल मामले में हैं।

यह पता चला है - हमारे पास एक एक्सेलेरोमीटर है, और एक जाइरोस्कोप है। और हमें कुछ ऐसा चाहिए जो हमें आउटपुट पर एक सटीक कोण प्रदान करे।

एक्सेलेरोमीटर की मुख्य समस्या क्या है? कि वह बेतहाशा शोर है। और उच्च आवृत्तियों पर शोर।

मैंने यहां कल्पना करने की कोशिश की, और अगर मैं इस सदिश की कल्पना करता हूं, तो यह वहां बेतहाशा उतार-चढ़ाव करता है, हालांकि यह उपकरण अपने आप में बिल्कुल आराम है। यानी उच्च आवृत्ति, मजबूत, और अच्छे आयाम के साथ। इसका उपयोग करना असंभव है, आपको किसी भी तरह चालाक होना चाहिए।

ऐसा करने के लिए दो मानक दृष्टिकोण हैं:

• पहला कुछ प्रकार का जादू है जिसे कलमन फ़िल्टर कहा जाता है।
• दूसरा तथाकथित मानार्थ फ़िल्टर है, रूसी में सटीक एनालॉग, "अल्फा-बीटा फ़िल्टर" है।

कलमन का जादू। यह एक बहुत ही जटिल फिल्टर है, ईमानदार होने के लिए, मैं इसे खुद नहीं समझता। उनके बारे में एक भी किताब नहीं लिखी गई है, एक शोध प्रबंध का बचाव नहीं किया गया है। इसकी मुख्य विशेषता यह है कि यह स्वयं के अंदर उपयोग करता है, अर्थात। फ़िल्टरिंग के लिए, स्वयं का माप मॉडल और डिवाइस मॉडल दोनों। तदनुसार, ये मॉडल, वे बहु-पैरामीटर हैं। और आपके लिए अच्छी तरह से काम करने के लिए फिल्टर के लिए, आपको मापदंडों के इस गुच्छा का चयन करने की आवश्यकता है, किसी तरह।


इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, हवाई जहाज में किया जाता है, लेकिन वहां, विमान की सभी भौतिक विशेषताओं का लंबे समय तक अध्ययन किया गया है, क्योंकि इसकी वायुगतिकीय और अन्य विशेषताएं हैं। किसी के हाथ में पड़ने के अलावा फ़ोन की क्या विशेषताएँ हैं? वहां ट्विस्ट करना होगा कूल, ये हैं बिल्कुल अजीब बातें ...

सिद्धांत रूप में, यह फ़िल्टर इस तरह से काम करता है, यहाँ कुछ भी स्पष्ट नहीं है, लेकिन इस लिंक का उपयोग करके एक तैयार C ++ कार्यान्वयन है। इसलिए, आप यह भी नहीं समझ सकते हैं, डाल दिया है, और फिर सभी जादू इन मापदंडों को लेने के लिए है।


यदि आपको लगता है कि यह आवश्यक नहीं है, तो आप "एंड्रॉइड के लिए कलमन फ़िल्टर" टाइप कर सकते हैं और बहुत सारे परिणाम देख सकते हैं, अर्थात्। डिवाइस खुद आपको कच्चा डेटा भेजता है, यह आपके लिए कुछ भी नहीं करता है - बकवास, डेवलपर को पीड़ा, आप।


एक बहुत ही सरल फिल्टर है, जिसे सिर्फ "अल्फा-बीटा" कहा जाता है, जो है, चलो कहते हैं, ठीक है, चलो एकीकृत करना जारी रखें, बस हमें एक कोने को जोड़ना चाहिए, जिसे हम एक्सीलेरोमीटर से प्राप्त करते हैं, थोड़ा सुधार के साथ।


खैर, यहां डेल्टा कुछ छोटी संख्या है, इस फिल्टर का एकमात्र पैरामीटर जिसे चयनित करने की आवश्यकता है। ऐसा अल्फ़ा बीटा क्यों होता है, कभी-कभी इसे किसी प्रकार का "कंपोज़िट फ़िल्टर" भी कहा जाता है। क्योंकि यह गुणांक, यह काफी बड़ा है, यह कम आवृत्तियों को मारता है, और यह गुणांक छोटा है, यह उच्च आवृत्ति शोर को मारता है। यह पता चला है कि आप एकीकरण से शोर की कम आवृत्ति को मारते हैं, लेकिन यहां आप उच्च आवृत्ति को मारते हैं, बहुत शोर जो सेंसर से ही आता है।

