Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru/87)
Аннотации (04.2017) : AN EFFICIENT VISION-BASED POSE DETERMINATION METHOD OF FIVE COPLANAR POINTS. Эффективный способ визуального определения ориентации объекта с помощью пяти компланарных точек

AN EFFICIENT VISION-BASED POSE DETERMINATION METHOD OF FIVE COPLANAR POINTS. Эффективный способ визуального определения ориентации объекта с помощью пяти компланарных точек

© 2017    Zimiao Zhang; Shihai Zhang; Qiu Li

Tianjin University of Technology and Education, Tianjin Key Laboratory of High Speed Cutting & Precision Machining, 300222, China

E-mail: zzm19850126@aliyun.com

Submitted 27.01.2016

The existing approaches to a solution of object pose fall into two distinct categories: analytical solutions and iterative solutions. In this paper, a two-step pose estimation method based on five coplanar points by combining the advantages of the above two methods is studied. In the first step, after the image coordinates of points are extracted through image processing the pose of object is determined with two affine invariants formed by the five points. In the second step, an iterative method is introduced, and the results of the first step are passed to the current step being used as initial values of the iterative process to ensure the accuracy and convergence rate of non-linear algorithm. The proposed method is then compared with other two existing methods. Experimental results demonstrate that the proposed method has the advantage of lower computational cost. The accuracy, which is the main concerns during the real-time applications, is also improved.

Keywords: pose estimation, affine invariants, coplanarity, non-linear.

OCIS codes: 330.4060; 330.5000; 330.0100

 

 

© 2017 г.       Zimiao Zhang; Shihai Zhang; Qiu Li

Существующие методы определения ориентации объекта распадаются на две отдельные категории: аналитические и итерационные. В работе исследуется двухступенчатый метод определения ориентации, использующий пять компланарных точек, сочетающий достоинства этих подходов. На первом этапе, после определения координат точек изображения в результате цифровой обработки, ориентация объекта определяется двумя аффинными инвариантами, формируемыми пятью точками. На втором этапе, вводится итеративный метод, причем результаты первого этапа используются как начальные данные для итерационного процесса, обеспечивая точность и быстроту сходимости нелинейного алгоритма. Приведены результаты сравнения предложенного метода с двумя другими существующими. Результаты экспериментов показывают, что предложенный метод имеет преимущества меньшей стоимости вычислений. Точность определения ориентации, являющаяся главным критерием в практических применениях, также повышается.

Ключевые слова: определение ориентации, аффинные инварианты, компланарность, нелинейность.

 

References

1.         Hao Ying-ming, Wu Qing-xiao, Zhou chuan. Technique and implementation of underwater vehicle station keeping based on monocular vision [J] // ROBOT. 2006. V. 28. No. 6. P. 656–661.

2.         Huang Feng-shan, Qian Hui-fen. Single camera 3D coordinate vision measuring system using a light pen [J] // Opto-Electronic Engineering. 2007. V. 34. No. 4. P. 69–72.

3.         Hao S., Chai Z., Zhang Z., Hu Y. Application of electro-optic aiming system in INS correction [J] // Electronics optics and control. 2002. V. 9. No. 1. P. 19–22.

4.        Xu Liang-fa, Wang Jian-jun. Building of mathematical model of sight line for laser helmet mounted display and sight system [J] // Fire Control and Command Control. 2006. V. 31. No. 7. P. 80–82.

5.         Chen Shan. Study on the monocular vision measurement system of the position and orientation of object // College of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering. Tianjin University. 2007.

6.        Zhang Jin-feng, Sun Cheng, Cai Wei. Monocular vision-based relative position and attitude measurement algorithm between spacecrafts [J] // Optical Technique. 2010. V. 36. No. 2. P. 187–192.

