基于復(fù)眼結(jié)構(gòu)的大視場(chǎng)定位技術(shù)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、當(dāng)前，不管是機(jī)器人導(dǎo)航，還是物體三維重建，都會(huì)涉及到目標(biāo)點(diǎn)三維定位的問(wèn)題。目標(biāo)的精確三維定位具有重要的意義，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)視覺(jué)檢測(cè)、機(jī)器人蔽障等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)“為機(jī)器裝上眼睛”的目的。同時(shí)在計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展過(guò)程中，人們對(duì)機(jī)器探測(cè)視場(chǎng)角范圍的要求不斷提高，大視場(chǎng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)探測(cè)系統(tǒng)成為人們的研究方向，但該領(lǐng)域的研究成果目前仍舊較少。
　　本文通過(guò)分析昆蟲(chóng)復(fù)眼結(jié)構(gòu)中子眼曲面排布以獲得不同視角圖像的特點(diǎn)，結(jié)合大視場(chǎng)目標(biāo)定位的功能需求，設(shè)計(jì)

2、并制備了復(fù)眼型多通道圖像采集系統(tǒng)、編寫(xiě)了拍攝控制軟件，研究大視場(chǎng)圖像拼接算法及多目三維定位算法，實(shí)現(xiàn)了大視場(chǎng)圖像生成及目標(biāo)三維坐標(biāo)探測(cè)。其主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　通過(guò)研究不同的多通道圖像采集控制系統(tǒng)方案，確立了本文采用的以Altera的NIOS軟核FPGA系統(tǒng)為主體的設(shè)計(jì)方案，其中對(duì)對(duì)時(shí)序要求較高的部分采用硬件邏輯實(shí)現(xiàn)，對(duì)操作靈活性要求較高或?qū)r(shí)序要求不高的部分由NIOS軟核實(shí)現(xiàn)，該方案的優(yōu)點(diǎn)是PCB設(shè)計(jì)、工藝要求適中，軟硬

3、件復(fù)雜度適中，系統(tǒng)可控性較好，風(fēng)險(xiǎn)較低;
　　在少量生產(chǎn)時(shí)，成本和硬件的體積功耗有較好的平衡。
　　根據(jù)上述方案，制備了多通道圖像同步采集控制系統(tǒng)并開(kāi)發(fā)了PC端用戶(hù)控制軟件。通過(guò)分析子眼視場(chǎng)角與總視場(chǎng)角之間的關(guān)系，結(jié)合多目視覺(jué)定位對(duì)子眼排布方式的要求，研究了包含多個(gè)子眼的可實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)探測(cè)的人工復(fù)眼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。最后確立的視場(chǎng)排布方式包含三層機(jī)構(gòu)，分別排布1、6、12個(gè)子眼鏡頭，共19只子眼，可以實(shí)現(xiàn)的視場(chǎng)角接近120°。<

4、br>　　對(duì)大視場(chǎng)目標(biāo)定位探測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定方法進(jìn)行了研究，確定了使用張正友標(biāo)定法對(duì)本文系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定并進(jìn)行了系統(tǒng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，獲得了系統(tǒng)參數(shù)。分析子眼圖像與三維空間映射關(guān)系，研究圖像拼接算法，將二維圖像進(jìn)行裁剪并映射于三維立體空間，實(shí)現(xiàn)二維子眼圖像在三維空間的大視場(chǎng)拼接。分析子眼圖像坐標(biāo)、空間三維坐標(biāo)及系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系，建立空間點(diǎn)多目定位數(shù)學(xué)模型，并提出了多目視覺(jué)定位算法。最后，基于本文提出的算法進(jìn)行了9點(diǎn)坐標(biāo)定位實(shí)驗(yàn)、紙盒三維重建實(shí)驗(yàn)、200