一种基于SIFT特征的机器人环境感知双目立体视觉系统

针对双目立体视觉系统在机器人环境感知领域中存在的立体匹配以及测量精度问题,设计一种基于SIFT特征的双目立体视觉测量系统.利用SIFT特征良好的旋转、尺度、光照不变性等特性,有效地解决双目立体视觉系统的匹配问题,同时将SIFT算法在由FPGA和DSP组成的嵌入式系统上实现,显著地提高测量系统的实时性.提出一种基于二次多项式的误差补偿方法,对系统的测量结果进行补偿,弥补双目立体视觉系统测量误差随测量距离增加而增加的不足,从而提高系统测量精度.通过实际的测量实验、移动机器人环境感知实验以及与现有双目立体视觉产品的对比实验结果表明,系统能够很好地解决双目立体视觉的立体匹配和精度问题,并且能较好地应用于移动机器人环境感知任务中.     

双目视觉平台的研究

本文介绍了双目视觉平台的研究目的，意义和现状，着重介绍了其研究内容和方法，指出在双目视觉平台研究中双目区配，视觉运动集成是研究的重点和难点，总结了研究中存在的困难和以后的研究方向。     

基于立体视觉的大型工件尺寸测量的研究

大型工件在加工过程中的尺寸测量是保证加工精度和提高生产效率的重要手段.本文介绍了双目立体视觉的基本原理,深入探讨了其中的关键技术和主要算法,提出基于双目立体视觉实现精确测量工件尺寸的非接触测量方法.     

基于双目视觉的跟踪机器人系统的设计

文章介绍了一种以TMS320DM642为核心,结合编解码芯片SAA7115和SAA7105组成的高速图像处理系统,和典型的电机控制芯片TMS320F2812为核心的电机控制系统,组成了基于双目视觉的跟踪机器人系统.文章提出了一种新的基于YUV彩色模型的实现足球立体视觉匹配的检测方法,该方法将匹配问题映射为具有某种颜色的目标特征区域的中心,把其中心作为匹配点,通过目标的分割获得匹配点后根据双目视觉定位数学模型恢复目标位置信息,完成在动态背景下运动目标的识别与跟踪,从而高效实时地检测运动目标并实现时目标的跟踪.     

基于双目视觉的运动目标跟踪与测量

在研究融合运动目标位置预测的Mean Shift跟踪算法和双目立体视觉中的空间点定位算法的基础上,基于双目视觉设计了双目立体视觉运动目标跟踪和测量系统,并在所进行的跟踪与测量实验中,提取了运动目标质心的三维坐标序列,实现了对目标深度和速度的测量。     

基于DSP的机器人双目视觉平台设计

本文介绍了一种新型的基于DSPC6000系列处理器的机器人双目视觉系统，以Ti公司TMS320 DM642评估板为平台。文中详细介绍了该系统的硬件组成、搭建和软件设计、算法实现等，通过实验来验证平台的可行性。     

立体视觉技术的应用与发展

对双目视觉的理论基础、基本原理及其核心技术-立体匹配技术进行了系统的研究与总结,简要介绍了双目视觉技术在DARPA2005挑战赛、美国勇气与机遇号火星车及上海航天局805所研制的攻关样机MR-3上的应用,最后根据目前立体视觉的发展现状和存在的问题提出今后的发展方向。     

立体视觉概述

立体视觉是计算机视觉领域的一个重要分支，经过了40多年的研究与发展，这门技术在许多领域发挥着越来越重要的作用。本文系统地介绍了立体视觉研究的基本原理和内容，指出双目视觉技术的实现分为图象采集、摄象机标定、特征提取、立体匹配、三维重建以及后期处理几个步骤，分析了各个步骤的技术特点、存在的问题和解决方案，分析比较了各种技术的优缺点和适用范围，并着重介绍了特征提取和立体匹配这两个步骤，简要介绍了立体视觉技术的应用范围，总结分析了目前立体视觉研究所存在的主要问题和今后的发展方向。     

