UPETrack：用于跟踪遮挡可变形线性对象的单向位置估计
机器人学
2025-12-11 v1
摘要
可变形线性对象（DLOs）的实时状态跟踪对于实现工业装配、医疗程序和日常应用中的机器人操作至关重要。然而，高维配置空间、非线性动力学以及频繁的局部遮挡，构成了稳健实时DLO跟踪的根本性障碍。为此，本文引入UPETrack—a 基于单向位置估计（UPE）的几何驱动框架，无需物理建模、虚拟仿真或视觉标记即可实现跟踪。该框架包含两个阶段：（1）基于通过期望最大化（EM）算法拟合的高斯混合模型（GMM）的可见段跟踪，以及（2）采用我们提出的UPE算法进行遮挡区域预测。UPE利用DLO形状及其时间演化模式中固有的几何连续性，通过三个主要机制构建闭式位置估计器：（i）局部线性组合位移项、（ii）近端线性约束项、（iii）历史曲率项。该解析公式通过显式的几何分量线性组合，实现对遮挡节点的高效稳定估计，无需额外的迭代优化。实验结果表明，UPETrack在定位精度和计算效率方面均优于两项最先进的跟踪算法，包括TrackDLO和CDCPD2。
引用
@article{arxiv.2512.09283,
title = {UPETrack: Unidirectional Position Estimation for Tracking Occluded Deformable Linear Objects},
author = {Fan Wu and Chenguang Yang and Haibin Yang and Shuo Wang and Yanrui Xu and Xing Zhou and Meng Gao and Yaoqi Xian and Zhihong Zhu and Shifeng Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.09283},
year = {2025}
}