Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Программирование на Юнити.

Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение ARTSIOM_KUZMIN 27 дек 2016, 07:29

Доброго всем дня, пытаюсь осуществить трекинг головы(для начала), пока нужные железки летят из Чины, решил разобраться с теорией, и для наглядности подключил arduinu с mpu 6050 к компу(в конечном варианте собираюсь реализовать на stm32f4xx и mpu 9255).
Ардуинка у меня старенькая с ATmega 8, запихнуть в неё фильтр не получается, можно читать только сырые данные с акселерометра и гироскопа.
Из фильтров остановился на Маджвике, по итогам, вращение кубики получается, но в неподвижном состоянии куб медленно плывёт. Может в коде что не так, в программировании не силён.
Скрытый текст:
using System.IO.Ports;
using UnityEngine;
using System.Collections;
using System;
public class Majvik : MonoBehaviour {
SerialPort stream = new SerialPort("COM3", 9600);
public Quaternion Q;
private string Ac;
private string Gu;
float deltat = 0.001f;
public float AX=1, AY=1, AZ=1;
public float WX=1, WY=1, WZ=1;
public float SEq_1 = 1f, SEq_2 = 0f, SEq_3 = 0f, SEq_4 = 0f;

void Start () {
stream.Open();
}
void filter(float w_x, float w_y, float w_z, float a_x, float a_y, float a_z)
{
double gyroMeasError = Math.PI * (5.0f / 180.0f);
double betaA = Math.Sqrt(3.0f / 4.0f) * gyroMeasError;
float beta = (float) betaA;
float norm;
float SEqDot_omega_1, SEqDot_omega_2, SEqDot_omega_3, SEqDot_omega_4; // quaternion derrivative from gyroscopes elements
float f_1, f_2, f_3; // objective function elements
float J_11or24, J_12or23, J_13or22, J_14or21, J_32, J_33; // objective function Jacobian elements
float SEqHatDot_1, SEqHatDot_2, SEqHatDot_3, SEqHatDot_4; // estimated direction of the gyroscope error
// Axulirary variables to avoid reapeated calcualtions
float halfSEq_1 = 0.5f * SEq_1;
float halfSEq_2 = 0.5f * SEq_2;
float halfSEq_3 = 0.5f * SEq_3;
float halfSEq_4 = 0.5f * SEq_4;
float twoSEq_1 = 2.0f * SEq_1;
float twoSEq_2 = 2.0f * SEq_2;
float twoSEq_3 = 2.0f * SEq_3;
// Normalise the accelerometer measurement
norm = (float) Math.Sqrt(a_x * a_x + a_y * a_y + a_z * a_z);
a_x /= norm;
a_y /= norm;
a_z /= norm;
// Compute the objective function and Jacobian
f_1 = twoSEq_2 * SEq_4 - twoSEq_1 * SEq_3 - a_x;
f_2 = twoSEq_1 * SEq_2 + twoSEq_3 * SEq_4 - a_y;
f_3 = 1.0f - twoSEq_2 * SEq_2 - twoSEq_3 * SEq_3 - a_z;
J_11or24 = twoSEq_3; // J_11 negated in matrix multiplication
J_12or23 = 2.0f * SEq_4;
J_13or22 = twoSEq_1; // J_12 negated in matrix multiplication
J_14or21 = twoSEq_2;
J_32 = 2.0f * J_14or21; // negated in matrix multiplication
J_33 = 2.0f * J_11or24; // negated in matrix multiplication
// Compute the gradient (matrix multiplication)
SEqHatDot_1 = J_14or21 * f_2 - J_11or24 * f_1;
SEqHatDot_2 = J_12or23 * f_1 + J_13or22 * f_2 - J_32 * f_3;
SEqHatDot_3 = J_12or23 * f_2 - J_33 * f_3 - J_13or22 * f_1;
SEqHatDot_4 = J_14or21 * f_1 + J_11or24 * f_2;
// Normalise the gradient
norm =(float) Math.Sqrt(SEqHatDot_1 * SEqHatDot_1 + SEqHatDot_2 * SEqHatDot_2 + SEqHatDot_3 * SEqHatDot_3 + SEqHatDot_4 * SEqHatDot_4);
SEqHatDot_1 /= norm;
SEqHatDot_2 /= norm;
SEqHatDot_3 /= norm;
SEqHatDot_4 /= norm;
// Compute the quaternion derrivative measured by gyroscopes
SEqDot_omega_1 = -halfSEq_2 * w_x - halfSEq_3 * w_y - halfSEq_4 * w_z;
SEqDot_omega_2 = halfSEq_1 * w_x + halfSEq_3 * w_z - halfSEq_4 * w_y;
SEqDot_omega_3 = halfSEq_1 * w_y - halfSEq_2 * w_z + halfSEq_4 * w_x;
SEqDot_omega_4 = halfSEq_1 * w_z + halfSEq_2 * w_y - halfSEq_3 * w_x;
// Compute then integrate the estimated quaternion derrivative
SEq_1 += (SEqDot_omega_1 - (beta * SEqHatDot_1)) * deltat;
SEq_2 += (SEqDot_omega_2 - (beta * SEqHatDot_2)) * deltat;
SEq_3 += (SEqDot_omega_3 - (beta * SEqHatDot_3)) * deltat;
SEq_4 += (SEqDot_omega_4 - (beta * SEqHatDot_4)) * deltat;
// Normalise quaternion
norm = (float) Math.Sqrt(SEq_1 * SEq_1 + SEq_2 * SEq_2 + SEq_3 * SEq_3 + SEq_4 * SEq_4);
SEq_1 /= norm;
SEq_2 /= norm;
SEq_3 /= norm;
SEq_4 /= norm;
}

