[发明专利]确定场景中的对象的三维姿态的方法和系统

权利要求书

1.一种用于确定场景中的对象的三维姿态的方法，该方法包括以下步骤：

在变化包括多个对象的场景中的照明时根据所获取的所述场景的一组图像确定多个深度边缘；

连接所述深度边缘，来形成多个轮廓；

根据所述轮廓来将所述图像划分成多个区域；

使用所述区域来构造遮挡图，其中，所述遮挡图包括源节点，该源节点代表在所述场景中的未被遮挡对象的未被遮挡区域；

将与所述未被遮挡区域相关的轮廓与所述多个对象的一组廓影进行

比较，其中，每一个廓影都具有已知的姿态；以及

选择最佳匹配的廓影的已知姿态，作为所述未被遮挡对象的姿态，

其中，所述深度边缘被定义为所述对象的边界与所述场景中的背景之间的不连续性，

所述连接的步骤具有以下的约束：对于每一个深度边缘存在平行的阴影边缘，并且所述深度边缘和所述阴影边缘不能在所述一组图像中的同一像素处共存，所述阴影边缘被定义为由所述对象投下的阴影与所述背景之间的不连续性，并且

其中，所述遮挡图被定义为节点及有向弧的二维有向图，当由第一节点所代表的第一区域在由第二节点所代表的第二区域上投下阴影时，有向弧从所述第一节点前进到所述第二节点，并且所述源节点没有入有向弧，

该方法还包括以下步骤：如果所述第一节点与所述第二节点之间没有有向弧，则将所述第一节点与所述第二节点合并。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：

根据所述姿态将所述未被遮挡对象从所述场景中提取出来。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，由机械手执行所述提取的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个对象在外表和形状上类似。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个对象具有非朗伯表面。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变化的照明来自位于照相机上方、下方、左方及右方的光源。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述照相机是摄像机。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，照相机被设置在所述机械手上。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个对象包括镜面反射。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述一组图像为I_i，并且该方法还包括以下步骤：

根据所述一组图像中的各个像素处的梯度的中值来确定对于各个图像I_i的本征图像I_median；

用I_i＝min(I_i，I_median)来替代各个图像I_i；

获得比值图像I_i/I_median；以及

根据所述比值图像来确定所述深度边缘，以使所述镜面反射最小化。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述廓影及已知姿态都预先存储在存储器或数据库中。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述多个对象的不同视角的计算机辅助设计模型来获得所述廓影及已知姿态。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述廓影包括部分廓影。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，由多个照相机获取所述一组图像。