7.         Chao Zhi-chao, Jiang Guang-wen, Huang Wei, Song Shi-jun, Yu Qi-feng. Vision measuring system for soft-landing drop test of unmanned lunar explorer [J] // Optics and Precision Engineering. 2010. V. 18. No. 9. P. 2044–2052.

8.        Tao Jin, Hongzhi Jia, Wenmei Hou, Ryo Yamamoto, Norihiro Nagai, Yusaku Fujii, Koichi Maru, Naoya Ohta, Kazuhito Shimada. Evaluating 3D position and velocity of subject in parabolic flight experiment by use of the binocular stereo vision measurement [J] // Chinese Optics Letters. 2010. V. 8. No. 6. P. 601–605.

9.        Fischler M.A., Bolles R.C. Random sample consensus: a paradigm for model fitting with applications to image analysis and automated cartography [C] // Communications of the ACM. 1981. V. 24. P. 6. P. 381–395.

10.       Horaud R., Conio B., Leboulleux O., Lacolle B. An analytic solution for the perspective 4-point problem [J] // Computer Vision Graphics Image Process. 1989. V. 47. No. 1. P. 33–44.

11.       Nister D., Stewenius H. Minimal solution to the generalized 3-point pose problem [J] // Mathematical Imaging and Vision. 2007. V. 27. No. 1. P. 67–79.

12.       Hu Z.Y., Wu F.C. A note on the number solution of the non-coplanar P4P problem [C] // IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 2002. V. 24. No. 4. P. 550–555.

13.       Jianliang Tang, Wen-Sheng Chen, Jie Wang. A novel linear algorithm for p5p problem [J] // Applied Mathematics and Computation. 2008. V. 205. No. 2. P. 628–634.

14.       Wang Peng, Sun Changku, Zhang Zhimiao. Linear pose estimation with a monocular vision system [J] // Chinese Journal of Scientific Instrument. 2011. V. 32. No. 5. P. 1126–1131.

15.       Ansar A., Daniilidis K. Linear pose estimation from points or lines [J] // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2003. V. 25. No. 5. P. 578–589.

16.       Duan F.Q., Wu F.C., Hu Z.Y. Pose determination and plane measurement using a trapezium [J] // Pattern Recognition Letters. 2008. V. 29. No. 3. P. 223–231.

17.       DeMenthon D.F., Davis L.S. Model-based object pose in 25 lines of code [J] // International Journal on Computer Vision. 1995. V. 15. No.1. P. 123–141.

18.       Tommaso Gramegna, Author Vitae, Lea Venturino Author Vitae, Grazia Cicirelli Author Vitae, Giovanni Attolico Author Vitae, Arcangelo Distante. Optimization of the POSIT algorithm for indoor autonomous navigation [J] // Robotics and Autonomous Systems. 2004. V. 48. No. 2. P. 145–162.

19.       Chen Shan, Zhou Tao, Zhang Xiaodong. Monocular vision measurement system of the position and attitude of the object [J] // Chinese journal of Sensors and Actuators. 2007. V. 20. No. 9. P. 2011–2015.

20.      Peng Wang, Xu Xiao, Zimiao Zhang, Changku Sun. Study on the position and orientation measurement method with monocular vision system [J] // Chinese Optics Letters. 2010. V. 8. No. 1. P. 55–58.

21.       Chester Wildey, Duncan L. MacFarlane, Aman Goyal, Kaundinya Gopinath, Sergey Cheshkov, Richard Briggs. Single-camera motion measurement and monitoring for magnetic resonance applications [J] // Applied Optics. 2011. V. 50. No. 14. P. 2088–2097.

22.      Liu M.L., Wong K.H. Pose estimation using four corresponding points [J] // Pattern Recognition Letters. 1999. V. 20. No. 1. P. 69–74.

23.      Shuping Zhang,Yongsheng Ding, Kuangrong Hao, Dan Zhang. An efficient two-step solution for vision-based pose determination of a parallel manipulator [J] // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2011. V. 28. No. 2. P. 182–189.

 

 

Полный текст