一种物体位姿跟踪方法、装置及设备制造方法及图纸

一种物体位姿跟踪方法包括：获取物体的初始位姿，根据所述初始位姿确定物体相对于相机的第一可视角度；根据预先存储的3D模型与可视角度的对应关系，查找所述第一可视角度对应的第一3D模型；将所查找的第一3D模型按照初始位姿计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点；根据投影轮廓的特征点以及真实拍摄的轮廓特征点，计算位姿变化量；对所述位姿变化量进行迭代计算，得到位姿修正量，根据所述位姿修正量得到物体修正后的位姿。在计算过程中可以通过选择3D模型，从而通过较少特征点来实现计算速度的提高，使得执行更为及时，并且通过模型的选择可以有效的适应快速移动物体和存在大量相似特征的物体的位姿跟踪，有利于提高系统的鲁棒性。

A method, device and equipment of object position and orientation tracking

【技术实现步骤摘要】
一种物体位姿跟踪方法、装置及设备
本申请属于位姿跟踪领域，尤其涉及一种物体位姿跟踪方法、装置及设备。
技术介绍
对于复杂度较高的物体，比如物体包括多个子零件，或者物体存在多个部分可以围绕主体做旋转或平移运动，比如物体，包括有履带、铲子等结构时，物体的位姿跟踪难度较大。以特征点或特征直线等特征来进行跟踪时，可以完成对缓慢移动物体，或者非旋转物体位姿的有效跟踪，当物体运动速度增加，或者物体上存在大量相似的直线特征，容易造成跟踪系统的鲁棒性较差，容易丢失目标。如果选取的特征过多，则会使得计算时长大大的增加，影响其执行时间，导致移动端无法实时执行。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种物体位姿跟踪方法、装置及设备，以解决现有技术中的物体位姿跟踪系统在物体运动速度增加，或者物体上存在大量相似的直线特征，容易丢失目标，如果选取特征过多，计算时长增加，无法实时执行的问题。本申请实施例的第一方面提供了一种物体位姿跟踪方法，所述物体位姿跟踪方法包括：获取物体的初始位姿，根据所述初始位姿确定物体相对于相机的第一可视角度；根据预先存储的3D模型与可视角度的对应关系，查找所述第一可视角度对应的第一3D模型；将所查找的第一3D模型按照初始位姿计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点；根据投影轮廓的特征点以及真实拍摄的轮廓特征点，计算位姿变化量；对所述位姿变化量进行迭代计算，得到位姿修正量，根据所述位姿修正量得到物体修正后的位姿。结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，在所述根据所述位姿修正量得到修正后的物体位姿的步骤之后，所述方法还包括：根据物体修正后的位姿作为下一帧的初始位姿，计算物体的下一帧所对应的位姿。结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述根据物体修正后的位姿作为下一帧的初始位姿，计算物体的下一帧所对应的位姿的步骤包括：根据下一帧的初始位姿确定物体相对于相机的第二可视角度；根据预先存储的3D模型与可视角度的对应关系，查找所述第二可视角度对应的第二3D模型；如果所述第一3D模型和第二3D模型发生变化，则根据统计值对位姿参数进行修正。结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述将所查找的第一3D模型按照初始位姿计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点的步骤包括：根据查找的第一3D模型以及初始位姿，将物体从世界坐标系投影到相机坐标系，得到相机坐标系图像；根据相机内参，将相机坐标系图像转换为图像坐标坐标系的图像，根据所述图像坐标系的图像计算投影轮廓。结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述根据投影轮廓的特征点以及真实拍摄的轮廓特征点，计算位姿变化量的步骤包括：根据真实拍摄的图像的RGB颜色强度的变化，确定当前帧的特征点；根据当前帧的特征点，以及投影轮廓的特征点，计算各个特征点的变化偏差；采用线性方程计算所述变化偏差对应的位姿变化量。结合第一方面，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述获取物体的初始位姿的步骤包括：通过初始化算法确定所述物体的初始位置。本申请实施例的第二方面提供了一种物体位姿跟踪装置，所述物体位姿跟踪装置包括：可视角度确定单元，用于获取物体的初始位姿，根据所述初始位姿确定物体相对于相机的第一可视角度；模型查找单元，用于根据预先存储的3D模型与可视角度的对应关系，查找所述第一可视角度对应的第一3D模型；投影单元，用于将所查找的第一3D模型按照初始位姿计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点；位姿变化量确定单元，用于根据投影轮廓的特征点以及真实拍摄的轮廓特征点，计算位姿变化量；位姿修正单元，用于对所述位姿变化量进行迭代计算，得到位姿修正量，根据所述位姿修正量得到物体修正后的位姿。结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述装置还包括：下一帧计算单元，用于根据物体修正后的位姿作为下一帧的初始位姿，计算物体的下一帧所对应的位姿。本申请实施例的第三方面提供了一种物体位姿跟踪设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述物体位姿跟踪方法的步骤。本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述物体位姿跟踪方法的步骤。本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：根据物体的初始位姿确定物体相对于相机的第一可视角度，根据所述第一可视角度确定对应的第一3D模型，根据所述位姿和第一3D模型计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点，根据投影轮廓的特征点，以及真实拍摄的轮廓的特征点，计算位姿变化量，根据所述位姿变化量进行迭代计算，得到位姿修正量，从而得到修正后的位姿，在计算过程中可以通过选择3D模型，从而通过较少特征点来实现计算速度的提高，使得执行更为及时，并且通过模型的选择可以有效的适应快速移动物体和存在大量相似特征的物体的位姿跟踪，有利于提高系统的鲁棒性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种物体位姿跟踪方法的实现流程示意图；图2是本申请实施例提供的一种计算位姿变化量的实现流程示意图；图3是本申请实施例提供的一种计算下一帧所对应的位姿的实现流程示意图；图4是本申请实施例提供的一种物体位姿跟踪装置的示意图；图5是本申请实施例提供的物体位姿跟踪设备的示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。如图1所示为本申请实施例提供的一种物体位姿跟踪方法的实现流程示意图，详述如下：在步骤S101中，获取物体的初始位姿，根据所述初始位姿确定物体相对于相机的第一可视角度；具体的，本申请所述物体的初始位姿，可以根据物体位姿的初始化算法获取，比如可以相机采集包括物体的图像，对包括物体的图像进行特征提取，根据所提取的特征进行位姿的估计，可以得到初始位姿，当然也并局限于此。所述初始位姿可以用于对物体位姿的跟踪计算，因此，需要通过单独的初始化算法，从而后续跟踪计算提供一个较为准确的计算基础。在实时跟踪过程中，可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物体位姿跟踪方法，其特征在于，所述物体位姿跟踪方法包括：/n获取物体的初始位姿，根据所述初始位姿确定物体相对于相机的第一可视角度；/n根据预先存储的3D模型与可视角度的对应关系，查找所述第一可视角度对应的第一3D模型；/n将所查找的第一3D模型按照初始位姿计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点；/n根据投影轮廓的特征点以及真实拍摄的轮廓特征点，计算位姿变化量；/n对所述位姿变化量进行迭代计算，得到位姿修正量，根据所述位姿修正量得到物体修正后的位姿。/n

