【技术实现步骤摘要】
一种操作仪工作端移动轨迹的实时位姿估计与评估方法
[0001]本专利技术属于物体空间实时位姿跟踪领域,主要涉及基于特征点检测的位姿自动跟踪,具体涉及一种操作仪工作端移动轨迹的实时位姿估计与评估方法。
技术介绍
[0002]在操作员操作仪实施作业的过程中,操作仪工作端的轨迹位姿要求通常会影响作业的质量,对作业过程中工作端位姿的实时监控和量化评估就为重要。
[0003]在实际应用中,操作仪的工作端经常会被遮挡,如操作仪工作端和作业目标接触时工作端被遮挡,因此无法通过视觉直接跟踪工作端的目标点。
[0004]另外,作业过程中工作端位姿的实时估计对关键点检测算法的效率要求很高,在主流的特征点检测算法中,输出是关于特征点的高斯热图,大量的输出参数降低了其算法的效率,如赵子昂提出的《基于卷积神经网络的精确和实时人体关键点检测算法研究及部署》论文,输出的参数为高斯热图,降低了特征点识别的效率。再如申请公布号为CN202111661938的中国专利技术专利,将深度信息输入网络进行卷积处理,减慢了位姿估计的运算速度,降低了特征点识别的效率。
[0005]因此,为了满足对操作仪工作端的实时位姿评估的需求,需要克服工作端被遮挡的问题与特征点识别算法的计算效率问题。
[0006]本专利技术因此提出了一种操作仪工作端移动轨迹的实时位姿估计与评估方法,该成果可用于评估操作员是否符合预期操作轨迹的位姿要求,以及对操作员的岗前培训和业务考核。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种操作仪工作端移动轨迹的实时位姿估计与评估方法,该方法基于的操作仪工作端移动轨迹位姿估计与评估系统包括立体视觉相机、相机外连接件、工作台、指导操作轨迹、计算机、操作仪及其特征区域与工作端、操作员,其特征在于:该方法包括步骤:S1、为操作仪选取与设计多个特征区域,选取特征区域的中心点为操作仪的特征点,通过拍照与标记不同姿态下的操作仪与标记特征区域为S3的特征点检测卷积神经网络训练提供训练集;S2、在合适位置搭建平台,连接设备,立体视觉相机采集操作仪的彩色RGB与深度图像并发送到计算机;S3、构建特征点检测的卷积神经网络,将预处理后的彩色RGB图像输入特征点检测卷积神经网络,通过解码网络输出获得图像中的操作仪特征点所在的像素二维坐标值;通过正样本匹配获得可供训练使用的正样本,构造损失函数用于回归调整卷积核系数;S4、处理特征点附近的点云数据,降低点云噪声干扰,获取在空间中操作仪各特征点的三维坐标值,计算得出操作仪工作端的三维坐标值以及法向向量;S5、根据工作端的三维坐标值与规划的指导操作轨迹对操作仪工作端移动轨迹进行量化评估。2.根据权利要求1所述的操作仪工作端移动轨迹的实时位姿估计与评估方法,其特征在于:所述步骤S1具体包括:S11、为操作仪选取特征区域,选取特征区域的中心点为操作仪的特征点;S12、根据S11在无明显特征的情况下设计特征图案,将该图案贴至操作仪上作为特征区域,选取图案中心点为操作仪的特征点;S11、S12选择的特征区域记为,对应的特征点记为,指的是选择的特征区域的类别个数;S13、用彩色相机拍摄操作仪在不同姿态下的图片,使用中心标记法标记特征区域,并且确保在不同姿态下看见至少三个特征区域;所述中心标记法指的是用两个点作为特征区域的标记,是操作仪特征点在图像中的像素二维坐标,是操作仪特征区域的最小外接四边形的一个角在图像中的像素二维坐标,通过拍照不同姿态下的操作仪与标记特征点为S2的卷积神经网络训练提供训练集。3.根据权利要求1所述的操作仪工作端移动轨迹的实时位姿估计与评估方法,其特征在于:所述步骤S2具体包括:S21、采集数据开始前、将相机通过相机的外接件固定在工作台上,调整相机外接件的位置,使得相机处于最佳工作位置,即在移动操作仪的过程中既能捕捉到清晰的操作仪的图像,又使得相机获取清晰的操作仪的点云数据;S22、将RGB彩色图像与深度图像输入到计算机中。4.根据权利要求1所述的操作仪工作端移动轨迹的实时位姿估计与评估方法,其特征在于:所述步骤S3具体包括:S31、采集的RGB彩色图像宽高为,根据图像裁剪方法将的图像裁剪为;所述图像裁剪方法,是根据上一帧识别的到的操作仪的范围对该帧的图像进行裁剪,
图像裁剪的方法提高了网络计算的速度;S32、特征点检测卷积神经网络的输入大小为,选取中的最大值作为放缩的最大边界,将裁剪后的图像不失真的放缩为的宽高大小,对比网络输入大小,用RGB值为的黑色填充图像空余的部分,再将图像的RGB值以256为1进行归一化处理;S33、将放缩图像输入主干特征提取网络获取图像深层信息;先通过Focus网络拓宽通道数,再经过四个残差网络,取后三个残差网络的输出作为加强特征提取网络的输入,以输入为为例,的大小分别...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈彦彪,翟敬梅,罗荣森,陈家骊,唐骢,
申请(专利权)人:广州纳丽生物科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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