基于方形平面标记的同步多视角相机位姿估计与物体跟踪

DOI:10.1109/ACCESS.2019.2896648 期刊:IEEE Access 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:44:20
摘要: 物体追踪是许多应用中的关键环节,例如医学增强现实(如追踪手术器械)或机器人技术。方形平面标记因其可通过四个角点估算位姿而成为流行的追踪工具。虽然使用单一标记和单台摄像机会大幅限制工作区域,但为物体附加多个标记需要估算它们的相对位置,这可能是一项艰巨任务。同样,使用多台摄像机需要估算它们的外参,这也是个繁琐过程,每次移动摄像机都需重复操作。本研究提出了一种新方法来同步解决上述问题:通过多台摄像机记录的刚性平面标记视频序列,该方法能自动获取标记的三维构型、摄像机的外参以及标记与摄像机间的相对位姿。参数确定后,即可低成本实时追踪物体。该方法是向开发经济高效的物体追踪解决方案迈出的重要一步。
作者: Hamid Sarmadi,Rafael Muñoz-Salinas,M. Álvaro Berbís,R. Medina-Carnicer
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研究概述 实验方案 设备清单

提出一种新方法,能从同步视频序列中同时估计平面标记的3D构型、多相机的位姿外参以及标记与相机间的相对位姿,从而以低计算成本实现实时物体追踪。

该方法能从视频序列中自动估算三维标记配置、相机外参及相对位姿,在物体追踪中实现亚毫米级和亚度级的精度。该方法支持实时运行且对不同物体形状具有鲁棒性,适用于增强现实和手术工具追踪等应用场景。未来工作可解决动态环境问题并提升初始化鲁棒性。

该方法需要同步的视频序列,并假设摄像头和标记点是刚性固定的。随着物体与摄像头的距离增加,精度会下降;若摄像头数量过少,初始化可能失败,从而导致优化过程中出现局部最小值。手动放置反光标记点以获取真实数据可能会引入潜在误差。

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