[VisualServoControl]Part1基于图像的视觉伺服控制（IBVS）_视觉伺服 - CSDN文库

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[Visual Servo Control] Part1 基于图像的视觉伺服控制（基于图像的视觉伺服控制（IBVS））

目录目录内容说明基础概念视觉伺服基于图像IBVS几何解释双目系统基于位置PBVS 待研究

内容说明内容说明

本文主要为 HAL Id: inria-00350283的学习记录

感谢原作者

该系列文章使用伺服回路中的计算机视觉数据来控制机器人的运动。

首先给出视觉伺服控制问题的一般性概述。然后介绍了两种典型的视觉伺服控制方案：基于图像的视觉伺服控制和基于位置的视觉伺服控制。

最后，我们讨论了与这两个方案相关的性能和稳定性问题。

基础概念基础概念

刚体运动与相机模型了解

视觉伺服视觉伺服

视觉伺服控制是一种基于视觉反馈的控制方式。是我们在日常生活中每时每刻都在进行的一种反馈：当你伸出手去抓取桌上的杯子的时候，眼睛会不断的反馈给大脑你的手和杯子的

距离，这个距离可以被认为是误差，而大脑则会控制你的手臂进行运动来不断缩小这个误差，直到成功抓取。 1

将这样一个过程变成机器人的控制算法，我们需要用数学的语言来描述以上的过程。

所有的视觉伺服控制的目标都是为了使一个目标误差(error)最小化，其数学表达式：

e(t) = s(m(t),a) − s∗

其中m(t)是由camera所得到的图像数据，a是诸如camera intrinsic parameters此类对于系统本身的附加信息。m(t)和 a用来计算s被称作visual features，是一系列可被量化的视觉特

征量，而s*则是这些视觉特征量的目标值。

基于图像的视觉伺服控制（IBVS），其中s由一组在图像数据中立即可用的特征组成。

基于位置的视觉伺服控制（PBVS），其中s由一组三维参数组成，这些参数必须通过图像测量来估计。

基于图像基于图像IBVS

最直接的方法是设计速度控制器，为此，我们需要s的时间变化与相机速度之间的关系。

相机的空间速度：vc=（vc，ωc）

用vc表示相机帧原点的瞬时线速度

用ωc表示相机帧的瞬时角速度

最终得到s‘与相机速度间的关系

s’=Lsvc

s’表示s关于时间的导数

Ls∈ Rk×6

于是

e ’ = Levc

where Le= Ls

我们希望error能够尽快地趋向0

所以我们希望error是一个成指数形势的衰减的函数，即指数函数

所以我们希望error求导后还是带参数的本身

（eax’=aeax，即e’=λe）

结合e ’ = Levc 可得

vc= −λLe−1e

Le+= (LeTLe)−1LeT

图像（小写）与世界坐标（大写）的转换

上面带点的是对时间求导

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