[发明专利]机器人及其位姿计算方法、位姿计算装置

权利要求书

1.一种机器人的位姿计算方法，其特征在于，所述机器人包括单幅虚拟摄像机，所述方法包括以下步骤：

获取所要识别物体的三维CAD模型；

建立所述虚拟摄像机的虚拟球面视图，并获取虚拟摄像机观测到虚拟球面视图中心物体的位姿范围；

根据所述位姿范围内对所述三维CAD模型对应的图像金字塔由底层至最高层的图像进行依次采样，并对相似度超过阈值的图像进行合并，以通过视图树的形式建立分层视图；

对所述分层视图中每层的每个视图投影生成二维匹配模板；

获取所述虚拟摄像机拍摄的图像及其对应的图像金字塔；

将所述虚拟摄像机拍摄的图像对应的图像金字塔与所述二维匹配模板进行匹配，以获取二维匹配位姿；

根据所述虚拟摄像机的参数和和二维匹配位姿计算所述物体的三维位姿；

根据所述物体的三维位姿获取所述机器人的三维位姿。

2.根据权利要求1所述的机器人的位姿计算方法，其特征在于，建立所述虚拟摄像机的虚拟球面视图，包括：

所述物体位于球心，所述虚拟摄像机位于球面上，将所述物体投影到虚拟摄像机的像平面上以获取所述虚拟球面视图。

3.根据权利要求1所述的机器人的位姿计算方法，其特征在于，获取所述虚拟摄像机拍摄的图像对应的图像金字塔，包括：

识别所述虚拟摄像机拍摄的图像的目标，产生其图像金字塔，并计算其相对于相机坐标系的三维位姿。

4.根据权利要求1所述的机器人的位姿计算方法，其特征在于，将所述虚拟摄像机拍摄的图像对应的图像金字塔与所述二维匹配模板进行匹配，包括：

计算所述二维匹配模板的最高层的每个位置处与虚拟摄像机拍摄的图像对应的图像金字塔的最高层的相似度，并将相似度超过所述阈值的二维姿态储存在候选匹配列表中；

获取所述二维匹配模板的下一较低层次的每个位置处与所述虚拟摄像机拍摄的图像对应的图像金字塔的下一较低层次相似度，并将相似度超过所述阈值的二维姿态储存在候选匹配列表中，直到追踪到虚拟摄像机拍摄的图像对应的图像金字塔的最底层。

5.根据权利要求1所述的机器人的位姿计算方法，其特征在于，根据所述物体的三维位姿获取所述机器人的三维位姿，包括：

将所述物体的三维位姿由相机坐标系转换至机器人基座坐标系中。

6.一种机器人的位姿计算装置，其特征在于，所述机器人包括单幅虚拟摄像机，所述装置包括：

第一获取模块，所述第一获取模块用于获取所要识别物体的三维CAD模型；

第二获取模块，所述第二获取模块用于建立所述虚拟摄像机的虚拟球面视图，并获取虚拟摄像机观测到虚拟球面视图中心物体的位姿范围；

第一合并模块，所述第一合并模块用于根据所述位姿范围内对所述三维CAD模型对应的图像金字塔由底层至最高层的图像进行依次采样，并对相似度超过阈值的图像进行合并，以通过视图树的形式建立分层视图；

第一生成模块，所述第一生成模块用于对所述分层视图中每层的每个视图投影生成二维匹配模板；

第三获取模块，所述第三获取模块用于获取所述虚拟摄像机拍摄的图像及其对应的图像金字塔；

匹配模块，所述匹配模块用于将所述虚拟摄像机拍摄的图像对应的图像金字塔与所述二维匹配模板进行匹配，以获取二维匹配位姿；

计算模块，所述计算模块用于根据所述虚拟摄像机的参数和和二维匹配位姿计算所述物体的三维位姿；

第四获取模块，所述第四获取模块用于根据所述物体的三维位姿获取所述机器人的三维位姿。

7.一种机器人，其特征在于，包括权利要求6所述的机器人的位姿计算装置。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述机器人为医疗穿刺机器人。

9.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1-5中任一项所述的机器人的位姿计算方法。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现根据权利要求1-5中任一项所述的机器人的位姿计算方法。