Моноскопическое модельно-ориентированное 3D-отслеживание жёстких объектов: обзор

Многим приложениям требуется отслеживание сложных 3D-объектов. К ним относятся визуальное сервоуправление манипуляторов для работы с конкретными целевыми объектами, системы дополненной реальности, требующие регистрации объекта в реальном времени, и системы отслеживания головы, используемые в сложных интерфейсах. Компьютерное зрение предлагает недорогие, практичные и неинвазивные решения. В этом обзоре рассматриваются различные техники и подходы, разработанные в промышленности и науке. Сначала вводятся важные математические инструменты: представление камеры, робастная оценка и оценка неопределённости. Затем приводится всестороннее исследование многочисленных подходов, разработанных сообществами дополненной реальности и робототехники, начиная с методов, основанных на точечных или планарных фидиукальных метках, и переходя к методам, которые избегают необходимости моделирования окружения, опираясь на естественные признаки, такие как контуры, текстура или ключевые точки. Также представлены недавние достижения, позволяющие избежать ручной инициализации и сбоев при быстром движении. Обзор завершается обсуждением различных возможных выборов при реализации системы 3D-отслеживания и обсуждением будущего 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 должен служить справочником для студента, исследователя или инженера, желающего реализовать систему 3D-отслеживания.