立体视觉概述

立体视觉是计算机视觉领域的一个重要分支,经过了40多年的研究与发展,这门技术在许多领域发挥着越来越重要的作用。本文系统地介绍了立体视觉研究的基本原理和内容,指出双目视觉技术的实现分为图象采集、摄象机标定、特征提取、立体匹配、三维重建以及后期处理几个步骤,分析了各个步骤的技术特点、存在的问题和解决方案,分析比较了各种技术的优缺点和适用范围,并着重介绍了特征提取和立体匹配这两个步骤,简要介绍了立体视觉技术的应用范围,总结分析了目前立体视觉研究所存在的主要问题和今后的发展方向。     

基于人工路标和立体视觉的移动机器人自定位

针对室内移动机器人的自定位问题,提出一种基于人工路标和双目视觉的室内移动机器人自定位方法。首先设计了一种可扩展的彩色人工路标,并给出路标的编码方法;然后利用色彩空间变换,直线交比不变性以及自适应窗口实现路标检测与识别;最后在分析双目立体视觉模型的基础上建立起基于路标的双目立体视觉定位模型,实现移动机器人的准确定位。实验结果表明,路标对光照和视觉传感器的采集位置具有较强的鲁棒性,定位精度能够满足室内移动机器人的定位要求。     

五自由度立体视觉仿真平台设计与建模

从立体视觉与机器人控制集成的角度出发,建立了一个主动立体视觉跟踪和定位系统,用于柔性装配线中装配零件的运动跟踪和装配工位的精确定位。该系统具有五个自由度,其中三个是平移自由度,两个是转动自由度,该文针对平台的结构进行了运动学建模和分析,采用D—H方法建立了五自由度立体视觉平台的运动学模型,得到运动学的正解。在该运动学方程基础上开发了系统仿真平台,介绍了’系统仿真平台的设计原理和操作特点。该仿真平台验证了机构设计的正确性,验证了五自由度平台运动学分析的正确性。该仿真平台采用虚拟现实建模方法,建立了五自由度平台的三维立体模型和立体视觉跟踪运动物体的实验模型,具有良好的交互性和开放性。     

基于FPGA的双目立体视觉系统

立体视觉的目的之一就是为了获得周围场景的3维信息,其关键在于匹配算法。然而即便是使用目前先进的通用处理器,其计算致密视差图所需的时间仍无法满足高速自主导航的需求。为了解决这个问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的双目立体视觉系统的设计方案,同时介绍了系统的硬件结构,并在讨论区域匹配的快速算法的基础上,提出了基于FPGA的像素序列和并行窗口算法框架,用以实现零均值像素灰度差平方和(ZSSD)的匹配算法。该算法是先将视频信号经解码芯片生成场景立体图像对,并由FPGA来完成立体图像对的几何校正和ZSSD匹配算法,然后将获得的致密视差图通过PC I总线发送至上位机。实践表明,该算法效果好、速度快,不仅具有较强的鲁棒性,并且硬件系统性能稳定、可靠。此外,该方案还适用于像素灰度差的绝对值和(SAD)和像素灰度差的平方和(SSD)等多种传统区域匹配算法的快速实现和实时处理。     

多传感器技术在机器人系统中的应用和研究

探讨了多传感器融合系统的软件结构设计方案，说明了如何设计一个基于多传感器的自主式智能机器人系统，提出了基于BP神经网络的融合方法。搭建了一个多传感器的智能机器人试验平台，实现了由两个摄像头组成的立体视觉和超声波传感器的融合。试验表明，多传感器融合技术在自主式智能系统中具有重要作用。     

双目立体视觉系统的非线性模型建立

构建实用的立体视觉系统及选用适合的系统模型是立体视觉研究的基础和重要内容。对双目立体视觉系统的结构形式进行分析和比较,采用相交光轴的结构形式构建立体视觉实验系统;推导双CCD摄像机系统的数学模型,在系统模型中考虑非线性径向畸变因素的影响,该数学模型可直接用于立体视觉系统的摄像机标定。     

