基于視差空間的自主車(chē)視覺(jué)導(dǎo)航.pdf

1、在地面移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，自主導(dǎo)航是一個(gè)熱點(diǎn)的研究課題。研究基于雙目立體視覺(jué)的自主車(chē)的導(dǎo)航技術(shù)，對(duì)于自主導(dǎo)航技術(shù)的推廣和普及具有非常重要的意義。如何更好的利用雙目立體視覺(jué)傳感器進(jìn)行環(huán)境感知和路徑規(guī)劃仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)，通過(guò)充分挖掘和利用雙目立體視覺(jué)所構(gòu)成的視差空間的特性，可以有效彌補(bǔ)立體視覺(jué)易受圖像噪聲、場(chǎng)景結(jié)構(gòu)等因素影響的缺陷，有助于推廣立體視覺(jué)在自主導(dǎo)航中的應(yīng)用。
　　本學(xué)位論文提出了一個(gè)全新的基于雙目立體視覺(jué)的自主車(chē)的導(dǎo)航框架

2、，直接在視差空間完成所有的環(huán)境感知和路徑規(guī)劃的任務(wù)。有效解決了立體視覺(jué)環(huán)境感知可靠性不高、效率較低的問(wèn)題，促進(jìn)了雙目立體視覺(jué)在自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用。本論文主要貢獻(xiàn)如下：
　　1.首次提出了:1）視差空間中的坡度模型。在視差空間中對(duì)三維場(chǎng)景的坡度進(jìn)行建模，發(fā)現(xiàn)以圖像中的列為單位分析得到的坡度是運(yùn)動(dòng)方向自適應(yīng)的，該坡度直接由視差空間中直線的截距所決定;2）視差空間中的運(yùn)動(dòng)模型。提出一種新的視差點(diǎn)坐標(biāo)形式，“視差歸一化的齊次像素”坐標(biāo)，

3、使剛體的運(yùn)動(dòng)模型在視差空間中具有線性的形式，從而可以直接在視差空間中更加高效的對(duì)相機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行估計(jì)。
　　2.基于視差空間中的運(yùn)動(dòng)模型，提出了視差點(diǎn)集合的線性最小二乘擬合和非線性最小二乘擬合兩個(gè)算法，直接在視差空間中高效求解最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。并結(jié)合隨機(jī)抽樣一致性、擴(kuò)展卡爾曼濾波器和局部的光束法平差實(shí)現(xiàn)了一個(gè)魯棒的基于視差空間的視覺(jué)里程計(jì)框架。確定運(yùn)動(dòng)參數(shù)之后，基于顏色一致性和可視性約束直接融合多幀連續(xù)的視差圖，構(gòu)建更加可靠完整的局部

4、地圖。
　　3.基于視差空間中的坡度模型，提出了一個(gè)全新的基于視差空間的V-截距障礙物分析方法。方法以坡度和高度作為障礙物代價(jià)衡量的兩種基本特征，首先基于索貝爾算子計(jì)算截距，再聚合高坡度區(qū)域并結(jié)合物體相對(duì)地面的高度綜合分析代價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)了直接在視差空間中高效、魯棒的分析并生成不同地形的代價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明V-截距方法檢測(cè)效果優(yōu)于經(jīng)典的v-disparity方法，適用于多種不同環(huán)境。
　　4.提出和實(shí)現(xiàn)了完整的基于視差空間的導(dǎo)航