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专利号: 2019105971565
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于滚动时域的机器人视觉伺服位姿估计方法,所述方法包括以下步骤:

1)特征点变换;

定义物体相对于相机的相对位姿为W=[X,Y,Z,φ,α,ψ]T,相机坐标系中第j个特征点的坐标向量为 物体坐标系中 第j个特征点的坐标向量 为图像平面上第j个特征点的投影坐标为 其中,j∈{1,2,…,5},X,Y,Z表示物体坐标系相对于相机坐标系的相对位置,φ,α,ψ表示滚动,俯仰和偏航参数的相对姿态,则第j个特征点在物体坐标系与相机坐标系之间关系为其中,

根据投影定律,特征点在图像平面上的投影坐标与 的变换关系为其中,PX和PY分别为图像平面Xi和Yi轴上的像素间隔,F为焦距;

2)建立离散时间模型;

对于位姿估计,定义k时刻的状态向量为如下包含位姿和速度参数的形式定义yk是k时刻的量测向量,初始状态x0为未知常数,uk为k时刻的控制向量,ξk为k时刻的系统噪声向量,ηk为k时刻的量测噪声向量,由此得离散时间状态方程:xk+1=Axk+Buk+ξk                         (4)yk=Cxk+ηk                            (5)其中, 为状态矩阵, B为控制输入矩阵, 为与特征点相关的量测矩阵,

3)定义代价函数;

根据滚动时域估计将式(4)转化为如下方程:其中, 为状态向量xk-M-1基于k-1时刻的估计值, 为 的预测值,M为滚动时域窗口长度;定义方程(6)的代价函数如下其中, 和 是欧几里得范数,μ是一个非负常数;

4)设计滚动时域估计器;

定义如下向量

对于给定的 找到最优估计 确保代价函数(7)达到最小minΛk             (8)并满足约束

根据一阶KKT条件,对式(7)进行求导得进一步由式(10)得最优估计器为结合给定先验预测 以及最优估计器(11),得到最终的最优预测更新方程为: