基于雙目攝像機的RoboCup家庭機器人地圖生成系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，機器人在家庭環(huán)境中的應用已經(jīng)成為國際上的研究熱點之一。其中，機器人的自定位與自建地圖系統(tǒng)是一個非常關(guān)鍵且困難的部分。主辦機器人世界杯賽的國際協(xié)會性組織--RoboCup于2006年設立了家庭機器人組(RoboCup@Home)競賽。本文對RoboCup@Home賽制下家庭機器人的地圖生成算法進行研究，設計了一種基于雙目攝像機的尺度障礙物柵格地圖生成系統(tǒng)。
　　 首先，本文完成了構(gòu)架本系統(tǒng)的基礎工作：雙目攝像機的標定與立體

2、匹配。在攝像機標定部分，本文結(jié)合Zhang標定算法和Heikkila攝像機標定模型，并考慮了畸變和傾斜角的影響，完成了家庭機器人所搭載的雙目攝像機內(nèi)外參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、畸變參數(shù)的標定工作。在立體匹配部分，本文基于WTA算法，額外考慮了四種改進措施加以約束，使得改進的WTA立體匹配算法具有較高的匹配精度，減少誤匹配和假目標，獲得可靠的視差圖像。
　　 其次，本文提出了PS-ROI算法，并設計了一種基于雙目攝像機的尺度障礙物柵格地圖生

3、成系統(tǒng)。給出了算法整體框架與各個模塊的理論基礎，包括平面分割、地表噪聲消除、確定平面分割范圍、視差圖像上ROI操作、最大值濾波與局部障礙物地圖構(gòu)建。
　　 最后，本文通過實驗驗證了PS-ROI算法，在具有障礙物的環(huán)境中進行地圖構(gòu)建，進行了空間距離幾何分析，障礙物坐標與實際值進行了對照，并給出了整體算法的偽代碼實現(xiàn)及優(yōu)化方法。在自行開發(fā)的搭載Bumblebee2雙目攝像機的家庭機器人上進行了雙目攝像機的標定與立體匹配，并實現(xiàn)了地圖