基于雙目攝像機(jī)的RoboCup家庭機(jī)器人地圖生成系統(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)器人的自定位與自建地圖系統(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)立了家庭機(jī)器人組(RoboCup@Home)競(jìng)賽。本文對(duì)RoboCup@Home賽制下家庭機(jī)器人的地圖生成算法進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了一種基于雙目攝像機(jī)的尺度障礙物柵格地圖生成系統(tǒng)。
　　 首先，本文完成了構(gòu)架本系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作：雙目攝像機(jī)的標(biāo)定與立體

2、匹配。在攝像機(jī)標(biāo)定部分，本文結(jié)合Zhang標(biāo)定算法和Heikkila攝像機(jī)標(biāo)定模型，并考慮了畸變和傾斜角的影響，完成了家庭機(jī)器人所搭載的雙目攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、畸變參數(shù)的標(biāo)定工作。在立體匹配部分，本文基于WTA算法，額外考慮了四種改進(jìn)措施加以約束，使得改進(jìn)的WTA立體匹配算法具有較高的匹配精度，減少誤匹配和假目標(biāo)，獲得可靠的視差圖像。
　　 其次，本文提出了PS-ROI算法，并設(shè)計(jì)了一種基于雙目攝像機(jī)的尺度障礙物柵格地圖生

3、成系統(tǒng)。給出了算法整體框架與各個(gè)模塊的理論基礎(chǔ)，包括平面分割、地表噪聲消除、確定平面分割范圍、視差圖像上ROI操作、最大值濾波與局部障礙物地圖構(gòu)建。
　　 最后，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了PS-ROI算法，在具有障礙物的環(huán)境中進(jìn)行地圖構(gòu)建，進(jìn)行了空間距離幾何分析，障礙物坐標(biāo)與實(shí)際值進(jìn)行了對(duì)照，并給出了整體算法的偽代碼實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化方法。在自行開(kāi)發(fā)的搭載Bumblebee2雙目攝像機(jī)的家庭機(jī)器人上進(jìn)行了雙目攝像機(jī)的標(biāo)定與立體匹配，并實(shí)現(xiàn)了地圖