谱域中的直接三维视觉伺服

本文提出了一种直接的三维视觉伺服方案，利用谱域中的视觉信息自动对齐点云（或物体）。具体而言，我们提出了一种三维模型/点云的对齐方法，该方法通过使用谐波域数据分析来估计参考点云与目标点云之间的全局变换。在 $\mathbb{R}^3$ 中使用三维离散傅里叶变换（DFT）进行平移估计，在 $SO(3)$ 中使用实球谐函数进行旋转估计。该方法使我们能够推导出一个具有 6 自由度的解耦视觉伺服控制器。随后我们展示了该方法如何用作机械臂的控制器以执行定位任务。与现有的三维视觉伺服方法不同，我们的方法在部分点云情况下以及初始位置与期望位置之间存在较大初始变换时表现良好。此外，使用谱数据（而非空间数据）进行变换估计使我们的方法对传感器引起的噪声和部分遮挡具有鲁棒性。我们的方法已在安装在机械臂上的深度相机获取的点云上成功进行了实验验证。