Монокулярное модельное 3D-отслеживание жестких объектов: обзор

Многие приложения требуют отслеживания сложных 3D-объектов. К ним относятся визуальное сервоуправление манипуляторами для взаимодействия с конкретными целевыми объектами, системы дополненной реальности, требующие регистрации объекта для дополнения в режиме реального времени, и системы отслеживания головы, используемые в продвинутых интерфейсах. Компьютерное зрение предлагает решения, которые являются дешевыми, практичными и неинвазивными. В этом обзоре рассматриваются различные методы и подходы, разработанные в промышленности и науке. Сначала вводятся важные математические инструменты: представление камеры, робастная оценка и оценка неопределенности. Затем дается всестороннее исследование многочисленных подходов, разработанных сообществами дополненной реальности и робототехники, начиная с методов, основанных на точечных или планарных маркерах (fiducial markers), и переходя к методам, которые избегают необходимости инженерной подготовки окружения, опираясь на природные признаки, такие как грани, текстура или точќи интереса. Также представлены последние достижения, позволяющие избежать ручной инициализации и сбоев при быстром движении. Обзор завершается обсуждением различных выборов, которые необходимо сделать при реализации системы 3D-отслеживания, и перспектив развития визуального 3D-отслеживания. Поскольку обзор охватывает множество методов компьютерного зрения от низкоуровневой обработки до 3D-геометрии и включает всестороннее изучение обширной литературы по теме, он может служить справочником для студента, исследователя или инженера, желающего реализовать систему 3D-отслеживания.