地面智能機(jī)器人視覺導(dǎo)航中的若干問題研究.pdf

1、本文建立了一個(gè)室外自然環(huán)境下的地面智能機(jī)器人視覺仿真系統(tǒng)，通過設(shè)定OpenGL 中基于針孔攝像機(jī)模型視錐的各項(xiàng)參數(shù)、截取并保存屏幕象素來實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)仿真；利用射線跟蹤的方法進(jìn)行激光雷達(dá)的仿真；通過提取地形數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行立體視覺的仿真。該仿真系統(tǒng)能夠比較真實(shí)的反映移動(dòng)機(jī)器人在行進(jìn)過程中的視覺傳感器數(shù)據(jù)獲取情況，利用該系統(tǒng)可以很好的為后期模塊提供仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 針對(duì)城市環(huán)境下樓梯的特征，提出了一種快速、穩(wěn)定的樓梯跟蹤算法，利用標(biāo)定得到

2、的參數(shù)進(jìn)行圖像的畸變校正，通過邊緣檢測后的圖像消除非樓梯邊緣信息，使用快速有效的方法擬合所有的樓梯邊緣信息，并通過建立機(jī)器人爬樓梯的三維視覺模型方法來計(jì)算機(jī)器人的偏移角，最后給出一種控制策略。 針對(duì)攝像機(jī)中的畸變問題，提出了一種基于直線特征的圖像畸變校正方法，并利用校正后的圖像進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定。畸變校正方法提取多幅圖像中多組不同方向的平行直線，并對(duì)其利用非線性最小二乘方法進(jìn)行優(yōu)化以得到最優(yōu)的畸變參數(shù)，在優(yōu)化過程中，采用多步漸進(jìn)的策

3、略，該方法不需要已知三維世界坐標(biāo)，易于實(shí)現(xiàn)，可以在機(jī)器人行進(jìn)過程中自動(dòng)進(jìn)行；在攝像機(jī)標(biāo)定過程中，首先利用校正后的圖像進(jìn)行角點(diǎn)的檢測，并提出了一種將其與現(xiàn)實(shí)場景空間點(diǎn)自動(dòng)對(duì)應(yīng)起來的策略。 動(dòng)態(tài)規(guī)劃是立體匹配中常用的算法，針對(duì)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法生成的視差圖中視差不連續(xù)處的誤匹配問題，提出了一種利用左右一致性約束來消除這些誤匹配點(diǎn)的算法DP+LRC，并使用一種快速的算法重新填充這些誤匹配點(diǎn)；由于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法中存在著同一掃描線中誤匹配點(diǎn)擴(kuò)張導(dǎo)

4、致明顯條紋的問題，以及不同掃描線之間不夠平滑的問題，提出了基于地面控制點(diǎn)的迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法GCP+IDP，可以很好地消除上面兩個(gè)問題。 基于全局能量最小化的算法是當(dāng)前立體匹配算法中效果最好的一類，提出了一種基于分割的兩步算法Seg+GA，首先將圖像分割成同視差的小區(qū)域，然后填充部分區(qū)域，最后剩余區(qū)域使用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，得到稠密視差圖；提出了一種基于顏色空間距離的置信度傳播立體匹配算法CSD+BP，算法中利用了彩色圖像的顏色與空