void Update () {
string[] separators = { ";", " "};
string value = stream.ReadLine();
string[] words = value.Split(separators, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
Ac = words [0];
Gu = words [4];
if (Ac == "Ac") {
AX = Convert.ToSingle ((words [1]))/100 ;
AY = Convert.ToSingle ((words [2]))/100 ;
AZ = Convert.ToSingle ((words [3]))/100 ;
}
if (Gu == "Gu") {
WX =(float) ((Convert.ToSingle ((words [5]))/2.5f ) * (Math.PI / 180));//если не делить на 2.5, быстро плывёт
WY =(float) ((Convert.ToSingle ((words [6]))/2.5f ) * (Math.PI / 180));
WZ =(float) ((Convert.ToSingle ((words [7]))/2.5f ) * (Math.PI / 180));
}

filter( WX, WY, WZ, AX, AY, AZ);
Q[3] = SEq_1;
Q[0] = SEq_2;
Q[1] = SEq_3;
Q[2] = SEq_4;

transform.rotation = Q ;
}
}

В вкратце, с ардуины получаем строку /* Ac;-1000;3637; 7373;Gu;737;7737;6373;*/(цифры с головы) разбираем её на переменные, подставляем в фильтр, получаем кватернион и вращаем тело. Почему плывёт не пойму, значения с датчиков в неподвижном состоянии, довольно стабильные...
ARTSIOM_KUZMIN
UNец
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 20 дек 2015, 20:10

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение DbIMok 27 дек 2016, 14:36

ARTSIOM_KUZMIN писал(а):Может в коде что не так

почему не взяли готовый код из https://github.com/xioTechnologies/Open ... ickAHRS.cs
ARTSIOM_KUZMIN писал(а):в неподвижном состоянии куб медленно плывёт

это ж вроде обычное дело, калибровки все такое
ARTSIOM_KUZMIN писал(а):WX =(float) ((Convert.ToSingle ((words [5]))/2.5f ) * (Math.PI / 180));//если не делить на 2.5, быстро плывёт

так что у вас тут в целых числах приходит? делите тогда уж на 1000, раз все равно на сколько )
правильный вопрос - половина ответа. учитесь формулировать вопросы понятно.
Новости > _Telegram чат @unity3d_ru (11.6k/4.8k online) > _Telegram канал @unity_news (4.7k подписчиков) > Телеграм тема > "Спасибо"
Аватара пользователя
DbIMok
Адепт
 
Сообщения: 6372
Зарегистрирован: 31 июл 2009, 14:05

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение ARTSIOM_KUZMIN 27 дек 2016, 15:43

Спасибо за код, попробую на mpu9255, он с магнитометром.
Да, приходят в целых, на 1000 или 100, делить не катет, совсем не виден поворот, а 2,5 чисто опытное число, вертишь платку на 90° и кубик на столько же вертится...
Может можно как-то вычесть этот ненужный поворот?
ARTSIOM_KUZMIN
UNец
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 20 дек 2015, 20:10

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение Paul Siberdt 27 дек 2016, 15:52

А поворот, случаем, не в радианах приходит?
Аватара пользователя
Paul Siberdt
Адепт
 
Сообщения: 5317
Зарегистрирован: 20 июн 2009, 21:24
Откуда: Moscow, Russia
Skype: siberdt
  • Сайт

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение DbIMok 27 дек 2016, 15:54

ARTSIOM_KUZMIN писал(а):2,5 чисто опытное число

оригинальный алгоритм ожидает radians/s для гироскопа и любые калиброванные единицы для акселерометра
ARTSIOM_KUZMIN писал(а):Может можно как-то вычесть этот ненужный поворот?

