基于双目视觉的自动卸货系统

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1、基于双目视觉的自动卸货系统Automaticunloadingsystembasedonbinocularvision学科专业：微电子学与固体电子学作者姓名：王琳指导教师：刘强副教授天津大学微电子学院二零一七年十二月摘要随着互联网的不断普及与发展，网络购物的交易规模在不断的扩大，物流已经成为电子商务中不可分割的一部分，人们也对物流提出了越来越高的要求。搬运装卸作为物流中的重要环节，大多数企业仍处于人工搬运、分拣的阶段，导致该环节成为整个物流中较为复杂、低效率的工作，这无疑会消耗大量的人力。近年来，机器人技术逐渐成熟。将智能机器人应用于物流行业，针对物流中的搬运装卸环

2、节，设计使用智能卸货系统，可以减少人力，实现更准确地控制搬运过程，并且可以持续不断地进行工作。其中结合视觉传感器与机械臂的智能搬运装卸系统成为国内外的主要研究方向。本文旨在设计一种基于双目视觉的自动卸货系统，来实现搬运卸货环节的自动化。本设计根据系统的总体设计要求，对系统的功能进行了划分，将其分为硬件与软件两个部分。本设计使用XilinxZYBOTM开发板、机械臂、双目摄像头及触碰传感器组成该系统基本硬件结构，同时提出了两种软件实现方式：一是基于局部特征的多目标识别算法，二是基于全卷积网络的多目标识别算法。在基于局部特征的多目标识别算法中，先使用了SIFT算法提取了

3、图像的局部特征，然后将局部特征与深度信息、位置信息结合，使用MeanShift进行聚类，在分割的同时实现对目标的识别。实验结果表明，该算法在拥有复杂颜色信息的场景中有较好的分割、识别效果。在基于全卷积网络的多目标识别算法中，先使用数据集对VGG16预训练模型进行了微调，得到较好的分割、识别效果。针对该算法运行时间长的问题，使用FPGA实现了该算法的硬件加速。实验结果表明，相比于软件实现，该硬件实现可以大幅度提高全卷积网络算法的运算速度。关键词：自动卸货系统，双目立体视觉，局部特征，全卷积网络，硬件加速IABSTRACTWiththecontinuouspopular

4、izationanddevelopmentoftheInternet,thescaleofonlineshoppingtransactionscontinuestoexpand,logisticshasbecomeanintegralpartofe-commerce.Peoplealsoputforwardhigherandhigherrequirementsforlogistics.Handlingisanimportantpartoflogistics.Mostenterprisesarestillinthestageofmanualhandlingandsor

5、ting,leadingtothatthehandlingbecomethemorecomplexandlowefficiencyworkinthelogistics,whichwillundoubtedlyconsumealargeamountofmanpower.Inrecentyears,robottechnologyhasgraduallymatured.Theapplicationofintelligentrobotinlogisticsindustry,aimingattheloadingandunloadingsystem,canreducethema

6、npower,realizeprecisecontrolandachievecontinuouswork.Intelligenttransportationandhandlingsystemcombinedwithvisionsensorandrobotarmhasbecomethemainresearchdirection.Thepurposeofthispaperistodesignanautomaticunloadingsystembasedonbinocularvisiontorealizetheautomationofhandlingandunloadin

7、g.Accordingtotheoveralldesignrequirementsofthesystem,thefunctionofthesystemisdividedintotwoparts:hardwareandsoftware.ThisdesignusesXilinxZYBOTMdevelopmentboard,robotarm,binocularcameraandtouchsensorstobuildthebasichardwarestructureofthesystem.Thispaperproposestwokindsofsoftwareimplem