基于點特征的室內(nèi)移動機器人主動視覺定位方法研究.pdf

1、從上世紀(jì)60年代機器人發(fā)明以來，機器人技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進步，機器人越來越多的應(yīng)用在人們的日常生活中。隨著硬件設(shè)備技術(shù)，機器視覺軟件開發(fā)，圖像處理技術(shù)，處理器運行速度，控制算法理論等技術(shù)的快速發(fā)展，機器人視覺定位技術(shù)已經(jīng)成為機器人領(lǐng)域的研究熱點。同時這也是機器人研究領(lǐng)域的難點。雖然國內(nèi)外許多學(xué)者提出了新理念、新方法來實現(xiàn)機器人視覺定位，不可否認(rèn)的是，當(dāng)今機器人視覺定位研究中，仍然有許多問題亟待解決。本文根據(jù)機器人視覺定位方法面臨的問題

2、，提出了相應(yīng)的解決辦法。本文所需做的具體工作如下：
　　(1)對現(xiàn)有的基于點特征的視覺定位方法做了梳理，分類介紹了基于點特征定位方法的理論基礎(chǔ)和研究現(xiàn)狀。研究現(xiàn)狀包括：特征點數(shù)不同時，對定位結(jié)果的影響；總結(jié)了迭代算法在基于點特征定位在結(jié)果優(yōu)化中的重要作用。
　　(2)在攝像機內(nèi)參數(shù)為五參數(shù)模型的前提下，第三章設(shè)計了機器人視覺定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。與原模型中使用四參數(shù)模型不同的是，五參數(shù)模型考慮攝像機在橫縱兩個方向上方法系數(shù)的耦

3、合作用，在模型建立后與原模型在一些計算細(xì)節(jié)上存在不同。對系統(tǒng)中的各個參數(shù)進行分析，為第四章中設(shè)計云臺控制器做好準(zhǔn)備。
　　(3)根據(jù)第三章中對圖像雅可比矩陣的分析，第四章中設(shè)計了一種針對二自由度云臺的控制器?？刂破鞯淖饔镁褪菍崟r調(diào)整云臺俯仰角與偏航角保證攝像機光軸始終對準(zhǔn)參考目標(biāo)，圖像中的特征信息都保證出現(xiàn)在攝像機鏡頭中。隨后通過對該控制器的穩(wěn)定性分析，該控制算法可以保證系統(tǒng)收斂，這樣就解決了視野約束問題。
　　(4)在第五

4、章中對傳統(tǒng)基于四個特征點的視覺定位方法做了改進，改進的算法中，攝像機內(nèi)參數(shù)同樣使用五參數(shù)模型?；谒膫€特征點的視覺定位方法求解結(jié)果是攝像機對于世界坐標(biāo)系的外參數(shù)，這個外參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。該方法求得位姿結(jié)果精度不高，將這個結(jié)果作為遞推最小二乘法的初值，通過遞推優(yōu)化定位結(jié)果，提高定位精度。以上求得的是攝像機外參數(shù)，利用已知的攝像機與機器人的平移外參數(shù)，云臺反饋的角度信息，求得機器人位姿信息。
　　(5)第六章研究了四旋翼飛行