多体系追跡フレームワーク - 剛体から運動学的構造へ

運動学構造は現実世界で非常に一般的です。それらは単純な関節付き物体から複雑な機械システムまで多岐にわたります。しかし、その重要性にもかかわらず、ほとんどのモデルベースの3次元追跡手法では剛体のみが考慮されています。この制限を克服するために、既存の6自由度（6DoF）アルゴリズムを運動学構造に拡張できる柔軟なフレームワークを提案します。当方針は、物体追跡において広く使用されているニュートン法のような最適化技術を用いる手法に焦点を当てています。このフレームワークは木構造と閉ループ構造の両方の運動学構造を取り扱い、ジョイントと制約の柔軟な設定を可能にします。個々の剛体から多体系への方程式の射影にはヤコビアンが使用されます。閉ループ運動学鎖状構造に対しては、ラグランジュ乗数を特徴とする新しい定式化が開発されました。詳細な数学的な証明により、当方針の制約定式化が正確な運動学解に導き、1回の反復で収束することを示しています。提案されたフレームワークに基づいて、最先端の剛体追跡アルゴリズムであるICG（Iterative Closest Point）を多体系追跡に拡張しました。評価のために、多数のシーケンスと様々なロボットを含む高精細な合成データセットを作成しました。このデータセットに基づいて、開発したフレームワークおよび多体系トラッカーの優れた性能を示す幅広い実験を行いました。