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摘要:移動(dòng)機(jī)器人對(duì)其工作環(huán)境的有效辨識(shí)、感知與重構(gòu)是其自主導(dǎo)航與環(huán)境探索的前提條件和基礎(chǔ)。非結(jié)構(gòu)化環(huán)境與結(jié)構(gòu)化環(huán)境相比具有不確定性、不穩(wěn)定性和不可預(yù)知性等特性。本文基于裝備有激光測距儀和具有兩個(gè)CCD攝像機(jī)的視覺識(shí)別儀器的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，對(duì)場景數(shù)據(jù)獲取、場景匹配、重構(gòu)策略等問題展開理論和應(yīng)用研究，旨在實(shí)現(xiàn)快速、有效、自主的非結(jié)構(gòu)化三維場景重構(gòu)，并嘗試創(chuàng)新性的探索與研究。 移動(dòng)機(jī)器人中廣泛采用激光測距雷達(dá)（簡稱LRS，LaserRangeSensor)進(jìn)行三維測距,測距雷達(dá)常使用的測距方式是脈沖激光測距。脈沖激光測距技術(shù)是由激光器向被測目標(biāo)發(fā)射一個(gè)光信號(hào)，然后接受目標(biāo)反射回來的光信號(hào)，通過測量光信號(hào)往返經(jīng)過的時(shí)間，計(jì)算出目標(biāo)的距離。 計(jì)算機(jī)立體視覺的主要研究內(nèi)容是由多幅二維的平面圖像恢復(fù)出被攝物體的三維坐標(biāo)，而其中基于兩幅圖像的雙目視覺技術(shù)則是一個(gè)研究熱點(diǎn)。一個(gè)完整的雙目視覺系統(tǒng)通?？煞譃閳D像獲取、攝像機(jī)標(biāo)定、特征提取、立體匹配、目標(biāo)定位和深度圖生成等六大部分。首先根據(jù)選擇的立體視覺成像系統(tǒng)模型闡述了立體視覺測距的基本原理。其次，對(duì)圖像特征提取等預(yù)處理方法進(jìn)行詳盡地分析，通過實(shí)例對(duì)算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，對(duì)圖像匹配問題涉及的內(nèi)容包括圖像匹配方式、質(zhì)量控制策略等進(jìn)行了總結(jié)。最后，以特征提取與圖像匹配研究為基礎(chǔ)，針對(duì)不同類型的立體圖像提出了基于圖像邊緣特征和圖像興趣點(diǎn)的匹配方法。 關(guān)鍵詞：激光測距；串口通信；雙目視覺；立體匹配
目錄 摘要 ABSTRACT 第1章 緒論-1 1.1 研究背景-1 1.2 國內(nèi)外研究狀況-2 1.3 本文主要研究內(nèi)容和工作安排-4 第2章 測量系統(tǒng)和儀器簡介-5 2.1 激光雷達(dá)LMS100簡介-5 2.1.1 激光掃描儀LMS100產(chǎn)品簡介-5 2.1.2 LMS100激光測距原理簡介-6 2.2 雙目視覺bumblebee2系統(tǒng)簡介-7 2.2.1 bumblebee2系統(tǒng)硬件和軟件簡介-7 2.2.2 雙目視覺工作原理簡介-8 第3章 激光測距數(shù)據(jù)采集及顯示-9 3.1設(shè)計(jì)功能-9 3.2 串口通訊功能-9 3.2.1簡介-9 3.2.2函數(shù)功能介紹-9 3.2.3串口設(shè)置界面類CconfigDlg-10 3.2.4發(fā)送數(shù)據(jù)-10 3.2.5接收數(shù)據(jù)-10 3.3 數(shù)據(jù)處理功能-10 3.3.1 具體說明-10 3.3.2 數(shù)據(jù)處理-11 3.3.3實(shí)現(xiàn)函數(shù)-11 3.3.4 數(shù)據(jù)采集和處理周期-11 3.4 坐標(biāo)標(biāo)定-12 3.4.1坐標(biāo)系的繪制-12 3.4.2數(shù)據(jù)標(biāo)定-12 3.4.3最終效果-12 第4章 雙目視覺的探索和進(jìn)展-19 4.1 雙目視覺系統(tǒng)工作原理-19 4.2 圖像獲取-20 4.3 攝像機(jī)的標(biāo)定-20 4.4 圖像處理-21 4.4.1 灰度并二值化流程-22 4.4.2 挖空流程-22 4.5 特征點(diǎn)提取-23 4.6 立體匹配-24 4.7 深度恢復(fù)-24 第5章 激光測距與雙目視覺對(duì)工作環(huán)境的三維重建構(gòu)想-27 5.1激光測距與雙目視覺完成三維場景重構(gòu)的比較-27 5.1.1基于激光測距的三維場景重構(gòu)-27 5.1.2基于雙目視覺的三維場景重構(gòu)-27 5.1.3激光測距與雙目視覺對(duì)三維場景重構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)-27 5.2基于激光測距與雙目視覺的三維場景重構(gòu)-28 第6章 結(jié)論與展望-31 6.1結(jié)論-31 6.2不足之處及未來展望-31 參考文獻(xiàn)-33 致 謝-35 |
