基于双目视觉的机器人环境建模技术研究_毕业设计论文.docVIP

基于双目视觉的机器人环境建模技术研究 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 绪论 h 1 2 选题依据 h 2 2.1 课题研究目的 h 2 2.2课题研究意义 h 2 2.3国内外研究动态 h 3 2.3.1国外研究动态 h 3 2.3.2国内研究动态 h 5 2.4 目前存在的问题 h 6 3 课题研究拟采用方法和手段 h 7 3.1立体视觉技术综述 h 7 3.2 图像获取 h 7 3.3图像预处理 h 7 3.4特征提取 h 8 3.4.1基于灰度特征提取 h 8 3.4.2统计方法的目标特征提取 h 9 3.4.3基于彩色图像目标特征提取 h 9 3.4.4合成颜色信息的目标特征提取 h 9 3.5 摄像机标定 h 9 3.5立体匹配 h 12 3.5.1匹配准则 h 12 3.5.2匹配算法 h 13 3.6 环境建模 h 14 3.6.1栅格地图模型 h 15 3.6.2几何地图模型 h 15 3.6.3拓扑模型 h 16 3.7环境特征识别 h 16 3.8 环境建模与定位 h 17 4实验条件，研究过程中可能遇到的困难和问题 h 19 4.1 实验条件 h 19 4.2 可能遇到的困难和问题 h 19 5 论文工作和经费的估计 h 20 6 论文工作计划 h 21 参考文献 h 22  1 绪论 视觉导航技术成为移动机器人的关键技术之一。它的主要功能包括对各种道路场景进行识别和理解、障碍物的快速识别和检测，从而确定移动机器人的可行区域。 随着机器人技术和信息技术的结合，视觉传感器因为信息量大、应用范围广，所以在智能机器人的研究中占用很重要的位置。但是视觉传感器的不确定性给机器人的实时环境感知和定位问题带来了巨大的挑战，直接影响到机器人导航的效果。所以探索适合于在家庭动态环境下应用的服务机器人立体视觉障碍物检测技术，以解决目前国内在动态非结构环境下的家用服务机器人的实时环境建模和导航技术中存在的问题和不足显得非常必要。这对于打破国外发达国家在智能服务机器人领域的相关技术封锁，提高我国智能服务机器人的技术水平，促进我国智能机器人产业的发展，满足我国对未来多种类的高性能智能服务机器人需求具有重要的战略意义[1]。 视觉传感器在移动机器人导航，障碍物识别中的应用越来越受人们重视，一方面由于计算机图像处理能力和计算机相应技术的发展，加之视觉系统具有信号探测范围宽、目标信息完整、获得环境信息的速度快等优势;另一方面由于激光雷达和超声的原理都是通过主动发射脉冲和接受反射脉冲来测距的，多个机器人一起工作时相互之间可能产生干扰，同时它们对一些吸收性或者透明性强的障碍物无法很好的识别。 利用摄像机所拍摄的图像信息划分出机器人行进道路上的可行区域和障碍物区域，并得到障碍物的位置信息，提供给机器人导航的避障控制系统。本课题基于新松公司的服务机器人项目研究。完成环境建模和自定位工作。  2 选题依据 2.1 课题研究目的 自主式移动机器人要做到无人干预的情况下实现有目的的移动和完成相应任务，就需要各种传感器来感知周围的环境，从而完成任务和实现导航。本课题研究的是基于双目立体视觉的障碍物检测系统。根据周围环境信息，快速检测障碍物是移动机器人视觉导航的关键技术之一[1~2]。应用立体视觉进行导航的自主机器人车利用多个(一般两个)摄像机获得场景的二维图像信息，通过立体视觉算法，确定自主机器人车所在位置的三维路况信息，从而起到导航作用。 2.2课题研究意义 近年来随着传感器等领域的技术进步，智能机器人系统开始应用在服务行业中, 开辟了机器人自主服务的新领域。以往服务机器人的研究和开发主要在大学和研究所中进行，如今越来越受到企业界和商业界的重视。 室内服务机器人的出现主要原因有：一是人们想摆脱令人烦恼枯燥的重复性工作，如家务劳动、照料病人等等；二是电器设备成本的下降。由服务机器人代替人完成家务劳动, 是一项有良好应用前景的高技术行业[2~3]。 机器人要在某一环境中自主运动，一个基本问题就是确定自身及周围物体在环境中的障碍物。障碍物检测技术在机器人的实际应用中是必不可少的，是实现运动和其他任务的基础，并且有较强的工程背景，涉及较多的领域，是一个具有重要研究价值的课题。 基于视觉的室内移动机器人室内障碍物检测将随着各种室内服务机器人的发展而不断发展，代表了国际自主移动机器人技术的发展方向[25]。 双目视觉系统能够获得场景的景深和三维信息。对于基于主动视觉的移动机器人来说，双目视觉系统对目标物体位置的确定比单目视觉系统要容易的多，尤