基于雙目視覺的測距系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著國際上恐怖爆炸活動的日趨頻繁，世界各國越來越重視排爆機器人領域的研究，如何提高排爆機器人作業(yè)的成功率成了各國科技工作者的一個重要的課題。排爆機器人能否成功抓取爆炸物的首要任務是其能否準確定位爆炸物與排爆機器人或者爆炸物與手爪之間的距離，因此研究相關(guān)測距定位技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。針對排爆機器人特殊的作業(yè)環(huán)境，本文研究設計了基于雙目視覺技術(shù)的測距系統(tǒng)，來測量目標物的距離。
　　本系統(tǒng)主要利用人眼的立體成像機理，通過兩個攝像機模擬

2、人的雙眼采集圖像，并結(jié)合雙目立體視覺模型來計算目標物的距離，最后通過串口將結(jié)果傳送給主控制器指導排爆機器人作業(yè)。本文主要研究如下:
　　1、研究了雙目立體視覺技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，分析了雙目立體視覺的基本原理，詳細推導出雙目測距系統(tǒng)的數(shù)學模型，介紹了雙目測距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，主要由圖像采集、圖像預處理、相機標定、特征提取、立體匹配五個部分構(gòu)成，為下文系統(tǒng)設計奠定了理論基礎。
　　2、描述了相機標定中的三種參考坐標系及其相互之間的

3、關(guān)系，選擇了傳統(tǒng)的針孔模型作為相機標定的參考模型，并詳細分析了雙目測距系統(tǒng)中左右攝像機參數(shù)的計算方法。雙目立體視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵且最難的部分是特征提取及特征匹配技術(shù)，本文分析了SIFT和Harris兩種特征提取及匹配方法，通過距離信息排除錯誤的匹配點來提高匹配率，并在實際環(huán)境下對魔方進行角點檢測及匹配分析來比較兩種算法的優(yōu)缺點。
　　3、分析了嵌入式系統(tǒng)良好的發(fā)展趨勢，并建立了基于S3C2440的嵌入式硬件平臺，詳細介紹了系統(tǒng)的硬件

4、結(jié)構(gòu)，主要包括處理器、攝像頭、存儲管理、電源管理、LCD觸摸屏及UART接口部分。選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)來管理系統(tǒng)的軟件和硬件資源，采用Qt/Embedded圖形用戶界面進行人機交互設計，針對雙目視覺系統(tǒng)進行嵌入式Linux移植，并在Linux下開發(fā)應用程序，主要包括圖像采集設計、串口通信設計及雙目測距算法實現(xiàn)。
　　最后通過實驗驗證雙目測距系統(tǒng)的精度，實驗數(shù)據(jù)表明，本測距系統(tǒng)測量的結(jié)果基本達到預期的要求，工作穩(wěn)定、可靠，能