【技术特征摘要】
1.一种物体位姿跟踪方法，其特征在于，所述物体位姿跟踪方法包括：
获取物体的初始位姿，根据所述初始位姿确定物体相对于相机的第一可视角度；
根据预先存储的3D模型与可视角度的对应关系，查找所述第一可视角度对应的第一3D模型；
将所查找的第一3D模型按照初始位姿计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点；
根据投影轮廓的特征点以及真实拍摄的轮廓特征点，计算位姿变化量；
对所述位姿变化量进行迭代计算，得到位姿修正量，根据所述位姿修正量得到物体修正后的位姿。


2.根据权利要求1所述的物体位姿跟踪方法，其特征在于，在所述根据所述位姿修正量得到修正后的物体位姿的步骤之后，所述方法还包括：
根据物体修正后的位姿作为下一帧的初始位姿，计算物体的下一帧所对应的位姿。


3.根据权利要求2所述的物体位姿跟踪方法，其特征在于，所述根据物体修正后的位姿作为下一帧的初始位姿，计算物体的下一帧所对应的位姿的步骤包括：
根据下一帧的初始位姿确定物体相对于相机的第二可视角度；
根据预先存储的3D模型与可视角度的对应关系，查找所述第二可视角度对应的第二3D模型；
如果所述第一3D模型和第二3D模型发生变化，则根据统计值对位姿参数进行修正。


4.根据权利要求1所述的物体位姿跟踪方法，其特征在于，所述将所查找的第一3D模型按照初始位姿计算投影轮廓，得到投影轮廓的特征点的步骤包括：
根据查找的第一3D模型以及初始位姿，将物体从世界坐标系投影到相机坐标系，得到相机坐标系图像；
根据相机内参，将相机坐标系图像转换为图像坐标坐标系的图像，根据所述图像坐标系的图像计算投影轮廓。


5.根据权利要求1所述的物体位姿跟踪方法，其特征在于，所述根据投影轮廓的特征点以及真实拍摄的轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊友军，张万里，庞建新，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44