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基于双目立体视觉拟人机器人定位关键技术的研究

作者：刘红宁 Publish: 2007-11-12 Hits:-

【中文题名】

基于双目立体视觉拟人机器人定位关键技术的研究

【英文题名】

The Key Technologies Research of Humanoid Robot Localization Based on Binocular Stereo Vision

【学科专业】

机械制造及其自动化

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-11-12

【中关键词】

立体视觉,摄像机标定,立体匹配,三维重建,人物跟踪,

【英关键词】

stereo vision,camcorder calibration,stereo correspondence,three-dimensional reconstruction,human tracking,

【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>智能机器人

【论文摘要】

计算机视觉作为一个多学科交叉的领域,在理论研究和实际应用方面都取得了飞速的发展,尤其是近年来,图像科学的发展和计算机信号处理能力的增强,为计算机视觉的研究和应用提供了良好的条件。基于计算机视觉技术的机器人应用也越来越广泛,作为机器人重要的外部环境信息来源,计算机视觉系统在目标定位方面发挥着巨大作用。双目立体视觉作为计算机视觉中的一个重要分支,一直是计算机视觉研究的重点和热点之一。本文应用双目立体视觉技术确定人脸上某点的空间位置,为人脸的跟踪提供必要的目标信息。本文所提出的三维重建系统主要包括摄像机标定,立体匹配,三维坐标计算三个部分。在摄像机标定部分,通过对常用的摄像机模型及其标定方法的分析,提出了采用最小二乘法实现双摄像机标定的方法。在标定过程中,只求解投影矩阵即可重建空间点,避免了求解摄像机内外参数,使计算复杂度降低。在立体匹配部分,结合人脸的特征采用了基于形心的匹配算法,该算法简单,易实现,节约了时间,实践证明对于初步定位该算法是可行的。然而,由实验可知其匹配结果误差较大,针对此问题,本文又采用了基于标准点约束的区域匹配,多种匹配算法相结合,由粗到精对目标实施定位。得到标定和匹配结果...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-9
第一章绪论	9-15
§1-1 引言	9-10
§1-2 双目立体视觉研究现状	10-13
1-2-1 Marr 的计算机视觉理论框架	10-12
1-2-2 国外双目立体视觉的发展	12
1-2-3 国内双目立体视觉的发展	12-13
§1-3 立体视觉研究存在的问题与发展趋势	13-14
§1-4 课题研究背景及意义	14
§1-5 论文研究内容与结构安排	14-15
第二章摄像机标定	15-36
§2-1 摄像机标定的基本理论	15-21
2-1-1 摄像机工作原理	15
2-1-2 摄像机模型	15-16
2-1-3 摄像机畸变模型	16-17
2-1-4 摄像机标定中常用的坐标系	17-18
2-1-5 需要标定的参数	18-19
2-1-6 线性模型的坐标变换关系	19-21
§2-2 典型的摄像机标定方法	21-23
2-2-1 传统的摄像机标定方法	21-23
2-2-2 摄像机自标定方法	23
§2-3 双目立体视觉摄像机标定	23-25
§2-4 本课题使用的摄像机标定方法	25-35
2-4-1 多元线性回归模型与系数的最小二乘估计	25-26
2-4-2 单摄像机标定原理	26-27
2-4-3 摄像机标定的实现	27-34
2-4-4 双摄像机的标定	34-35
§2-5 本章小结	35-36
第三章立体匹配与目标点三维信息的获取	36-46
§3-1 立体匹配的内容	36-39
3-1-1 匹配基元的选择	36-37
3-1-2 匹配准则	37
3-1-3 立体匹配方法	37-39
§3-2 本论文采用的立体匹配算法	39-41
3-2-1 基于形心的特征点匹配	39-40
3-2-2 区域匹配	40-41
§3-3 双目立体视觉系统	41-45
3-3-1 双目立体视觉基本原理	41-42
3-3-2 双目立体视觉模型	42-45
3-3-3 实现测距	45
§3-4 本章小结	45-46
第四章音频视频信息融合的人脸跟踪	46-55
§4-1 人物跟踪概述	46
§4-2 音频跟踪方法介绍	46-47
§4-3 自顶向下视频跟踪方法介绍	47-49
§4-4 音频视频结合的人脸跟踪算法	49-54
4-4-1 音频跟踪	50-51
4-4-2 视频跟踪	51
4-4-3 信息融合和权值调整	51-54
§4-5 本章小结	54-55
第五章实验系统建立与结果分析	55-64
§5-1 系统算法小结	55
§5-2 摄像机标定实验及结果	55-61
5-2-1 系统的基本组成	55
5-2-2 实验环境的建立	55-56
5-2-3 实验步骤	56-57
5-2-4 标定实验结果与分析	57-61
§5-3 空间点三维重建实验与结果	61-63
§5-4 本章小结	63-64
第六章结论	64-65
参考文献	65-69
致谢	69

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.386225



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