基于流形結(jié)構(gòu)的剛體姿態(tài)估計(jì)魯棒性方法研究.pdf

1、姿態(tài)估計(jì)被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，例如在人機(jī)交互技術(shù)中，需要獲取人體姿態(tài)信息來理解人的指令;在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，姿態(tài)估計(jì)被認(rèn)為是最基本的問題之一;對(duì)無人飛行器的控制，也需要獲取飛行器的姿態(tài)信息來完成相關(guān)操作。本文主要研究基于流形結(jié)構(gòu)的剛體姿態(tài)估計(jì)方法，對(duì)這種方法的魯棒性進(jìn)行了分析，然后提出一種改進(jìn)的姿態(tài)估計(jì)方案。
　　本文首先討論了基于流形結(jié)構(gòu)的剛體姿態(tài)估計(jì)方法的魯棒性問題。由于姿態(tài)圖像會(huì)受到噪聲、光照等因素的影響，圖像的流形結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生

2、變化，因此本文提出一種流形結(jié)構(gòu)間的差異性指標(biāo)，評(píng)價(jià)不同條件下姿態(tài)圖像的流形之間的差異性。我們認(rèn)為，先驗(yàn)姿態(tài)圖像和待測(cè)姿態(tài)圖像的流形差異性越大，那么姿態(tài)估計(jì)的誤差就越大，于是將該指標(biāo)用于評(píng)估噪聲和光照條件對(duì)物體姿態(tài)估計(jì)精度的影響。實(shí)驗(yàn)表明，噪聲和光照變化的因素對(duì)姿態(tài)估計(jì)會(huì)造成很大影響，該方法魯棒性較差。
　　針對(duì)現(xiàn)有的基于流形結(jié)構(gòu)的姿態(tài)估計(jì)方法魯棒性較差的問題，本文提出一種改進(jìn)的基于流形結(jié)構(gòu)的剛體姿態(tài)估計(jì)魯棒性方法。為了消除噪聲、光

3、照等因素對(duì)姿態(tài)估計(jì)精度的影響，本文將圖像分割技術(shù)運(yùn)用于其中，首先對(duì)采集到的物體姿態(tài)圖像進(jìn)行圖像分割預(yù)處理;再運(yùn)用流形學(xué)習(xí)算法對(duì)分割后的姿態(tài)圖像降維得到低維流形;然后利用支持向量回歸方法建立姿態(tài)圖像與流形坐標(biāo)之間的回歸關(guān)系模型;對(duì)于待估計(jì)的姿態(tài)圖像，同樣進(jìn)行圖像分割預(yù)處理后，通過回歸關(guān)系模型預(yù)測(cè)得到流形坐標(biāo)，進(jìn)而估計(jì)出其相應(yīng)的姿態(tài)角度。
　　最后，本文以三維模型的姿態(tài)圖像作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在高斯噪聲干擾、椒鹽噪聲干擾、光照方向變化、光照