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

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

2、維坐標。 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)勢充分結(jié)合，而且使前一匹配結(jié)果不會對后續(xù)匹配的精度產(chǎn)生制約。算法提取多個尺度下的特征點，使兩種匹配約束在多個分辨率上迭代進行，通過“由粗及精”的方式獲得可靠的稠密視差圖。 在目標識別部分，本文采用魯棒性很強的SIFT局部特征算子作為目標物體的特征，并且創(chuàng)新地將特征點的3D坐標信息與SIFT向量進行聯(lián)合，提高了識別算法

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