скорее всего можно, но вряд ли вы найдете здесь людей с соответствующим опытом. спрашивайте на профильных форумах, это не проблема юнити. гуглите что-то типа mpu6050 drift compensation
правильный вопрос - половина ответа. учитесь формулировать вопросы понятно.
Новости > _Telegram чат @unity3d_ru (11.6k/4.8k online) > _Telegram канал @unity_news (4.7k подписчиков) > Телеграм тема > "Спасибо"
Аватара пользователя
DbIMok
Адепт
 
Сообщения: 6372
Зарегистрирован: 31 июл 2009, 14:05

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение ARTSIOM_KUZMIN 27 дек 2016, 16:09

Приходят значения по идее в °/s , по этому и *π/180
Просто, даже если в фильтр закинуть статичные данные кубик медленно вращается, может я не верно кватернион использую?
ARTSIOM_KUZMIN
UNец
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 20 дек 2015, 20:10

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение Paul Siberdt 27 дек 2016, 16:45

Изображение

Подайте нулевое вращение, получите компенсирующий кватернион, используйте его. Или поменяйте фильтр.
Аватара пользователя
Paul Siberdt
Адепт
 
Сообщения: 5317
Зарегистрирован: 20 июн 2009, 21:24
Откуда: Moscow, Russia
Skype: siberdt
  • Сайт

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение DbIMok 28 дек 2016, 02:08

Нужно наверное еще учитывать, что Update через разные промежутки времени происходит. Чтобы из рад/с получить рад, нужно умножать на что-то типа Time.deltaTime. Ну и опрос порта в общем-то лучше в отдельном потоке производить, чтобы Update не тормозить, но это можно отложить на потом
правильный вопрос - половина ответа. учитесь формулировать вопросы понятно.
Новости > _Telegram чат @unity3d_ru (11.6k/4.8k online) > _Telegram канал @unity_news (4.7k подписчиков) > Телеграм тема > "Спасибо"
Аватара пользователя
DbIMok
Адепт
 
Сообщения: 6372
Зарегистрирован: 31 июл 2009, 14:05

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение ARTSIOM_KUZMIN 28 дек 2016, 09:15

Спасибо за ответ, я уже тоже подумал про время, на досуге попробую...
А вообще как думаете, фильтрацию лучше производить на мк или всё-таки уже в юньке?
Пока нет возможности поместить готовые решения, железки слабенький, но реализовано же у буржуев.
Мечта, костюм для захвата движения...
ARTSIOM_KUZMIN
UNец
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 20 дек 2015, 20:10

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение Cr0c 28 дек 2016, 11:06

ARTSIOM_KUZMIN писал(а):фильтрацию лучше производить на мк или всё-таки уже в юньке?

Если ресурсов железа не хватает, то не там и не там, а сделать отдельную библиотеку реального времени и из неё брать значения. Это и упростит разработку и стандартизирует интерфейс для будущего апгрейда железа.
Аватара пользователя
Cr0c
Адепт
 
Сообщения: 3035
Зарегистрирован: 19 июн 2015, 13:50
Skype: cr0c81

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение DbIMok 28 дек 2016, 12:42

Фильтрацию на железе, имхо. Вроде добиваются 2000 измерений/с а в порт можно отдавать уже усредненные и не так часто.
https://m.geektimes.ru/post/273600/ про нулевой дрейф по моему он так и не расписал
правильный вопрос - половина ответа. учитесь формулировать вопросы понятно.
Новости > _Telegram чат @unity3d_ru (11.6k/4.8k online) > _Telegram канал @unity_news (4.7k подписчиков) > Телеграм тема > "Спасибо"
Аватара пользователя
DbIMok
Адепт
 
Сообщения: 6372
Зарегистрирован: 31 июл 2009, 14:05

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение ARTSIOM_KUZMIN 28 дек 2016, 14:34

Этот пост видел, по этому и надежда жива.
Я вообще хочу собрать в связку:
Mpu9255*n(30шт)> spi>stm32f407>uart>esp8266(wifi)upd>pc(unity)
5$*30+10$+3$=163$ цена железа, а проект https://neuronmocap.com/ это грабеж!
ARTSIOM_KUZMIN
UNец
 
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 20 дек 2015, 20:10

Re: Трекинг, Маджвик и MPU6050....

Сообщение Paul Siberdt 28 дек 2016, 16:23

У вас далеко не вся цена железа учтена. :)

Да и магнитные системы в мокапе - вещь неоднозначная в свете их повышенной восприимчивости к помехам от оборудования и вообще всего вокруг, в отличии от оптических.
А в свете скорого открытого доступа к технологии вайвовских маяков, возможно, имеет смысл обратить внимание на оптику.
Аватара пользователя
Paul Siberdt
Адепт
 
Сообщения: 5317
Зарегистрирован: 20 июн 2009, 21:24
Откуда: Moscow, Russia
Skype: siberdt
  • Сайт


Вернуться в Скрипты

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 7