基于立体视觉的机器人视觉伺服研究

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1、摘要论文题目：基于立体视觉的机器人视觉伺服研究学科专业：控制理论与控制工程研究生：刘鹏飞签名：指导教师：刘丁教授签名：杨延西副教授签名：摘要双目立体视觉技术是机器人视觉领域的一个重要课题。它的目的在于重构场景的三维几何信息。主要包括图像采集、图像预处理和特征提取、摄像机标定、立体匹配以及三维重建。本文重点对双目立体视觉的基本理论、方法和相关技术进行了系统研究；并在此基础上，建立了固定目标的立体视觉定位任务的实验平台_MOTOMAN—SV3xL型工业机器人视觉伺服系统。具体工作包括以下几个方面：1、根据本文的研究目的和实际具有的设备环境，应用两个数字摄像机、MOTOMA

2、N—SV3XL机器人、计算机等搭建了双目立体视觉系统，完成了三维空间定位任务。2、利用Harris算子提取图像角点。为摄像机标定以及立体匹配提供图像特征点的像素坐标数据。3、摄像机标定方面，在利用Harris算子提取角点的基础上，以立体标定块为参照物，利用最小二乘法求解左右摄像机的投影矩阵，并利用投影矩阵求解外参数。本文还对基本矩阵的求解方法进行了研究，具体对归一化八点算法进行了仿真，在求得基本矩阵后可以通过求解Kruppa方程来求得摄像机内外参数；也可以用基本矩阵为立体匹配增加极线约---柬o4、立体匹配方面，首先利用灰度互相关系数法求取左右两幅图像的匹配点集，然后

3、针对可能出现的误匹配问题，依次加入了各种约束，包括：对称性约束、视差梯度约束和极线约束。实验结果基本上可以完全消除误匹配。5、三维重建是双目立体视觉的最终目的，本文主要针对空间点的重建问题进行了研究，利用左右两幅图像的匹配点以及所求得的投影矩阵，对目标点进行三维空间坐标重建。6、利用面向对象设计与实现技术，选择C+十语言与VC++开发环境，开发了图像采集、图像目标提取、角点检测、摄像机标定、三维重建以及机器人控制软件，完成了MOTOMAN机器人立体定位系统。三西安理工大学硕士学位论文关键词：立体视觉，MOTOMAN．SV3XL工业机器人，摄像机标定，立体匹配，三维重建

4、IlABSTRACTTⅢe：RESEARCHONROBOTVISUALSERVOBASEDONSTEREOVISIONMajor：ControlTheoryandControlEngineeringName：PengfeiLIUSupervisor：Prof．DingLIUAssociateProf．Yanxi、rANGSigna”e：盟鱼!叫SignatureBinocularstereovisiontechnologyisanimportantsubjectinthefieldofrobotvisions．Theaimoftheresearchistorecons

5、truct3Dgeometryinformationofthescene，mostlyinclude：imagecapture，imagepreprocessing，featureextraction，cameracalibration，stereomatchingand3．dimensionalreconstruction．Binocularstereovision’Sbasictheory,methodandrelatedtechniqueshavebeendiscussedinthispaper,andbasedonwhich，MOMOMAN-SV3XLindu

6、strialrobotvisualservingcontrolsystemisconstructed，inwhichexperimentsofvisualpositioningtasksareconducted．Themainworkinthispaperissummarizedasfollows：1．Accordingtotheaimandthedevicepossessed，usingtwodi【gJitalcamera，MOTOMAN-SV3XLrobotandcomputertoconstructthebinocularstereovisionsystem，a

7、ndachievethe3Dspacepositioningtasks．2．UsingHarrisoperatortodetecttheimagecomer，andprovidethepixelcoordinatesforcameracalibrationandstereomatching．3．Inordertocalibratecamera’Sparameters，basedontheHamsoperatortodetectthen’nageCorner，choosingstereoobjectasreference，usingleastsquar