機器人視覺實驗平臺及其算法設(shè)計.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)以及計算機技術(shù)的發(fā)展，不斷進步，逐漸實用化，雙目體視將被應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中的各個領(lǐng)域。20世紀80年代初，Marr視覺計算理論的提出，使計算機視覺研究有了一個比較明確的體系，對計算機視覺的研究產(chǎn)生了有力的推動作用。然而機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)與同一空間點對應(yīng)的成像點對，即所謂的對應(yīng)性問題。本文對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器視覺的研究背景以及雙目視覺的仿生機理基礎(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坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，四自由度視覺機構(gòu)中，每個自由度都可以獨立控制，因此推導(dǎo)了從攝像機坐標系到世界坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在上述討論的基礎(chǔ)上，給出了由同一點在不同圖像中的坐標得到空間點坐標的定位算法；在攝像機標定時，討論了采用最小二乘法進行參數(shù)標定的方法。 對機構(gòu)的設(shè)計和動力學(xué)特性進行了初步的探討。分析了四自由度雙目立體

3、視覺系統(tǒng)的設(shè)計目的和結(jié)構(gòu)特點，探討視覺機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。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，對該機構(gòu)進行了動力學(xué)分析，建立了該機構(gòu)動力學(xué)模型，并對其進行了動力學(xué)仿真，分析了該機構(gòu)從運動時的時間響應(yīng)特性，并為電動機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化過程，減少計算量，本文對這一方法進行了討論。分析了激光點圖像的特點，在激光點圖像中，激光點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進行特征匹配的方法。討論了激光點圖像分割時確定閾值的方法、干擾像素排除方法、激光點中心位置的求取方法等。 為了標定攝像機參數(shù)及檢驗本機構(gòu)的定位精度，本文進行了空間點的定位實驗。實驗中采用平面打印標靶，利用已有設(shè)備三坐標測量儀獲得目標物體的空間點坐標值，對待標定的攝像機參數(shù)進行了計算，并將標定值和目標點的圖像坐標代入視覺算法模型得到計算坐標值，將計算所得的數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)進行比較，分析了造