面向移动机器人的单目视觉测量

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题名	面向移动机器人的单目视觉测量
作者	徐令仪
答辩日期	2017-04
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	曹志强
关键词	视觉定位位置估计视觉测量视觉控制单目视觉移动机器人
英文摘要	有效的环境感知是移动机器人领域研究的热点。单目视觉以其体积小、响应快、应用灵活等特点，已经成为移动机器人环境感知的重要手段，具有广阔的应用前景。本文针对面向移动机器人的单目视觉测量开展研究，基于先验知识建立视觉测量模型，提高了移动机器人视觉系统应用的方便性。论文的主要内容和创新点如下：首先，分析了视觉系统对移动机器人定位及测量的研究意义，从固定摄像头的平面视觉定位、PnP 视觉定位、以及机载摄像头的视觉定位三方面，梳理了基于单目视觉的视觉系统定位与测量的研究现状，并对论文内容和结构做了介绍。第二，面向主从式移动机器人系统，研究了基于视觉的跟随问题，其中主机器人后部贴有跟踪标识，从机器人通过CMOS 摄像头采集信息。给出了一种基于先验知识的特征点与特征线段的提取方法。设计了基于Faugeras 方法的单点位置测量方法，用于估计主机器人在从机器人坐标系下的相对位置。在此基础上，设计了逻辑控制器，实现了从机器人对主机器人的跟随控制。在基于图像的视觉伺服方面，以标识图像面积和图像面积变化率为输入，以电机输入电压占空比为输出，设计了模糊控制器，实现了从机器人对主机器人的纵向跟随控制。第三，研究了移动机器人单目视觉基于单幅图像信息的环境测量问题。建立了视觉测量模型，依据特征点对之间的垂直位置关系，实现了目标的高度测量。以办公室自然场景为例，采集办公室场景的图像并提取特征点，计算出地面上特征点的二维位置，然后利用特征点对之间的几何关系获得目标物体的高度信息。第四，利用天花板上的固定摄像机，提出了一种基于平面约束的机器人位姿测量方法。在移动机器人上配置跟踪标识符，通过对标识符的特征点提取与识别，结合测量模型，实现了对其视野内移动机器人位置和方向的测量。最后，对本文工作进行总结，并指出可以进一步开展的研究工作。
语种	中文
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/14816]
专题	毕业生_硕士学位论文
作者单位	中国科学院自动化研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	徐令仪. 面向移动机器人的单目视觉测量[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2017.