基于雙目視覺的清潔機器人障礙檢測設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、當(dāng)前，智能家居理念深入人心，使清潔機器人產(chǎn)品受到越來越多關(guān)注。國內(nèi)各科研機構(gòu)在此領(lǐng)域的研究仍處于發(fā)展階段，還有巨大的進步空間。清潔機器人障礙檢測系統(tǒng)是機器人能夠自主地、自適應(yīng)地完成清潔任務(wù)的關(guān)鍵部分，對其研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。針對傳統(tǒng)的紅外、超聲波障礙檢測方法中存在的信號探測范圍窄、物體信息不完整、系統(tǒng)擴展性差等缺點，本文擬將視覺傳感器引入清潔機器人障礙檢測系統(tǒng)，采用雙目立體視覺技術(shù)完成障礙檢測算法的設(shè)計。
　　論文首先對

2、當(dāng)前智能清潔器產(chǎn)品的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行介紹，并分析了它們的障礙檢測部分的實現(xiàn)原理，進而闡述了基于視覺的障礙檢測方法的發(fā)展現(xiàn)狀，制定了本課題的主要研究內(nèi)容。在查閱文獻并結(jié)合產(chǎn)品整體設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，提出了本系統(tǒng)的功能需求，以此完成清潔機器人障礙檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計方案并介紹了系統(tǒng)的硬件平臺。
　　立體標(biāo)定是實現(xiàn)雙目障礙檢測的基礎(chǔ)。通過攝像機成像模型，搭建物理世界中物理單位與圖像中像素單位之間的轉(zhuǎn)化橋梁。另外，還需要標(biāo)定相機鏡頭引入的畸

3、變。本文基于張氏標(biāo)定法，首先對左右攝像頭進行標(biāo)定得到其內(nèi)外參數(shù)，進而基于雙目模型完成立體標(biāo)定。
　　障礙物的實時檢測對于清潔機器人的正常工作至關(guān)重要，而立體匹配是雙目視覺障礙檢測方案中計算最為復(fù)雜和繁瑣的部分，因此立體匹配速度的改進是本課題研究的重點。本文選擇區(qū)域匹配算法作為研究的基礎(chǔ)，結(jié)合多分辨率匹配和可變視差搜索范圍減少匹配過程中的冗余，提高匹配的效率。同時，從無紋理區(qū)域、唯一性約束、自適應(yīng)匹配窗口和邊緣區(qū)域校驗四個方面檢驗視

4、差有效性以減少誤匹配現(xiàn)象，最終提出了一種快速區(qū)域匹配算法，保障匹配在一定誤差范圍內(nèi)地同時提高了速度。
　　針對障礙物的檢測，利用視差圖中易于分割的深度信息進行障礙物區(qū)域的提取。首先去除地表障礙及行進路線以外干擾，然后利用圖像閾值分割出前景中的物體，最后利用連通區(qū)域的面積信息提取出目標(biāo)障礙物。另外，本文最后嘗試將此算法移植到ARM+linux嵌入式平臺上，推動了雙目立體視覺障礙檢測方法的實用化進程。
　　論文各章節(jié)中都給出了實