亚博_主页

高精度三维空间、定位与追踪(亚博体育 ios上).

2018-10-08 19:48:20  by亚博国际

高精度三维空间、定位与追踪(亚博体育 ios上).

亚博体育特特约文章.

本文分为上、下两篇,重点介绍基于计算机视觉的空间与定位这一技术,包括其应用领域与市场前景,常见方案对比,并重点介绍单目空间定位的原理与难点,AI 技术在位置追踪上的应用等

一、业界需要高精度、低成本三维空间与定位

伴随着智能家居、工业4.0 、计算机辅助医疗以及VR/AR 的蓬勃兴起,越来越多的场景需要高精度、低成本的三维空间与定位技术.

这一技术最主要的应用场景有两类:第一类是解决对物体的尺寸、方位、姿态进行高精度,这个在工业、医疗以及对精度要求比较高的商业级应用领域会特别多,第二类是在需要方便、快捷、准确的人机交互领域提供高性价比的人机交互技术,这个在工业机器人控制、以及VR/AR 领域是非常重要的.

具体而言,常见的应用场景包括:

1 )工业领域中,需要对生产线上的零部件进行三维尺寸,以确定其几何尺寸、位置偏差是否合格;

图1:飞机风洞测试中的位置

2 )计算机辅助手术中,需要对手术刀的三维空间位置进行精确和定位,以配合计算机辅助成像,帮助医生完成各种手术;

图2:计算机辅助手术中对手术刀进行定位

3 )安防监控领域中,需要对移动物体进行准确的,以提供准确的motion detction 报警,不能虚报,更不能漏报.

图3:安防摄像头的motion dection

4 )工业机器人标配的示教系统中,通过提供一种方便、快捷的人机交互方式,实现对机器人的示教,从而对现有的编程的示教方式形成更加有效率的补充;

图4:传统工业机器人示教系统

5 )VR 领域中,无论是inside-out 追踪方案,还是outside-in 追踪方案,都需要对controller 进行实时定位和追踪.这个定位和追踪,要求无论controller 的移动速度有多快,有没有被遮挡,都要准确定位、稳定追踪、不能丢失.

图5:HTC 空间定位系统

上述领域中,对于物体的三维空间尺寸、方位、姿态的都有非常强烈的需求,是属于刚性需求.

目前,在工业领域中,代表性的三维空间与定位方案是加拿大NDI 公司的OptoTrack 系统.该系统需要在被物体上贴上发光标记点,并采用视觉方案来进行空间定位,其和定位精度可达到0.1mm.但由于需要在被物体上贴标记点,所以其适用于离线,不适用于在线.在工业生产的在线领域