機(jī)器人視覺實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及其算法設(shè)計(jì).pdf

1、雙目體視具有廣闊的應(yīng)用前景，隨著光學(xué)、電子學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，不斷進(jìn)步，逐漸實(shí)用化，雙目體視將被應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中的各個(gè)領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代初，Marr視覺計(jì)算理論的提出，使計(jì)算機(jī)視覺研究有了一個(gè)比較明確的體系，對(duì)計(jì)算機(jī)視覺的研究產(chǎn)生了有力的推動(dòng)作用。然而機(jī)器視覺中仍然存在其瓶頸問題，那就是在左右圖像中發(fā)現(xiàn)與同一空間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成像點(diǎn)對(duì)，即所謂的對(duì)應(yīng)性問題。本文對(duì)使用激光源作為圖像匹配特征的雙目立體視覺算法展開了研究與探索。

2、本文首先在分析了機(jī)器視覺的研究背景以及雙目視覺的仿生機(jī)理基礎(chǔ)上，探討了雙目立體視覺原理。分析了四自由度視覺模型中各個(gè)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，四自由度視覺機(jī)構(gòu)中，每個(gè)自由度都可以獨(dú)立控制，因此推導(dǎo)了從攝像機(jī)坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在上述討論的基礎(chǔ)上，給出了由同一點(diǎn)在不同圖像中的坐標(biāo)得到空間點(diǎn)坐標(biāo)的定位算法；在攝像機(jī)標(biāo)定時(shí)，討論了采用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定的方法。 對(duì)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了初步的探討。分析了四自由度雙目立體

3、視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，探討視覺機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)四自由度雙目視覺系統(tǒng)模型，采用拉格朗日功能平衡法，對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，建立了該機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真，分析了該機(jī)構(gòu)從運(yùn)動(dòng)時(shí)的時(shí)間響應(yīng)特性，并為電動(dòng)機(jī)的選擇提供了理論依據(jù)。 課題研究中采用激光源作為匹配特征以簡(jiǎn)化過程，減少計(jì)算量，本文對(duì)這一方法進(jìn)行了討論。分析了激光點(diǎn)圖像的特點(diǎn)，在激光點(diǎn)圖像中，激光點(diǎn)像素灰度值明顯高于背景灰度值，但是激光像素所占比

4、例很小，討論了如何有效利用激光像素的高亮特點(diǎn)進(jìn)行特征匹配的方法。討論了激光點(diǎn)圖像分割時(shí)確定閾值的方法、干擾像素排除方法、激光點(diǎn)中心位置的求取方法等。 為了標(biāo)定攝像機(jī)參數(shù)及檢驗(yàn)本機(jī)構(gòu)的定位精度，本文進(jìn)行了空間點(diǎn)的定位實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中采用平面打印標(biāo)靶，利用已有設(shè)備三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x獲得目標(biāo)物體的空間點(diǎn)坐標(biāo)值，對(duì)待標(biāo)定的攝像機(jī)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并將標(biāo)定值和目標(biāo)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)代入視覺算法模型得到計(jì)算坐標(biāo)值，將計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析了造