基于雙目視覺的六足機(jī)器人地形重建及場(chǎng)景識(shí)別.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TP242.6學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：681.5密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文士學(xué)位論文基于雙目視覺的六足機(jī)器人地形重建及場(chǎng)景識(shí)別碩士研究生：周瑜導(dǎo)師：趙杰教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：機(jī)械工程所在單位：機(jī)電工程學(xué)院答辯日期：2016年6月29日哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文I摘要在六足機(jī)器人任務(wù)執(zhí)行過程中，研究如何提高其地形場(chǎng)景信息的感知及識(shí)別能力是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。機(jī)器人地形場(chǎng)景信息獲取的方式有很多，其中憑借

2、著獲取信息量大、高效率等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用的雙目立體視覺方式，不僅能夠獲取到場(chǎng)景的二維圖像信息，而且可以通過立體匹配技術(shù)恢復(fù)出場(chǎng)景的三維信息，是六足機(jī)器人地形三維重建與場(chǎng)景識(shí)別的理想方式。在基于雙目視覺的六足機(jī)器人地形三維重建中，針對(duì)立體匹配精度與速度相互制約的問題，研究能使二者同時(shí)滿足應(yīng)用需求的立體匹配優(yōu)化算法是課題研究的重中之重。因此在雙目系統(tǒng)標(biāo)定與極線校正的前提下，引入了基于支撐點(diǎn)鄰域擴(kuò)展的立體匹配算法策略，在保證匹配精確度的同時(shí)

3、加快了全局最優(yōu)視差值求解速度，實(shí)現(xiàn)了地形場(chǎng)景視差圖的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取。通過視差圖能夠恢復(fù)出地形表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，但由于點(diǎn)云數(shù)量巨大很難處理，因此結(jié)合兩種主流算法的優(yōu)勢(shì)提出了基于八叉樹拓?fù)潢P(guān)系的曲率精簡(jiǎn)法，在保證精度的同時(shí)兼顧了速度與簡(jiǎn)度。為了實(shí)現(xiàn)地形表面精細(xì)建模以指導(dǎo)六足機(jī)器人落足點(diǎn)選取，在改進(jìn)組合兩種常用三角剖分算法的基礎(chǔ)上，提出了基于2DDelaunay投影的邊界點(diǎn)生長(zhǎng)法，在保證重建質(zhì)量的同時(shí)提高了效率。針對(duì)不同特點(diǎn)的任務(wù)執(zhí)行場(chǎng)景，六

4、足機(jī)器人一般要采用不同的運(yùn)動(dòng)策略。由于傳統(tǒng)的場(chǎng)景識(shí)別方法無法保存經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，因此在深入研究深度學(xué)習(xí)原理及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于CNN深度學(xué)習(xí)模型的場(chǎng)景識(shí)別方法，通過場(chǎng)景圖像的訓(xùn)練使六足機(jī)器人獲得了類似于人類思維的經(jīng)驗(yàn)記憶場(chǎng)景識(shí)別能力。為了驗(yàn)證在基于雙目視覺的六足機(jī)器人地形重建與場(chǎng)景識(shí)別中所提算法的有效性與可行性，分別對(duì)雙目視覺立體匹配、地形表面三維點(diǎn)云精簡(jiǎn)與三角網(wǎng)格化重建、深度學(xué)習(xí)場(chǎng)景識(shí)別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了各研究階段所提算法在速