基于特征信息的場景重構(gòu)及其在遙操作機(jī)器人中的應(yīng)用.pdf

1、快速、可靠、準(zhǔn)確地重構(gòu)出場景的三維模型一直是虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域重要的研究方向。移動機(jī)器人三維場景重構(gòu)是近年來機(jī)器人環(huán)境感知的研究熱點(diǎn)，如何利用有限的傳感器獲得盡可能多的環(huán)境信息并完成場景重構(gòu)，并為機(jī)器人的位姿反饋、作業(yè)規(guī)劃與導(dǎo)航提供可靠的信息支持是主要的研究目標(biāo)。
　　 本文在四川省科技廳研究課題“強(qiáng)輻射環(huán)境監(jiān)測、預(yù)警及應(yīng)急處置機(jī)器人系統(tǒng)(2010GZ0229)”的資助下，利用獲得的場景深度信息和圖像紋理信息對場景的三維重構(gòu)進(jìn)行了以下

2、研究：
　　 首先，針對單獨(dú)利用激光掃描、立體視覺進(jìn)行場景重構(gòu)的不足，將深度信息和圖像紋理信息結(jié)合進(jìn)行場景重構(gòu)。并利用3D激光測距相機(jī)和CCD攝像機(jī)搭建了深度信息和圖像紋理信息的獲取系統(tǒng)。
　　 其次，為了消除原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的噪聲，利用改進(jìn)的中值濾波算法對其進(jìn)行優(yōu)化處理，對掃描過程中出現(xiàn)的空洞給出了解決方案，并對深度信息和色彩信息的融合進(jìn)行了研究。
　　 接著，針對使用ICP算法進(jìn)行配準(zhǔn)不僅速度慢且容易陷入局部收

3、斂的缺陷，通過改變點(diǎn)集選取方式同時利用加速迭代對ICP算法進(jìn)行了改進(jìn)。實驗表明，改進(jìn)的ICP算法大大提高了數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的時效性。
　　 然后，為了使重構(gòu)出的場景真實感更強(qiáng)，對場景模型的渲染進(jìn)行了研究，利用CCD攝像機(jī)獲取的場景的圖像紋理信息對點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建的網(wǎng)格模型在OpenGL環(huán)境中實現(xiàn)紋理映射。
　　 最后，利用上述方法，將構(gòu)建的場景信息獲取系統(tǒng)安裝在遙操作機(jī)器人上，掃描實驗室場景進(jìn)行重構(gòu)實驗。結(jié)果表明，重構(gòu)出來的場景具有