इस पैरामीटर को कैसे चुनना है, यहां भी एक सरल सूत्र है: एक ला छूट, यदि कोण अब सही ढंग से मापा नहीं गया है, तो यह कब तक सही मान में परिवर्तित होगा। इस ताऊ समय की गणना लगभग इस तरह की जाती है, लेकिन यहां वह आवृत्ति जिसके साथ आप सेंसर से संकेत प्राप्त करते हैं, आमतौर पर प्रति सेकंड सौ गुना होता है, जैसा कि अब सभी आधुनिक उपकरण देते हैं।


ठीक है, उदाहरण के लिए, यदि आपके पास गुणांक है, उदाहरण के लिए, सौवें में, आपको हर सौ सेकंड में एक बार मिलता है कि लगभग आधे सेकंड में डिवाइस उस स्थिति में पहुंच जाएगा जिसमें यह होना चाहिए।

वीडियो आगे बढ़ता है, सामान्य तौर पर, लोग आलसी होते हैं, देखें कि इन फिल्टर की तुलना कैसे करें। देखो लोग कैसे करते हैं - कुछ भी ज़रूरत नहीं है, बस एक कैमरा। लोग इन फिल्टरों की तुलना करने की कोशिश कर रहे हैं, और समझते हैं कि कौन सा बेहतर है। संगीत अच्छा है, दोस्तों सभी को आराम है, इसलिए गणित क्यों, कार्यों के बीच अंतर देखें आदि। यहाँ यह है। बाईं ओर एक "अल्फा-बीटा" फिल्टर है, केंद्र में एक "विशुद्ध रूप से विद्रूप" है, और दाईं ओर, उन्होंने अपने स्वयं के कुछ अन्य का आविष्कार किया है।



लेकिन वास्तव में, यह बहुत ऐसा दृश्य नहीं है, क्योंकि यह बहुत स्पष्ट नहीं है कि यहां क्या पैरामीटर हैं, सब कुछ बहुत मापदंडों पर निर्भर करता है। यह देखा जा सकता है कि यह "अल्फा-बीटा", उदाहरण के लिए, चिकना है, शायद इस तथ्य के कारण कि गुणांक वहां बहुत अच्छा नहीं है, "कलामन" अधिक स्पष्ट लगता है ...

तो, यह फिल्टर, "कलमनोव्स्की", यह रडार संकेतों के प्रसंस्करण में, रडार में उत्पन्न हुआ, क्योंकि वहाँ, आप एक लहर भेजते हैं, यह आपके पास वापस आता है और आप देरी के समय और डॉपलर प्रभाव द्वारा दूरी को मापते हैं, जो और-और-वाई ", गति को मापें। लगभग हमारी तरह, केवल हमारे पास कोण हैं, लेकिन एक ही चीज, अर्थात्। एक मात्रा और एक मात्रा का व्युत्पन्न समय में एक क्षण में मापा जाता है। और फिर आपको जितना संभव हो उतना शोर को कुशलतापूर्वक फ़िल्टर करने की आवश्यकता है, इसके लिए "कलमन" का आविष्कार किया गया था। मेरी माँ ने अपना सारा जीवन राडार सिग्नल के द्वितीयक प्रसंस्करण में काम किया। जब मुझे यह सब पता चला, मैंने इस मानार्थ फ़िल्टर को लागू किया और उससे पूछा:
- और आपने कैसे फ़िल्टर किया? क्या आप कलमन फ़िल्टर को जानते हैं? क्या आप इसे मुझे समझा सकते हैं?
- ओह, हाँ, हमारे पास एक अलग संस्थान है जो ज़ुकोवस्की में है या फिर इन कल्मन फ़िल्टर पर कहीं काम किया, सभी ने शोध प्रबंधों का एक समूह बचाव किया ...
- और आपने मापदंडों का चयन कैसे किया?
- ठीक है, विशुद्ध रूप से प्रयोगात्मक, आंख से, किसी तरह ...
- हम्म, दिलचस्प। और अन्य फिल्टर, और अधिक बस, लागू करने की कोशिश नहीं की?
और फिर उसने मुझे दिया:
- ठीक है, हाँ, अंत में हमने सबसे सरल "अल्फ़ा-बीटा" फ़िल्टर का उपयोग किया, यह उसी तरह से काम करता है, और कम्प्यूटेशनल रूप से बहुत सरल है।
सोवियत कंप्यूटर अभी भी वहाँ खड़े थे, और यह कलमन फ़िल्टर बहुत कम्प्यूटेशनल रूप से महंगा था।

