| 【中文题名】 | 移动机器人双目视觉的三维重构 |
| 【英文题名】 | Mobile Robot Binocular Vision and Three-Dimensional Revaluation |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 双目视觉,摄像机标定,立体匹配,三维重建,, |
| 【英关键词】 | binocular vision,camera calibration,stereo matching,three dimension rebulid, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 |
随着视觉技术与机器人技术的发展，人们利用摄像机模拟人眼，作为机器人与外界联系的窗口，获取三维世界景物的形态、姿态、运动和深度信息，并将所得到的数据传递给机器人大脑(计算机)，通过计算机的信息处理与筛选，选择合适的信息对机器人下一步行动进行指示。
本论文是基于移动机器人双目视觉的三维重构研究。双目立体视觉是从两个角度观察同一个景物，以获取在不同视角下的感知图像，通过成像几何原理计算图像像素之间的位置偏差(视差)来获取景物的三维信息。
双目立体视觉技术的实现可分为图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配和三维重建几个部分，论文正是按照这一顺序构造了完整的机器人双目立体测量系统。在摄像机参数标定中，在分析几种典型摄像机标定方法的基础上，采用张正友的基于平面标定模板的摄像机标定方法。立体匹配是寻找同一目标点在两幅图像中的成像位置，匹配特征的选取、匹配准则的确定、匹配算法的实现是立体匹配的三个重要步骤。目标定位通过双目视觉模型分析，利用空间几何关系，提出了目标点的三维坐标计算表达式，最后生成可视化深度信息，通过OpenGL恢复出景物的空间信息。
论文利用MATLAB，VC++，Open... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-16 |
|
1.1 引言 |
10-11 |
|
1.2 双目视觉的研究现状 |
11-14 |
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1.2.1 国外研究动态 |
11-12 |
|
1.2.2 国内研究动态 |
12-13 |
|
1.2.3 双目视觉的发展方向 |
13-14 |
|
1.3 论文的选题依据 |
14 |
|
1.4 论文的结构安排 |
14-16 |
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第2章 双目立体视觉系统的标定方法与实现 |
16-32 |
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2.1 双目立体视觉原理 |
16-17 |
|
2.2 摄像机成像模型 |
17-23 |
|
2.2.1 成像模型的坐标系模型 |
18-20 |
|
2.2.2 成像关系推导 |
20-23 |
|
2.3 摄像机标定 |
23-26 |
|
2.3.1 摄像机标定概述 |
23-25 |
|
2.3.2 摄像机内外参数 |
25-26 |
|
2.4 实验方法与结论 |
26-31 |
|
2.4.1 实验的硬件环境 |
26-28 |
|
2.4.2 实验的软件环境 |
28-29 |
|
2.4.3 实验数据处理与结果 |
29-31 |
|
2.5 本章小结 |
31-32 |
|
第3章 基于双目的目标定位方法研究 |
32-44 |
|
3.1 双目视觉模型定位原理 |
32-36 |
|
3.1.1 平行放置的双目视觉模型 |
32-34 |
|
3.1.2 非平行放置的双目视觉模型 |
34-36 |
|
3.2 基本矩阵和本质矩阵的建立 |
36-42 |
|
3.2.1 基本矩阵和本质矩阵的概念 |
36-41 |
|
3.2.2 自估计运动 |
41-42 |
|
3.3 极线几何约束与校正 |
42-43 |
|
3.3.1 外极线约束 |
42 |
|
3.3.2 极线几何校正 |
42-43 |
|
3.4 本章小结 |
43-44 |
|
第4章 双目立体匹配 |
44-60 |
|
4.1 图像的预处理 |
44-46 |
|
4.2 图像的特征提取 |
46-49 |
|
4.2.1 边缘检测 |
46-49 |
|
4.3 立体匹配 |
49-56 |
|
4.3.1 对应点的匹配约束 |
50-51 |
|
4.3.2 基于区域的立体匹配 |
51-53 |
|
4.3.3 基于特征的立体匹配 |
53 |
|
4.3.4 基于相位的立体匹配 |
53-54 |
|
4.3.5 基于边缘特征约束的区域立体匹配 |
54-56 |
|
4.4 实验方法和结论 |
56-59 |
|
4.4.1 数字图像的基本概念 |
56-58 |
|
4.4.2 实验结论 |
58-59 |
|
4.5 本章小结 |
59-60 |
|
第5章 三维重建 |
60-66 |
|
5.1 空间特征点重建 |
60-62 |
|
5.2 深度图表示 |
62-63 |
|
5.3 基于 OpenGL的三维重建 |
63-65 |
|
5.4 本章小结 |
65-66 |
|
第6章 机械系统设计与仿真 |
66-73 |
|
6.1 机器人的机械结构设计 |
66-70 |
|
6.1.1 机械设计考虑要素 |
66-69 |
|
6.1.2 设计效果图 |
69-70 |
|
6.2 动画演示仿真 |
70-72 |
|
6.3 本章小结 |
72-73 |
|
结论 |
73-75 |
|
(1)摄像机标定 |
73 |
|
(2)立体匹配是双目视觉研究的重点 |
73 |
|
(3)空间三维信息的获取与深度定位 |
73 |
|
(4)基于openGL的重建技术研究 |
73 |
|
(5)机器人机械系统设计 |
73-75 |
|
参考文献 |
75-78 |
|
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
78-79 |
|
致谢 |
79 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384693 |
