面向機(jī)器人操作的三維物體檢測(cè)與位姿估計(jì).pdf

1、三維物體檢測(cè)與位姿估計(jì)可以使得機(jī)器人自主地進(jìn)行物體搬運(yùn)、工件裝配等任務(wù)，因此在機(jī)器人領(lǐng)域具有非常重要的意義。然而，隨著機(jī)器人逐漸被部署到非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中，背景雜亂、物體堆疊等場(chǎng)景仍然對(duì)現(xiàn)存的三維物體檢測(cè)與定位算法構(gòu)成挑戰(zhàn)。本文以彩色圖像和深度圖像作為傳感信息來(lái)源，研究不規(guī)則環(huán)境下的三維物體檢測(cè)、位姿計(jì)算及物體抓取。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　1）針對(duì)模板匹配算法的重復(fù)識(shí)別、高誤識(shí)別率的特點(diǎn)，提出了一種模板聚類算法，實(shí)現(xiàn)算

2、法同時(shí)識(shí)別多個(gè)物體的功能。本文利用匹配模板的空間位置，對(duì)模板圖像進(jìn)行聚類，同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)，對(duì)聚類所包含的模板圖像和對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景圖像進(jìn)行評(píng)估，最后利用非極大值抑制算法去除重復(fù)識(shí)別結(jié)果，以及根據(jù)聚類的大小剔除誤識(shí)別結(jié)果。
　　2）在實(shí)現(xiàn)物體檢測(cè)的基礎(chǔ)上，提出了一種位姿估計(jì)的算法。本文根據(jù)模板的訓(xùn)練位姿來(lái)計(jì)算物體的初始位姿。在位姿修正階段，本文基于迭代最近點(diǎn)算法，通過(guò)動(dòng)態(tài)改變距離閾值實(shí)現(xiàn)由粗到細(xì)的點(diǎn)云配準(zhǔn)，得到物體的六自由度位姿。

3、為了驗(yàn)證所得檢測(cè)結(jié)果和物體位姿的正確性，本文提出了一種假設(shè)驗(yàn)證算法，用于描述模型點(diǎn)云和場(chǎng)景點(diǎn)云的重合程度。
　　3）設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自動(dòng)化手眼標(biāo)定系統(tǒng)。使用者只需要把標(biāo)定板放置在機(jī)器人的工作空間內(nèi)，輸入一個(gè)期望采集的位姿數(shù)量，該系統(tǒng)便自動(dòng)控制機(jī)器人運(yùn)到多個(gè)位姿下，保存多組機(jī)器人位姿和標(biāo)定板位姿，最終完成手眼標(biāo)定結(jié)果計(jì)算。
　　4）面向吸附類末端執(zhí)行器，提出了一種不依賴于物體模型的機(jī)器人抓取位姿生成的算法。該算法利用區(qū)域生長(zhǎng)法