如何正確認知機器人定位技術（二）

二、機器視覺定位前沿技術

機器視覺定位包括兩類：二維定位和三維定位。在國內，三維定位自有技術還非常少，針對該技術的申請在國內幾乎處于空白。但是在國外，以微軟、谷歌、蘋果等公司為例，他們早已在三維信息檢測、三維空間重構等領域進行了布局。

1、三維姿態跟蹤

微軟公司在2010年4月推出了Kinect體感游戲設備，該設備是應用于Xbox 360主機的周邊設備。主要功能是獲取玩家全身上下的肢體動作，來操作Xbox上的游戲。

該設備左側為紅外光發射器，是一種光編碼結構光技術；中間為640*480分辨率的彩色CMOS攝像頭；右側為320*240分辨率的紅外CMOS攝像頭。其獲取玩家三維動作的核心技術為類雙目立體視覺技術。依托已經標定好的雙攝像頭之間的基線距離、焦距及視差數據，然后根據紅外攝像頭采集到的紅外點陣圖，進而計算出深度信息。

但是Kinect公布的測量精度為：測量2米范圍時，理論精度可以達到1cm（有第三方機構實測表示達不到該精度）。由于該設備是面向娛樂行業，對精度和檢測結果一致性的要求較低。當然了，微軟的軟件算法魯棒性肯定是很好的，主要是其硬件部分采用了低成本的CMOS感應器。相對于維視圖像公司針對工業應用研發的雙目立體視覺設備MV-VS220來說，在硬件配置方面維視圖像可謂是極盡豪華了。其采用了1280*960分辨率的CCD相機，可同時感應可見光和近紅外光，標準配置在測量0.8米范圍時，重復測量精度可以達到0.6mm。

2、三維空間定位

看過微軟的Kinect設備，我們再看看以庫卡機器人為代表的三維空間定位技術。近期庫卡機器人發布的“機器人大戰乒乓*”視頻炒的挺熱門。暫不談機器人本身的運動速度和精度，這里主要談談給機器人做乒乓球定位的三維空間定位技術。如下圖所示：

其實該應用的基礎技術不是特別前沿，屬于比較常規的雙目三維定位技術。由于乒乓球在運動過程中速度*，可以達到3米/秒，被測對象是高速運動目標，所以可以采用高速相機進行抓拍，然后利用幀差分法獲取被測目標進而過濾掉背景圖像（因為在相機拍攝視野內，除了乒乓球外的其他目標的運動速度極低，在高速相機拍攝的連續兩幀圖像之間，只有乒乓球的位置會發生變化）。這樣一來，左右相機中的待測對象都只有一個點（將乒乓球簡化為一個點）了，立體匹配和三維姿態測量的速度就可以很快了。完夠跟得上乒乓球的運動。

當然了，由于以上產品設備已經正式投入了商業化運營，制造廠家是不可能把具體技術實現進行公布的，我們僅能從結果去猜想。但是從一些非營利性實驗室或高校實驗室設備提供商所推出的產品，我們是可以從中獲得不少有用信息的。以維視圖像推出的CCAS雙目視覺系統來說，其上就有該系統原理的詳細介紹。