基于人眼视觉原理的虚拟现实显示模型

针对虚拟现实领域现有的显示模块无法提供满足人眼视觉规律的立体视觉效果这一问题,提出一种基于斜交视锥体立体摄像机模型的虚拟现实(VR)立体视觉解决方案。首先,通过研究人眼视域模型和人眼双目提取深度信息原理,建立双目视差数学模型;其次,使用工业引擎3DVIA Studio作为实验平台,依靠VSL编程语言进行画面分屏处理,通过设立父子关系,设置视觉交互模块,搭建VR交互立体摄像机结构;接着,通过建立点云模型,量化物体立体感观,探讨多种VR立体摄像机模型,从深度信息显示效果和畸变特性出发分析各个模型优缺点,逐步进行优化。分别建立了中心轴平行的正交视锥体摄像机模型、中心轴于观影距离处相交的正交视锥体模型,通过优化摄像机视锥体结构,形成斜交视锥体摄像机模型。最后使用3DVIA Studio进行实验,代入具体数据进行投影变换,结果显示斜交视锥体摄像机模型在保证深度信息显示效果的前提下很好地消除了畸变,能够提供优秀的视觉体验效果。     

DM642在机器视觉中的应用研究

在高端嵌入式平台TITMS320DM642基础上,完成了机器视觉系统的总体设计,具体给出了系统硬件设计和系统软件设计。在PC平台上进行了机器视觉相关算法的验证和实现。以门牌识别为例,详细介绍了机器视觉算法在DM642平台上的移植和优化的实现过程。最后对本文所研究的系统功能和创新点进行了总结。实际应用表明,本文设计的机器视觉系统具有较好的合理性和实用性。     

Practical Structure and Motion from Stereo When Motion is Unconstrained

This paper describes a system which robustly estimates motion, and the 3D structure of a rigid environment, as a stereo vision platform moves through it. The system can cope with any camera motion, and any scene structure and is successful even in the presence of large jumps in camera position between the capture of successive image pairs, and when point matching is ambiguous. The system was developed to provide robust obstacle avoidance for a partially sighted person.The process described attempts to maximise use of the abundant information present in a stereo sequence. Key features include the use of multiple stereo match hypotheses, efficient motion computation from three images, and the use of this motion to ensure reliable matching, and to eliminate multiple stereo matches. Points are reconstructed in 3D space and tracked in a static coordinate frame with a Kalman Filter.This results in good 3D scene reconstructions. Structure which is impossible to match with certainty is absent, rather than being incorrectly reconstructed. As a result, the system is appropriate for obstacle detection. The results of processing some indoor and outdoor scenes, are given in the paper, and practical issues are highlighted throughout.     

目标位姿测量中的三维视觉方法

要测量出一组特征点分别在两个空间坐标系下的坐标，就可以求解两个空间目标间的位姿关系，实现上述目标位姿测量方法的前提条件是要保证该组特征点在不同坐标系下，其位置关系相同，但计算误差的存在却破坏了这种固定的位置关系，为此，提出了两种基于模型的三维视觉方法－基于模型的单目视觉和基于模型的双目视觉，前者从视觉计算的物理意义入手，通过简单的约束迭代求解实现模型约束，后者则将简单的约束最小二乘法和基于模型的单目视觉方法融合在一起来实现模型约束，引入模型约束后，单目视觉方法可以达到很高的测量精度，而基于模型的双目视觉较传统的无模型立体视觉方法位移精度提高有限，但姿态精度提高很多。     

基于双目立体视觉避障的四旋翼飞行器设计

将双目立体视觉技术融入四旋翼飞行器设计,通过两个在相对水平位置上的单目相机模拟人的眼睛,在双目立体视觉测距系统上经过图像采集、双目矫正、双目立体匹配等步骤得到视差结果,计算出深度信息并进行三维重构,实现四旋翼飞行器一键起飞、定高、定点巡航、悬停及自主避障。实验结果表明,所设计的飞行器响应速度快,跟随性能好,定位精度较高。     

基于旋转视觉的三维姿态重构方法及精度分析

考虑电子元件的多样化、精细化及PCB集合度越来越高,这对元件组装设备的精度要求不断提升;针对自动插件机视觉系统要求精度、实时性高,系统结构空间狭小等特点,基于旋转立体视觉建立了针脚末端三维坐标视觉系统的数学模型,并在旋转视觉的代数重构法基础上提出等价双目视觉的三角重构法;通过理论分析和仿真,推导并验证了旋转视觉的关键部件与关键参数的精度对针脚位姿测量精度影响的定量分析方法;借助于等价双目视觉的三角分析法,找到了在某些位置下针脚位姿测量精度发生异常的原因和规律;提出的重构方法及精度分析方法可为高精度旋转视觉的设计选型、优化和高效使用提供指导.