खैर, वास्तव में, यह एक उदाहरण है, अगर आपको इससे निपटना है, तो तुरंत इस कलमन ग्रेनाइट को काटने के लिए जल्दी मत करो, पहले कुछ सरल काटो।

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इसके अलावा, यहां एक और सेटअप है: एक आयामी मामले से तीन आयामी एक में कैसे स्विच किया जाए। ठीक है, वास्तव में, हमें चतुर्भुज पर आगे बढ़ने की जरूरत है, और लगभग सब कुछ समान है, वे चतुर्भुज में एकीकृत होते हैं, लेकिन ऐसा समायोजन जोड़ा जाता है ...


वास्तव में, ये वेक्टर के विचलन के कोण हैं जिन्हें आपने अभी मापा है, रोटेशन जिसे हम रोटेशन के वर्तमान चतुर्भुज के माध्यम से गणना कर सकते हैं।

इसकी गणना करने के लिए, हमारे पास केवल दो वैक्टर हैं ... यह वास्तव में तीन मामलों में विभाजित है:


यदि हमारे पास डिवाइस लंबवत है, तो आप ऐसे कोणों पर दो लंबवत विचलन कोण दिखा सकते हैं। लेकिन हम गुरुत्वाकर्षण के त्वरण से इस तरह के कोण (धुरी के चारों ओर घूमना) प्राप्त नहीं कर सकते हैं। ठीक है, इसी तरह इस उपकरण की स्थिति पर विचार (दो लंबवत क्षैतिज झुकाव दिखाता है), हमें लगता है कि हम हर बार तीन में से केवल दो कोणों को सही कर सकते हैं। और हर बार, तीन से दो अलग-अलग कोण।


यह पता चला है कि यह सब महान काम करता है, लेकिन ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर इस तरह का बहाव रहता है। मैं आपको दिखा सकता हूं कि जिस डिवाइस को मैं अब बदल रहा हूं, वह कैसा दिखता है, हम इसे कुछ ओरिएंटेशन में डाल सकते हैं, कम से कम कुछ इस तरह से, हालांकि टेबल घूम रहा है ... अब हम एक शीर्ष दृश्य बनाएंगे ... यह किस कोण पर है, अब मेरे पास है मैं तेजी से और तेजी से घूम रहा हूं, एक त्रुटि जमा हो रही है, सब कुछ खराब है, मैंने इसे डाल दिया है, और अब यह बहुत आशा है, यह उन कोनों में थोड़ा सही था, और इसलिए यह उल्टा हो गया, लगभग पूरी तरह से।

यानी अब, वैसे भी, एक ऐसी घात निकलती है।

चुंबकीय कम्पास

और फिर एक चुंबकीय कम्पास हमारी सहायता के लिए आता है। अगर आपने गौर किया हो, तो कई उपकरण पहले उनके साथ सुसज्जित नहीं थे, फिर अब उन्होंने उसे हिंसक रूप से धकेलना शुरू कर दिया, ऐसा प्रतीत होता है - ऐसा क्यों है?

सभी को याद है कि हमारे पास पृथ्वी के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र है, इसलिए हम चुंबकीय क्षेत्र को माप सकते हैं, और हमारे पास एक वेक्टर है जो गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के लिए अतिरिक्त और ऑर्थोगोनल है!

