[发明专利]通过视觉系统同时考虑图像特征中边缘和法线的系统和方法

权利要求书

1.一种在通过3D相机组件获取的对象的3D图像中查找3D模型的姿态的方法，包括以下步骤：

将所述3D模型提供给视觉系统处理器；

将所获取的3D图像提供给所述视觉系统处理器；以及

通过所述处理器查找一姿态，所述姿态同时将所述3D模型中的3D边缘匹配至所述3D图像中的3D边缘以及将所述3D模型中的3D法线匹配至所述3D图像中的3D法线。

2.如权利要求1所述的方法，其中查找步骤包括对所述3D图像中的3D边缘和所述3D图像中的3D法线进行加权，以对所述图像中的3D边缘相对3D法线的使用进行加权。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述查找步骤分别确定(a)所述对象的平面是否提供关于在平行于所述3D法线的方向上的对准的信息，以及(b)所述对象的边缘是否提供关于在垂直于所述边缘的一个或多个方向上的对准的信息。

4.如权利要求1所述的方法，还包括使用点到线度量将所述3D模型中的3D边缘匹配至所述3D图像中的3D边缘。

5.如权利要求4所述的方法，还包括使用点到平面度量将所述3D模型中的3D法线匹配至所述3D图像中的3D法线。

6.如权利要求1所述的方法，还包括使用点到平面度量将所述3D模型中的3D法线匹配至所述3D图像中的3D法线。

7.如权利要求3所述的方法，其中，所述查找步骤包括定义一法线信息矩阵，所述法线信息矩阵表示其上存在足够信息量的方向。

8.如权利要求7所述的方法，还包括对所述矩阵执行主分量分析(PCA)，以识别信息并确定其可用性，以用于所述查找步骤。

9.如权利要求8所述的方法，其中执行步骤包括分别针对在各个方向上贡献的信息量和可用的信息来评估所述边缘。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述执行步骤根据以下步骤来评估边缘：

(a)如果各个边缘中的其中一个在重要的方向上贡献了大量信息，则在计算中为所述边缘分配较高的权重，以及

(b)如果各个边缘中的其中一个在重要的方向上没有贡献大量信息，或者如果所述方向不重要，则在计算中为所述边缘分配相对较低的权重。

11.如权利要求6所述的方法，还包括操作线性最小化函数，该线性最小化函数同时最小化使用点到平面度量计算的距离总和加使用点到边缘度量计算的距离总和。

12.一种在通过3D相机组件获取的对象的3D图像中查找3D模型的姿态的系统，包括：

视觉系统处理器，其接收3D模型和获取的3D图像；和

姿态查找处理，其同时将所述3D模型中的3D边缘匹配至所述3D图像中的3D边缘以及将所述3D模型中的3D法线匹配至所述3D图像中的3D法线。

13.如权利要求12所述的系统，其中，所述姿态查找处理对所述3D图像中的3D边缘和所述3D图像中的3D法线进行加权，以对所述图像中的3D边缘相对3D法线的使用进行加权。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述姿态查找处理分别确定(a)所述对象的平面是否提供关于在平行于所述3D法线的方向上的对准的信息，以及(b)所述对象的边缘是否提供关于在垂直于所述边缘的一个或多个方向上的对准的信息。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述姿态查找处理进行至少一项以下匹配：(a)使用点到线度量将所述3D模型中的3D边缘与匹配至所述3D图像中的3D边缘，以及(b)使用点到平面度量将所述3D模型中的3D法线匹配至所述3D图像中的3D法线。