基于视觉的移动机器人三维场景感知技术研究

《基于视觉的移动机器人三维场景感知技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南科技大学王程硕壬专业学位论文基于视觉的移动机器人王维场景感知技术研究作者姓名陆鹏所在学院信息工程学院控制琐专业／领诚王捏教授学校导师校外导师鲜开义工程师论文完成Ｈ期２０１６年６巧１日独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宛，成果。尽我所知，除了文中特别加１＾＾标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明

2、并表示了谢意。空名；化舱日期：关于论文使用和授权的说明目本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，Ｐ：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可公布该论文的全部或部分内容，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名；曰期：ｌｌｌｖ麻ｆClassifiedIndex:TP391U.D.C:004.8SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchonVisualBased

3、3DScenePerceptionTechniquesfortheMobileRobotGrade:2013Candidate:LuPengAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ControlEngineeringSupervisor:Prof.WangHengApr.06,2016西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要移动机器人三维场景感知是近年来机器人研究领域热点，是机器人在未知环境下自主导航及执行任务的基础。本文主要针对移动机器人基于视觉信息进行三维场景感知的技术展开研究。移动机器人三维场景感知包含三个方面：三维场景

4、几何结构感知，移动机器人位姿感知和场景目标感知。具体地，本文主要依赖视觉传感数据，从基于双目立体视觉的快速深度图计算、移动机器人实时姿态估计、三维模型重构和三维目标识别4个方面结合实际工程应用开展了理论和应用研究。深度图计算方面，设计了一种基于Sobel滤波响应的低阶特征描述算子，匹配左右图像，将能够稳定匹配的点及它们的视差值作为支撑点集，把整个图像平面分割成不同的三角平面，根据每个三角平面顶点已知的视差及区域内视差值的先验分布函数，估计出三角平面内的其他像素点的视差值。算法结合GPU并行计算能力，实现了快速稠密的场景深度图估计。移动机器人三维场景重构方面，表面对齐采用

5、了ICP算法，针对传统ICP算法计算效率低和稳定性差问题，本文应用GPU并行计算技术首先对场景表面数据进行下采样，得到多个尺度的表面信息，然后利用连续表面之间相对运动较小的特点，将表面间刚体变换矩阵的非线性优化求解过程转化成线性优化。最后，本文采用移动立方体算法从体积空间提取表面并建立稠密的网格化表面。三维目标识别方面，在获取目标物体的三维模型基础之上，对目标模型进行三维空间均匀采样，得到不同视角下模型的局部视图。计算每个视图的形状索引图及其SIFT特征作为局部特征描述，并建立模型特征库。最后，通过匹配实际场景的局部特征和模型库，实现目标在部分遮挡情况下的有效识别。关键

6、词：三维场景感知高效立体匹配快速迭代最近点算法GPU并行计算三维目标识别西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractMobilerobotperceptionofthree-dimensionalscenesisahottopicintheroboticsresearchrecentyears,actasthebasisforautonomousrobotnavigationandperformtasksinunknownenvironments.Inthispaper,wefocusonthestudyofthree-dimensionalscenesper

7、ceptiontechnologybasedonvisualinformation.Mobilerobotperceptioninthree-dimensionalsceneincludesthreeaspects:thegeometryofthree-dimensionalsceneperception,themobilerobotposeperceptionandthescenetargetperception.Specifically,thispaperreliesvisualsensordata,calculatedbasedon