基于图像的视觉伺服

直接用图像里特征点的像素误差来计算相机或机械臂速度的视觉闭环控制。

视觉伺服是用相机反馈闭环控制机器人，分基于图像（IBVS）和基于位置（PBVS）两类，前者由 Weiss 和 Sanderson 在 1980 年代提出。IBVS 不重建目标三维位姿，直接在图像上定义误差 e = s − s*，s 是当前特征（如角点像素坐标），s* 是期望值。特征速度与相机速度 v 满足 ṡ = L·v，L 叫交互矩阵（图像雅可比），与像素坐标和深度 Z 有关。控制律 v = −λ·L⁺·e（L⁺ 为伪逆，λ 为增益）让误差近似指数衰减。它不需要物体模型、对标定误差较鲁棒；缺点是深度只能估计，大角度绕光轴转时相机会先后退，也可能陷入局部极小。PBVS 先估位姿再在三维空间控制，更依赖标定和模型。

例子腕部相机对准装配件上的 4 个标记角点：先在对准位置拍图，记下 4 个角点的像素坐标作为 s*；运行时控制器不断比较当前与期望像素，输出相机的 6 维速度，直到四点重合，夹爪也就对准了插孔。

也叫

图像视觉伺服、2D 视觉伺服、2D Visual Servoing

相关

视觉伺服、基于位置的视觉伺服、雅可比矩阵、眼在手上、相机内参、闭环

来源

Wikipedia: Visual servoing
Chaumette & Hutchinson: Visual servo control, Part II: Advanced approaches (IEEE RAM 2007，含 Part I 基本公式回顾)