基于點(diǎn)特征的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)視覺(jué)定位方法研究.pdf

1、從上世紀(jì)60年代機(jī)器人發(fā)明以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，機(jī)器人越來(lái)越多的應(yīng)用在人們的日常生活中。隨著硬件設(shè)備技術(shù)，機(jī)器視覺(jué)軟件開(kāi)發(fā)，圖像處理技術(shù)，處理器運(yùn)行速度，控制算法理論等技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人視覺(jué)定位技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。同時(shí)這也是機(jī)器人研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。雖然國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者提出了新理念、新方法來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人視覺(jué)定位，不可否認(rèn)的是，當(dāng)今機(jī)器人視覺(jué)定位研究中，仍然有許多問(wèn)題亟待解決。本文根據(jù)機(jī)器人視覺(jué)定位方法面臨的問(wèn)題

2、，提出了相應(yīng)的解決辦法。本文所需做的具體工作如下：
　　(1)對(duì)現(xiàn)有的基于點(diǎn)特征的視覺(jué)定位方法做了梳理，分類介紹了基于點(diǎn)特征定位方法的理論基礎(chǔ)和研究現(xiàn)狀。研究現(xiàn)狀包括：特征點(diǎn)數(shù)不同時(shí)，對(duì)定位結(jié)果的影響；總結(jié)了迭代算法在基于點(diǎn)特征定位在結(jié)果優(yōu)化中的重要作用。
　　(2)在攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)為五參數(shù)模型的前提下，第三章設(shè)計(jì)了機(jī)器人視覺(jué)定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。與原模型中使用四參數(shù)模型不同的是，五參數(shù)模型考慮攝像機(jī)在橫縱兩個(gè)方向上方法系數(shù)的耦

3、合作用，在模型建立后與原模型在一些計(jì)算細(xì)節(jié)上存在不同。對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，為第四章中設(shè)計(jì)云臺(tái)控制器做好準(zhǔn)備。
　　(3)根據(jù)第三章中對(duì)圖像雅可比矩陣的分析，第四章中設(shè)計(jì)了一種針對(duì)二自由度云臺(tái)的控制器。控制器的作用就是實(shí)時(shí)調(diào)整云臺(tái)俯仰角與偏航角保證攝像機(jī)光軸始終對(duì)準(zhǔn)參考目標(biāo)，圖像中的特征信息都保證出現(xiàn)在攝像機(jī)鏡頭中。隨后通過(guò)對(duì)該控制器的穩(wěn)定性分析，該控制算法可以保證系統(tǒng)收斂，這樣就解決了視野約束問(wèn)題。
　　(4)在第五

4、章中對(duì)傳統(tǒng)基于四個(gè)特征點(diǎn)的視覺(jué)定位方法做了改進(jìn)，改進(jìn)的算法中，攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)同樣使用五參數(shù)模型。基于四個(gè)特征點(diǎn)的視覺(jué)定位方法求解結(jié)果是攝像機(jī)對(duì)于世界坐標(biāo)系的外參數(shù)，這個(gè)外參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。該方法求得位姿結(jié)果精度不高，將這個(gè)結(jié)果作為遞推最小二乘法的初值，通過(guò)遞推優(yōu)化定位結(jié)果，提高定位精度。以上求得的是攝像機(jī)外參數(shù)，利用已知的攝像機(jī)與機(jī)器人的平移外參數(shù)，云臺(tái)反饋的角度信息，求得機(jī)器人位姿信息。
　　(5)第六章研究了四旋翼飛行