GoPro-陀螺儀數(shù)據(jù)集

該數(shù)據(jù)集由廣角卷簾快門相機(jī)捕獲的許多視頻序列組成，并帶有相應(yīng)的陀螺儀測(cè)量值。它是在 ICRA2015 的 [1] 中引入的，用于相機(jī)-陀螺儀校準(zhǔn)。

概述

該數(shù)據(jù)集由三個(gè)視頻序列以及陀螺儀測(cè)量組成。

由于這是真實(shí)世界的數(shù)據(jù)，這意味著沒有真正的基本事實(shí)可用。相反，每個(gè)序列都附有一組參考值（參見下面的“數(shù)據(jù)格式”），這是我們對(duì)相機(jī)陀螺儀校準(zhǔn)參數(shù)的最佳估計(jì)（如 [1] 中使用的），可用于例如穩(wěn)定視頻.

引用

如果您在出版物中使用此數(shù)據(jù)集，則應(yīng)參考論文 [1]。

序列

1. 旋轉(zhuǎn)：手持相機(jī)拍攝的靜止不動(dòng)的人的場(chǎng)景。大而平滑的旋轉(zhuǎn)。

2. walk ：相機(jī)從地面開始，然后被拾起并帶走一小段路。

3. rccar ：攝像頭安裝在一輛在土路上行駛的遙控車上。大量振動(dòng)（高頻運(yùn)動(dòng)）會(huì)導(dǎo)致非常明顯的卷簾快門偽影。

數(shù)據(jù)格式

每個(gè)序列包含三個(gè)文件：

1. 視頻文件：

   .mp4

2. 陀螺儀數(shù)據(jù)文件：

   _gyro.csv

3. 參考值：

   _reference.csv

視頻需要 H.264 編解碼器才能解碼。

陀螺儀數(shù)據(jù)定時(shí)定時(shí)采樣，CSV文件每陀螺儀測(cè)量一行。每條線具有三個(gè)角速度測(cè)量值，每個(gè)軸（x、y、z）一個(gè)。角速度測(cè)量值以弧度/秒表示。

參考值是當(dāng)前對(duì)校準(zhǔn)參數(shù)的最佳估計(jì)，并已用于生成補(bǔ)充材料中顯示的穩(wěn)定視頻。參數(shù)名稱具有以下含義（有關(guān)定義和用法，請(qǐng)參見 [1]）：

• Fg ：時(shí)間比例因子/陀螺儀采樣率 (Hz)

• 偏移量：時(shí)間偏移量（秒）

• rot_x

• rot_y

• rot_z ：陀螺儀到相機(jī)的轉(zhuǎn)換。r = [rot_x, rot_y, rot_z] = alpha * n，是這個(gè)旋轉(zhuǎn)的軸角表示。

• gbias_x

• gbias_y

• gbias_z : 陀螺儀偏差 (rad/s)

視頻文件保證在陀螺儀測(cè)量的時(shí)間范圍內(nèi)被捕獲。即，視頻記錄在陀螺儀記錄器之后開始并在陀螺儀記錄器之前停止。

幀數(shù) n 與陀螺儀樣本 k 之間的時(shí)間關(guān)系可以表示為

t_frame = (n / CAMERA_FPS)

k = Fg * (t_frame + offset)

我們使用 CAMERA_FPS = 30.0。請(qǐng)注意，t_frame 對(duì)應(yīng)于幀的開始，而 t_frame + readout，其中 readout 是滾動(dòng)快門讀出時(shí)間，對(duì)應(yīng)于幀的結(jié)束。

陀螺儀

數(shù)據(jù)是使用 STMicroelectronics L3G4200D 陀螺儀捕獲的，其數(shù)據(jù)表可在供應(yīng)商網(wǎng)站上找到：http: //www.st.com/web/catalog/sense_power/FM89/SC1288/PF250373

控制寄存器的內(nèi)容如下

• CTRL_REG1 = 0xFF

• CTRL_REG2 = 0x00

• CTRL_REG3 = 0x08

• CTRL_REG4 = 0x00

• CTRL_REG5 = 0x00

陀螺儀以同步數(shù)據(jù)速率提供樣本，根據(jù)數(shù)據(jù)表，ODR=800 Hz，但實(shí)際上這意味著大約 855 Hz 的速率。

由于硬件問題，陀螺儀數(shù)據(jù)包含高頻噪聲分量（大約 340 Hz），可以在頻譜圖中清楚地看到。我們建議在使用數(shù)據(jù)之前應(yīng)用陷波濾波器來消除它。

相機(jī)

視頻是使用 GoPro Hero3+ 黑色版在 1080p@30Hz（寬）模式下錄制的。相機(jī)中的所有其他設(shè)置都保留為默認(rèn)值。

相機(jī)使用滾動(dòng)快門。對(duì)于所選模式，讀數(shù)時(shí)間（以秒為單位）已校準(zhǔn)為

readout = 0.0316734

我們使用 Devernay 和 Faugeras (2001) 的 FOV 模型對(duì)相機(jī)進(jìn)行了校準(zhǔn)，但使用了 [2] 中的簡(jiǎn)化形式：

r_d = arctan(r_u * omega) / omega

r_u = tan(r_d * omega) / omega

參數(shù)是：

內(nèi)部相機(jī)校準(zhǔn)矩陣

K =  [[ 853.12703455,   0.     ,  988.06311256],2

    [  0.     ,  873.54956631,  525.71056312],3

    [  0.     ,   0.     ,   1.     ]])

失真參數(shù)

omega = 0.8894355

和畸變中心

回饋

歡迎向 hannes.ovren@liu.se 或 per-erik.forssen@liu.se 提出問題、意見和建議。

Hannes Ovrén 和 Per-Erik Forssén，林雪平，2015 年 5 月

參考

[1] Hannes Ovrén 和 Per-Erik Forssén。具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的基于陀螺儀的視頻穩(wěn)定。ICRA 2015 [2] 約翰·赫德堡和比約恩·約翰遜。GPU 上的實(shí)時(shí)相機(jī)自我運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和鏡頭不失真。瑞典林雪平大學(xué)電氣工程系技術(shù)報(bào)告，2007 年。