利用两侧边线空间几何关系的单幅图像圆柱位姿实时估计

贾昕宇; 夏晓华; 苗龙龙

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (6) : 177 -184.

贾昕宇, 夏晓华, 苗龙龙

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

针对现有圆柱位姿估计方法多利用二维图像通过迭代优化的方式对三维空间中圆柱的位姿进行估计，并且未充分利用三维空间中二维像平面、投影中心和圆柱位姿之间的线性几何关系以及存在耗时长的问题，提出了一种利用两侧边线空间几何关系的单幅图像圆柱位姿实时估计方法。首先对圆柱图像进行镜头畸变校正并结合最小二乘法提取圆柱图像两侧边线方程，然后通过坐标变换求取其在相机坐标系中的解析表达，之后基于相机成像原理利用光心坐标构建圆柱切平面的几何表示，最后通过建立的基于切平面平移交会的圆柱轴线空间位姿计算方法获得圆柱位姿参数。实验结果表明，采用所提方法进行圆柱位姿估计的距离误差小于0.41 mm,角度误差小于0.39°,单次运算时间小于2 ms,在不降低位姿估计精度的同时，运算时间较目前速度最快的圆柱位姿估计方法节省了96%,大幅度提高了圆柱位姿估计速度，实现了对圆柱位姿的实时估计。