学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

面向全自主智能机器人的双目视觉技术研究

作　者: 张继国
导　师: 王鸿鹏
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 全自主智能机器人 双目视觉 坐标计算 立体匹配 算法优化
分类号: TP242.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 74次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


全自主智能机器人要求信息处理和控制决策完全由板载芯片处理完成，所以大部分由嵌入式系统设计完成的，而全自主智能机器人采用的嵌入式系统的处理速度以及存储能力相对于普通PC有较大差距，所以在嵌入式系统下更好的运行图像处理算法成为挑战。全自主智能机器人感知周围环境通常采用单个摄像机也就是单目视觉系统来实现，相对于双目视觉系统而言单目视觉系统有其优点，但也存在重大缺陷。基于此本文就单目视觉性能和双目视觉性能从图像感兴趣区域分割，计算时间，距离等方面进行了深入的研究和对比，并得出以下结论。单目视觉每次判断只需要处理一张图片，信息量小，相对应的运算时间就会较短，适合场景较简单的时候采用，但是图像在投影过程中丢失了实际场景的三维信息。同时单目视觉系统对周围环境比如光照，色彩，饱和度等都有苛刻的要求，场景稍微复杂一点就会出现无法容忍的判断失误出现。相对而言双目视觉则能很好的克服这些问题，只是在带来丰富场景信息的同时，增加了很多计算量，相对于基于嵌入式系统设计的全智能机器人来说反应的实时性得不到保证。本课题中，就全自主智能机器人需要确定感兴趣区域的坐标信息这一需求，提出一种以最长直线为判断依据的可快速计算坐标信息的坐标计算方法，真确度高，实时性较大提升。通过对双目视觉技术中最为关键和费时的立体匹配性能进行深入分析和研究以及大量实验后决定采用SAD相似度测量进行立体匹配。提出并证明图像质心不变性原理，并应用此原理提出一种高效的间隔立体匹配算法，在保证得到有效信息的前提下使算法实时性大幅提升。最后通过对整个双目视觉各关键阶段算法进行研究，结合全自主智能机器人的相关特性等设计出一套符合基于嵌入式系统设计的全自主智能机器人双目视觉系统算法流程，并进行实验得到较好结果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 双目视觉的研究目的和意义  9
  1.3 双目视觉研究现状及分析  9-12
    1.3.1 摄像机标定研究现状  10-11
    1.3.2 立体匹配技术研究现状  11-12
  1.4 本文主要研究工作  12-13
  1.5 本文的结构  13-14
第2章 相关原理与技术介绍  14-26
  2.1 单目视觉技术  14-16
    2.1.1 颜色空间  14-15
    2.1.2 物体分割方法  15-16
  2.2 双目成像模型及摄像机标定  16-22
    2.2.1 摄像机模型与内外参数  16-19
    2.2.2 标准摄像机标定方法  19-22
  2.3 双目立体匹配方法  22-25
    2.3.1 立体匹配约束原则  22-23
    2.3.2 立体匹配方法  23-25
  2.4 本章总结  25-26
第3章 单双目视觉性能分析及算法改进  26-47
  3.1 单目视觉下的物体分割及距离测量  26-32
    3.1.1 图像颜色空间的转换  26-27
    3.1.2 简单场景下物体分割  27-30
    3.1.3 简单场景下物体距离测量  30-31
    3.1.4 复杂场景下物体分割  31-32
  3.2 双目视觉下的物体分割及距离测量  32-35
    3.2.1 双目成像及测距原理  32-33
    3.2.2 复杂场景下双目视觉物体切割  33-35
    3.2.3 双目视觉距离测量  35
  3.3 已分割物体坐标计算及算法改进  35-40
    3.3.1 基于质心的坐标计算方法  36-37
    3.3.2 基于轮廓的坐标计算方法  37-38
    3.3.3 基于三个方向搜索的高效坐标计算方法  38-40
  3.4 基于质心不变性的高效立体匹配算法  40-46
    3.4.1 立体匹配算法性能分析  40-42
    3.4.2 图像质心不变性原理  42-44
    3.4.3 算法描述与实现  44-46
  3.5 本章总结  46-47
第4章 双目视觉系统设计及实验分析  47-56
  4.1 搭建实验平台  47
  4.2 双目视觉系统流程  47-48
  4.3 摄像机标定  48-51
  4.4 立体校正  51-53
  4.5 立体匹配  53-55
  4.6 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-63
致谢  63

相似论文

  1. 双目立体视觉关键技术研究,TP391.41
  2. 基于遗传和声算法的软件可靠性分配应用研究,TP311.53
  3. 基于双目视觉的三维重建算法研究与实现,TP391.41
  4. 基于双目视觉的河道测量技术研究,TP391.41
  5. 双目立体匹配的算法研究及其多核并行化,TP391.41
  6. 时空结合的深度视频估计及相关研究,TP391.41
  7. 基于稀疏表示的立体匹配算法和红外目标的检测与跟踪,TP391.41
  8. 基于双目视觉的智能跟踪行李车系统设计,TP391.41
  9. 越障全位置自主焊接机器人视觉传感系统研究,TP242
  10. 基于双目视觉的运动物体检测系统研究,TP391.41
  11. 双目变焦调焦系统,TP391.41
  12. 全景空间运动小目标三维测量研究,TP391.41
  13. 基于视觉系统的无人直升机自主降落,V279
  14. 直线立体匹配中部分遮挡和特征不确定性问题研究,TP391.41
  15. 基于双目视觉的护理机器人抱取功能的实现,TP242
  16. 一类移动机器人的视觉感知与控制技术研究,TP242
  17. 基于SIFT算法单双目视觉结合的移动机械臂定位研究,TP241
  18. 一种速度粒度实时同场测量技术的研究,TK421
  19. 基于双目视觉的微工作台位姿测量方法研究,TH703
  20. 基于双目视觉的机器人目标检测与跟踪研究,TP242
  21. 关节型机器人运动轨迹双目视觉精确检测,TP242

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 智能机器人
© 2012 www.xueweilunwen.com