基于視覺的移動(dòng)機(jī)器人三維場(chǎng)景感知技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人三維場(chǎng)景感知是近年來機(jī)器人研究領(lǐng)域熱點(diǎn)，是機(jī)器人在未知環(huán)境下自主導(dǎo)航及執(zhí)行任務(wù)的基礎(chǔ)。本文主要針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人基于視覺信息進(jìn)行三維場(chǎng)景感知的技術(shù)展開研究。移動(dòng)機(jī)器人三維場(chǎng)景感知包含三個(gè)方面：三維場(chǎng)景幾何結(jié)構(gòu)感知，移動(dòng)機(jī)器人位姿感知和場(chǎng)景目標(biāo)感知。具體地，本文主要依賴視覺傳感數(shù)據(jù)，從基于雙目立體視覺的快速深度圖計(jì)算、移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)姿態(tài)估計(jì)、三維模型重構(gòu)和三維目標(biāo)識(shí)別4個(gè)方面結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用開展了理論和應(yīng)用研究。
　　深度圖計(jì)

2、算方面，設(shè)計(jì)了一種基于Sobe l濾波響應(yīng)的低階特征描述算子，匹配左右圖像，將能夠穩(wěn)定匹配的點(diǎn)及它們的視差值作為支撐點(diǎn)集，把整個(gè)圖像平面分割成不同的三角平面，根據(jù)每個(gè)三角平面頂點(diǎn)已知的視差及區(qū)域內(nèi)視差值的先驗(yàn)分布函數(shù)，估計(jì)出三角平面內(nèi)的其他像素點(diǎn)的視差值。算法結(jié)合GPU并行計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)了快速稠密的場(chǎng)景深度圖估計(jì)。
　　移動(dòng)機(jī)器人三維場(chǎng)景重構(gòu)方面，表面對(duì)齊采用了ICP算法，針對(duì)傳統(tǒng)ICP算法計(jì)算效率低和穩(wěn)定性差問題，本文應(yīng)用GPU

3、并行計(jì)算技術(shù)首先對(duì)場(chǎng)景表面數(shù)據(jù)進(jìn)行下采樣，得到多個(gè)尺度的表面信息，然后利用連續(xù)表面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)較小的特點(diǎn)，將表面間剛體變換矩陣的非線性優(yōu)化求解過程轉(zhuǎn)化成線性優(yōu)化。最后，本文采用移動(dòng)立方體算法從體積空間提取表面并建立稠密的網(wǎng)格化表面。
　　三維目標(biāo)識(shí)別方面，在獲取目標(biāo)物體的三維模型基礎(chǔ)之上，對(duì)目標(biāo)模型進(jìn)行三維空間均勻采樣，得到不同視角下模型的局部視圖。計(jì)算每個(gè)視圖的形狀索引圖及其SIFT特征作為局部特征描述，并建立模型特征庫。最后，