中科院科學家在高精度視覺位姿測量技術研究方面取得進展

基於視覺的目標位姿（位置和姿態）測量是光電精密測量技術領域重點研究的前沿方向，在空間操作、工業製造、機器人導航等領域扮演著舉足輕重的角色。尤其在空間領域中，目標位姿的準確測量是直接關係到空間任務成功與否的一項重要工作。當前針對合作目標的位姿測量技術已經比較成熟，已經廣泛應用於工業、醫療以及航天領域中。然而，由於大多數目標缺乏合作目標的先驗信息，使得對這些沒有合作信息的目標進行位姿測量極具挑戰。

近日，在國家自然基金和中國科學院青年創新促進會的支持下，針對任意不具有合作信息的目標，中國科學院科學家團隊——光電技術研究所空天光電技術事業部博士趙汝進帶領的視覺測量研究小組，提出了一種基於旋轉參數的高精度位姿測量方法。該方法首先利用Cayley-Gibbs-Rodriguez (CGR)對旋轉矩陣進行參數化，然後將位姿測量問題轉化為旋轉參數的最優化問題，最後利用自動求解基方法對旋轉參數這一最優化問題進行求解，實現了針對任意數量特徵點在不同排布下的位姿測量。相比傳統位姿測量方法，該方法通用性更強且精度得到近一步提高。該項研究成果有望應用在未來的空間任意目標測量任務中，也可推廣應用在工業製造，醫療輔助、機器人導航等領域。

模擬實驗和實際實驗驗證了所提出演算法的有效性和魯棒性。圖1是模擬實驗誤差比較，圖2是實際圖片位姿測量結果。

相關研究成果發表在Elsevier旗下的測量期刊Measurement上。

圖1不同配置的平均旋轉和位移誤差的比較：（a）普通三維情況；（b）准奇異情況；（c）平面情況

圖2實際圖片的位姿測量結果（其中綠色標誌「+」為匹配異常值，紅色標記「+」是特徵點集，而利用所提出的演算法得到的目標姿態對目標進行重投影后的點標記為藍色 「o」。）

（來源：中國科學院）

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