双目立体视觉在机器人三维重建定位中的方法研究

【摘要】：立体视觉技术是机器人技术研究中最为活跃的一个分支,是智能机器人的重要标志。双目立体视觉是通过对同一目标的两幅图像提取、识别、匹配和解释,重建三维环境信息的过程。主要包括:视频捕获、摄像机标定、图像预处理和特征提取、立体匹配以及三维重建。通过对双目立体视觉技术的进一步研究,对多目视觉具有重要的启发,为解决智能移动机器人、工业装配机器人、家用机器人、公共服务机器人的视觉问题奠定良好的技术基础。 合适的硬软件结构有利于机器人完善功能、简化结构、减低造价。本论文基于CCD摄像机和个人计算机组成的视觉系统,重点讨论了摄像机参数定标、立体匹配、目标定位、深度图生成以及三维重建等方面的内容。在摄像机参数标定中,根据坐标关系,分别讨论了不同的摄像机模型,并对传统的定标方法和摄像机自定标做了详细阐述。双目视觉立体匹配是寻找同一目标点在两幅图像中的成像位置,匹配特征的选取、匹配准则的确定、匹配算法的实现是立体匹配的三个重要步骤。目标定位是通过双目视觉模型分析,利用空间几何关系,最后提出了目标点的三维坐标计算表达式。深度图生成是深度信息的可视化过程,本文讨论了不同深度图表达形式和深度插值方法。至此构建一个完整的机器人双目立体视觉系统结构。