【技术实现步骤摘要】
基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪系统及方法
[0001]本专利技术属于边缘计算和视觉感知领域，具体涉及一种基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪系统及方法。
技术介绍
[0002]在当今物联网高速发展的时代，随着边缘节点计算能力的不断提高，越来越多的边缘设备出现，这些边缘设备支持进行基本的计算，有的甚至可以使用轻量级的深度神经网络进行推理。借助这些边缘节点的计算资源，可以将数据本地处理，达到更快的响应以及避免不必要的数据传输，并且使数据隐私得以保障。
[0003]在工厂等生产场景下，一些诸如刀闸、机械臂的线性刚体结构是十分常见的，这些设施是否正常运作，会极大地影响工厂的工作效率和安全，尤其是设计一些精细操作时，需要能够实时地获取线性刚体在三维空间的旋转角度。当前的工厂体系中，对于这些线性刚体的检测，通常可以分为以下三种情况：人工检测的方法、基于传感器的方法和基于计算机视觉的方法。
[0004]人工检测的方法，简单直接，但对于一些地理位置较偏僻的工厂，或是安放在工作人员不方便查看的位置的线性刚体，进行人工...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪系统，其特征在于，包括：远程检测一体机、服务器平台和客户端；远程检测一体机，用于实时获取线性刚体运动视频流数据，对视频流数据中线性刚体进行三维空间的运动追踪，获得线性刚体在三维空间的旋转角度，并将结果数据发送至服务器平台；服务器平台，用于实时获取远程检测一体机发送的结果数据，并进行存储；客户端，用于实时从服务器平台中获得结果数据，及对历史结果数据进行查询。2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪系统，其特征在于，所述远程检测一体机包括：摄像头、惯性传感器、处理器及通信接口；摄像头，用于采集线性刚体运动视频流数据；惯性传感器，用于获取参照帧中摄像头平面与线性刚体的夹角；处理器，用于根据摄像头采集到的视频流数据获取线性刚体在三维空间的旋转角度，完成对其在三维空间的运动追踪；通信接口，用于将线性刚体在三维空间的旋转角度结果发送至服务器平台。3.一种基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪方法，基于权利要求1
‑
2中任意一项所述系统，其特征在于，包括：检测阶段和追踪阶段；检测阶段，获取视频流数据中包含线性刚体数量和旋转支点的特征信息；追踪阶段，利用线性刚体的特征信息在特定区域检测线性刚体，并获取其在三维空间的旋转角度结果，完成对线性刚体在三维空间的运动追踪。4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪方法，其特征在于，所述检测阶段的具体步骤为：(1)接收摄像头采集的线性刚体视频流数据，并从视频流数据中提取第一帧F1和第二帧F2；(2)利用帧差法从相邻的两帧F1和F2中提取出线性刚体的运动区域，形成掩码M；(3)从掩码M中提取出所有特征点，将特征点进行划分以得到线性刚体的数量N'和每一个线性刚体i对应的一组特征点集P
i0
，i∈[1,N']；利用线性拟合，得到一条距离特征点集P
i0
中所有特征点距离最短的直线(4)对于后续N帧中的每一帧利用光流法，得到P
i0
在后续第n帧匹配的特征点集P
in
，并利用线性拟合得到一条距离特征点集P
i0
中所有特征点距离最短的直线(5)对于每一个线性刚体，联立N条直线拟合距离N条直线最近的交点，作为线性刚体i的旋转支点K
i
。5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪方法，其特征在于，所述步骤(3)中特征点划分方法具体为：(31)初始时所有特征点处于未划分点集I；(32)每次将一个特征点p从未划分点集I中取出，并找到一个特征点集P
i
，使P
i
的中心点c
i
与特征点p距离最近，且距离小于/等于阈值T，将特征点p放入特征点集P
i
中；若不存在满足条件的特征点集P
i
，则创建一个新的特征点集P
n+1
，n为当前已有的特征点集的数量，并将特征点p放入特征点集P
n+1
；用特征点集中所有特征点的欧氏距离中心值作为特征点集的中
心点c
i
；(33)当未划分点集I为空时，得到特征点集的个数即为线性刚体个数N'，每一个特征点集代表一个线性刚体i对应的特征点集P
i
。6.根据权利要求3所述的基于边缘计算的线性刚体三维空间运动追踪方法，其特征在于，所述追踪阶段的具体步骤为：(6)对输入的线性刚体视频流，利用旋转支点K
i
和已知一个端点的直线检测方法检测线性刚体i在摄像头平面方向的旋转角度RP
i
和长度S
i
；(7)将追踪阶段的首帧作为线性刚体i的参照帧T
i
，并利用参照帧T
i
计算出线性刚体i的
′
基准长度为S
i
；
′
(8)将线性刚体i当前帧的长度S
i
与其基准长度S
i
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。