基于雙目攝像機(jī)的RoboCup家庭組機(jī)器人立體視覺系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái)，機(jī)器人在家庭環(huán)境中的應(yīng)用已經(jīng)成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)之一。其中，機(jī)器人的智能視覺系統(tǒng)是一個(gè)非常關(guān)鍵且困難的部分。主辦機(jī)器人世界杯賽的國(guó)際協(xié)會(huì)性組織--RoboCup于2006年設(shè)立了家庭組機(jī)器人競(jìng)賽。本文對(duì)RoboCup賽制下的家庭組機(jī)器人的視覺系統(tǒng)進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)了一種基于雙目攝像機(jī)的立體視覺系統(tǒng)，為機(jī)器人提供豐富的場(chǎng)景信息。該系統(tǒng)提供的信息包括：機(jī)器人周圍環(huán)境的3D信息，目標(biāo)物體在機(jī)器人坐標(biāo)系下的位置，以及機(jī)器人在全局坐標(biāo)系下的二

2、維坐標(biāo)。 本文提出了一種新型的基于區(qū)域匹配和特征匹配雙向約束的立體匹配算法。該算法將區(qū)域匹配與特征匹配的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，而且使前一匹配結(jié)果不會(huì)對(duì)后續(xù)匹配的精度產(chǎn)生制約。算法提取多個(gè)尺度下的特征點(diǎn)，使兩種匹配約束在多個(gè)分辨率上迭代進(jìn)行，通過(guò)“由粗及精”的方式獲得可靠的稠密視差圖。 在目標(biāo)識(shí)別部分，本文采用魯棒性很強(qiáng)的SIFT局部特征算子作為目標(biāo)物體的特征，并且創(chuàng)新地將特征點(diǎn)的3D坐標(biāo)信息與SIFT向量進(jìn)行聯(lián)合，提高了識(shí)別算法

3、的效率和可靠性。首先，在機(jī)器人離線狀態(tài)下建立起室內(nèi)待識(shí)別目標(biāo)的SIFT特征模型。該模型采用多角度建模的方式，使得識(shí)別算法可以在仿射角度很大的情況下順利運(yùn)行。其次，機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中，利用這些特征模型與獲得的即時(shí)圖像進(jìn)行匹配，計(jì)算出目標(biāo)物體在機(jī)器人坐標(biāo)系下的相對(duì)位置。最后，結(jié)合已知地圖和電子羅盤信息，計(jì)算出機(jī)器人在全局坐標(biāo)系下的位置。 本文的立體匹配算法和目標(biāo)識(shí)別算法在仿真條件和實(shí)際環(huán)境下都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。證明了它們可以在各種室內(nèi)環(huán)境