ALV立体视觉导航技术研究

【摘要】： 陆地自主车(Autonomous Land Vehicle,简称ALV)是一种能够在道路和野外连续、实时地自主运动的智能移动机器人,具有重大的研究价值和广阔的应用前景。本文旨在从理论和实践上对立体视觉在ALV导航中的应用方法与技术进行研究。 本文研究了立体摄像机精确定标方法,探讨并验证了摄像机镜头径向畸变的消除方法。在各种立体视觉算法中,本文重点研究常用于ALV导航的基于区域的局部匹配方法,对各种相似性度量的性能作了定量和定性的评估,分析了匹配窗口的尺寸对匹配结果的影响,还介绍了金字塔匹配和盒滤波这两种匹配加速方法。 针对常用的ALV立体视觉导航算法存在的不足,本文提出了直接计算高度的立体视觉算法,在运算效果和速度上有明显的改进。本文还提出了区域重投影算法来专门处理图像中难以匹配的纹理稀少区域。 立体视觉算法通常输出的是高度图,本文提出了一种基于高度梯度的障碍检测算法,能有效且快速的检测出场景中的障碍。 我们结合ALV导航的实际应用背景,对立体视觉与激光雷达的信息融合问题进行了初步研究。将激光雷达的测量结果引入立体匹配前的高度预测中,提出了立体视觉与激光雷达在数据层上的信息融合方法;基于D-S证据理论,提出了立体视觉与激光雷达在特征层上的信息融合方法。仿真实验结果验证了上述方法的有效性。