基于双目视觉的目标定位与运动分析研究

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1、摘要双目立体视觉是机器人视觉技术的一个重要分支，即不同位置的两台摄像机或一台摄像机经过移动或旋转拍摄同一场景，通过计算空间点在两幅图像中的视差，获取该点的空间位置信息。基于双目视觉平台的研究主要包括摄像机标定、图像处理、立体匹配、三维重建以及运动分析等。通过对双目立体视觉技术的进一步研究，为解决机器人的视觉问题如智能移动机器人的导航问题、工业机器人的视觉检测以及手臂抓取等问题奠定了技术基础。本文首先介绍了双目视觉系统研究的目的、意义以及系统构成；然后介绍了两种摄像机标定法，首先对传统的基于径向排列约束(RAC)的两步法进行了阐述，然后提出

2、了一种基于模糊化神经网络的新型标定法；其次对图像处理技术进行了研究，构建了双目视觉实验平台，设计了基于Vc++编程语言的图像滤波、边缘检测、图像细化等功能程序；然后针对双目视觉的定位系统作了实验和分析，建立了软件处理界面，完成从图像的采集、处理、摄像机标定到目标物体的定位一系列功能，并分析了该系统的有效精度：最后对基于卡尔曼滤波器的运动估计进行了深入研究，卡尔曼滤波器已经很成熟的应用于一步运动估计，本论文主要将其运用在远程估计当中，提出了一种远程实时估计算法，通过仿真实验证明了所提算法的合理性、有效性及可行性。本文通过对双目视觉系统的研究

3、，为进一步研究智能机器人打下了理论基础。关键词双目视觉系统；摄像机标定；深度定位；运动估计；图像处理；卡尔曼滤波器；模糊化神经网络燕山大学工学硕士学位论文AbstractTwo-camerastereovisualsystem1SanimportantbranchofroIx)ticvisualtechnologies．Itmeansthattwocamerasondifierentlocationsoronecamerafromdissimilarviewanglesviatranslatingorrotatingshootthesam

4、escenetogettheparallaxaccordingtowhichthespacepositioninformationtotheobjectcenterpointiscalculated．Thestudyoftwo-cameravisualplatformsincludescamerascalibration,imageprocessing，stereomatching，three—dimensionalreconstructionandmovementanalysis．Throughthefurtherresearchoft

5、wo·cameravisualtechnologies，itestablishestechnicalfoundal：ionsofroboticvisionproblemssuchassmartmobilerobotnavigationandindustrialrobotsvisualdetectionandmanipulatorgrabbing．Thispaperfirstlyintroducestwo—cameravisualsystemresearchingpurposes，significationandstructureofdis

6、sertation；thenitintroducestwomethodsofcameracalibration,foronethingthetwo—stepmethodbasedonRACwasexpounded，foranotherthinganewcalibrationmethodbasedonfiazziedneuralnetworkisproposed；andnextthemethodsofimageprocessingtechniquesareresearched，andthebasicoperationsofimagesuch

7、asfiltering，edgedetectionandimagethinningusedVC++programminglanguageareexecuted；afterthattheexperimentsandanalysesagainsttoobjectlocationsystemaretaken，whichmainlyestablishedasoftwareplatformtoachieveoperationsfromtheimagecapturing，processing，cameracalibrationtoobjectloca

8、tion，andthelocationprecisionisanalyzed；lastly,theobjectmotionestimationbasedonKalrnanfilteriSdis