हम डिवाइस के समन्वय प्रणाली पर इसके प्रक्षेपण को मापते हैं, और यहां हम अब इस डिवाइस के त्वरण से पूरी तरह से त्वरित नहीं हैं, जो कि गुलजार भी है। यह पता चला है कि हम ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर बहाव को मारते हैं, अर्थात। इन दो वैक्टर के अनुमानों का उपयोग करके, हम पूरी तरह से अंतरिक्ष में डिवाइस की स्थिति स्थापित कर सकते हैं (शायद, हमारा मतलब अंतरिक्ष में अभिविन्यास है )।


यह इतना आसान काम लगता है, लेकिन इतना बवासीर।

आप एक उदाहरण के लिए देख सकते हैं कि विभिन्न संवर्धित वास्तविकता कार्यक्रम अब कैसे काम कर रहे हैं, वे इसे हल्के ढंग से डालने के लिए अब बहुत काम कर रहे हैं, और इसीलिए।

इसलिए, चुंबकीय कम्पास बहुत महत्वपूर्ण है, और एक उपकरण खरीदना, यदि आप इसे उस तरह से उपयोग करना चाहते हैं, तो इसकी उपस्थिति पर ध्यान दें।

कैमरा

चलिए कैमरों की ओर बढ़ते हैं ...

और वे सामान्य स्तर का उपयोग क्यों नहीं करते हैं?

बस इसे मोबाइल फोन में कैसे बहाएं? एक पारंपरिक जाइरोस्कोप का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है - इसे रद्द करें और यह वह है ( व्यंग्य का पता चला )।

एक स्तर छोटा बनाया जा सकता है ...

खैर यह क्षितिज के सापेक्ष एक कोण होगा। और यह बहुत जोर से भी होगा, सिद्धांत रूप में, एक्सीलेरोमीटर आपको एक ही चीज़ देता है और स्तर के समान चीज़ देता है, अगर आप इसके बारे में सोचते हैं। एक्सेलेरोमीटर अनिवार्य रूप से एक स्तर है।

... बहाव ... एक अक्ष के चारों ओर चक्कर भी दे सकता है ...

नहीं, यह बहुत स्पष्ट नहीं है। स्तर किसी भी तरह से इसे ट्रैक नहीं करता है।

चलो आगे बढ़ते हैं ... मैं अभी भी बहुत सी बातें बताना चाहता हूं ... वास्तव में, सेंसर इसे जल्दी या बाद में हल करेंगे, सभी प्रकार के एसडीके पहले से ही दिखाई दे रहे हैं जिसमें ये समस्याएं हल हो जाती हैं, और मुझे लगता है, एक या दूसरे तरीके से, एक या दो साल में यह भी आसान होगा एक माउस के साथ की तरह काम करते हैं, एक तैयार वर्ग होगा जहाँ से आप इसे प्राप्त या उपयोग कर सकते हैं और इन सभी नुकसानों के बारे में नहीं जानते हैं।

बहुत अधिक दिलचस्प और नवीन वीडियो कैमरों से प्राप्त होने वाली वीडियो छवियों का सिर्फ प्रसंस्करण है।

जारी रखा जाए

• भाग ३

धन्यवाद

एक बार फिर मैं ट्रांसस्क्रिप्ट के लिए Stas Fomin ( belonesox ) को धन्यवाद देना चाहता हूं। Stas, अन्य बातों के अलावा, एप्लिकेशन डेवलपर डेज़ कॉन्फ्रेंस प्रोग्राम कमेटी का स्थायी अध्यक्ष है और मेरी राय में, इस सम्मेलन के लिए इसके प्रत्यक्ष आयोजकों की तुलना में बहुत अधिक किया गया है, हालांकि इसे इसके लिए एक पैसा नहीं मिलता है। उदाहरण के लिए, पीटर स्टास में अगले सम्मेलन में , वह अपने कूबड़ (अतिरिक्त प्रोजेक्टर, मॉनिटर, वीडियो कैमरा, किसी भी प्रोजेक्टर को किसी भी प्रोजेक्टर या प्लाज्मा, आदि से लैपटॉप को जोड़ने के लिए सभी प्रकार के एडाप्टर्स) पर मास्को से अतिरिक्त उपकरणों का एक गुच्छा ले जाने वाला था। ताकि वह खुद सम्मेलन से शर्मिंदा न हो, जिसके निर्माण से वह सीधे तौर पर जुड़ा है।

यदि आप इस सामग्री को पसंद करते हैं, तो कर्म के साथ बेलोनॉक्स को धन्यवाद दें और / या उन घटनाओं में से एक का दौरा करें जो स्टास आयोजन में भाग लेती हैं।