Real-time object pose estimation and tracking is challenging but essential for emerging augmented reality (AR) applications. In general, state-of-the-art methods address this problem using deep neural networks which indeed yield satisfactory results. Nevertheless, the high computational cost of these methods makes them unsuitable for mobile devices where real-world applications usually take place. In addition, head-mounted displays such as AR glasses require at least 90~FPS to avoid motion sickness, which further complicates the problem. We propose a flexible-frame-rate object pose estimation and tracking system for mobile devices. It is a monocular visual-inertial-based system with a client-server architecture. Inertial measurement unit (IMU) pose propagation is performed on the client side for high speed tracking, and RGB image-based 3D pose estimation is performed on the server side to obtain accurate poses, after which the pose is sent to the client side for visual-inertial fusion, where we propose a bias self-correction mechanism to reduce drift. We also propose a pose inspection algorithm to detect tracking failures and incorrect pose estimation. Connected by high-speed networking, our system supports flexible frame rates up to 120 FPS and guarantees high precision and real-time tracking on low-end devices. Both simulations and real world experiments show that our method achieves accurate and robust object tracking.


翻译:实时物体构成估计和跟踪是具有挑战性的,但对于正在形成的扩大现实应用(AR)来说,是具有挑战性的,但对于正在形成的扩大的现实应用(AR)来说是至关重要的。一般而言,最先进的方法利用深神经网络解决这个问题,确实产生令人满意的结果。然而,这些方法的高计算成本使得这些方法不适合于通常发生真实世界应用的移动设备。此外,诸如AR眼镜等头顶显示器至少需要90~FPS来避免运动疾病,从而进一步使问题复杂化。我们提议一个灵活的框架比例物体构成移动设备的估计和跟踪系统。它是一个具有客户-服务器结构的单一视觉-内皮系统。惰性测量单位(IMU)在客户方面进行传播是为了高速跟踪,而RGB基于图像的3D显示仪则在服务器方面进行估计,以获得准确的配置。之后,将姿势传送给客户方面,以图象-内脏融合,我们提议一个偏差的自我校正机制来降低漂浮度。我们还提出一种检查算法以检测失败和不正确的表面物体估计。通过高速度的网络进行传播。我们系统连接了120的精确的实时跟踪和精确的系统支持了全球的系统,并展示了120号的精确的精确的系统。

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