基于雙目視覺的測距系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著國際上恐怖爆炸活動(dòng)的日趨頻繁，世界各國越來越重視排爆機(jī)器人領(lǐng)域的研究，如何提高排爆機(jī)器人作業(yè)的成功率成了各國科技工作者的一個(gè)重要的課題。排爆機(jī)器人能否成功抓取爆炸物的首要任務(wù)是其能否準(zhǔn)確定位爆炸物與排爆機(jī)器人或者爆炸物與手爪之間的距離，因此研究相關(guān)測距定位技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對排爆機(jī)器人特殊的作業(yè)環(huán)境，本文研究設(shè)計(jì)了基于雙目視覺技術(shù)的測距系統(tǒng)，來測量目標(biāo)物的距離。
　　本系統(tǒng)主要利用人眼的立體成像機(jī)理，通過兩個(gè)攝像機(jī)模擬

2、人的雙眼采集圖像，并結(jié)合雙目立體視覺模型來計(jì)算目標(biāo)物的距離，最后通過串口將結(jié)果傳送給主控制器指導(dǎo)排爆機(jī)器人作業(yè)。本文主要研究如下:
　　1、研究了雙目立體視覺技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，分析了雙目立體視覺的基本原理，詳細(xì)推導(dǎo)出雙目測距系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，介紹了雙目測距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，主要由圖像采集、圖像預(yù)處理、相機(jī)標(biāo)定、特征提取、立體匹配五個(gè)部分構(gòu)成，為下文系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　2、描述了相機(jī)標(biāo)定中的三種參考坐標(biāo)系及其相互之間的

3、關(guān)系，選擇了傳統(tǒng)的針孔模型作為相機(jī)標(biāo)定的參考模型，并詳細(xì)分析了雙目測距系統(tǒng)中左右攝像機(jī)參數(shù)的計(jì)算方法。雙目立體視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵且最難的部分是特征提取及特征匹配技術(shù)，本文分析了SIFT和Harris兩種特征提取及匹配方法，通過距離信息排除錯(cuò)誤的匹配點(diǎn)來提高匹配率，并在實(shí)際環(huán)境下對魔方進(jìn)行角點(diǎn)檢測及匹配分析來比較兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　3、分析了嵌入式系統(tǒng)良好的發(fā)展趨勢，并建立了基于S3C2440的嵌入式硬件平臺，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件

4、結(jié)構(gòu)，主要包括處理器、攝像頭、存儲(chǔ)管理、電源管理、LCD觸摸屏及UART接口部分。選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)來管理系統(tǒng)的軟件和硬件資源，采用Qt/Embedded圖形用戶界面進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)計(jì)，針對雙目視覺系統(tǒng)進(jìn)行嵌入式Linux移植，并在Linux下開發(fā)應(yīng)用程序，主要包括圖像采集設(shè)計(jì)、串口通信設(shè)計(jì)及雙目測距算法實(shí)現(xiàn)。
　　最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證雙目測距系統(tǒng)的精度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本測距系統(tǒng)測量的結(jié)果基本達(dá)到預(yù)期的要求，工作穩(wěn)定、可靠，能