基于云机器人的三维场景重构
发布时间：2022-02-09 20:14
三维场景重构是机器人学的一个重要研究领域,在很多机器人应用中都起到了重要作用。三维场景重构的目标是探索环境中的未知领域,并利用不同的传感器来建立环境的三维空间模型。但是机器人的三维场景重构过程依赖机器人本体的CPU、内存、硬盘等硬件配置。中低配置的机器人无法满足三重场景重构过程中海量数据存储和密集型计算等需求。云机器人技术的出现给这个问题提供了新的思路。本文在实验室所搭建的云平台下,研究了基于Kinect的三维场景重构技术的实现方法,提出了一种基于云平台的三维场景重构架构。本文的工作主要分为以下几部分：（1）三维场景重构技术方法的研究。本文通过对比SIFT（Scale-invariant Feature Transform）、SURF（Speeded Up Robust Features）和ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）算法的匹配效果,确定ORB算法为二维RGB图像特征匹配对的提取算法,同时利用RANSAC（Random Sample Consensus）算法来剔除误匹配对；本文将Kinect获取的二维图像利用ORB算法提取和RANSAC算法筛...
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 三维场景重构技术
1.2.2 云机器人技术
1.3 本文主要研究内容
1.4 论文的章节安排
第二章 Kinect平台与点云数据的采集
2.1 Kinect平台概述
2.1.1 Kinect硬件组成
2.1.2 Kinect基本原理
2.2 OpenNI接口库
2.3 场景数据的采集
2.4 三维点云的生成
2.5 本章小结
第三章 Kinect平台下三维场景重构方法研究
3.1 特征检测算法的对比与分析
3.1.1 SIFT特征
3.1.2 SURF特征
3.1.3 ORB特征
3.1.4 三种特征的对比与分析
3.2 基于RANSAC算法的匹配对改进
3.3 基于SVD算法的三维点云拼接
3.4 视觉里程计和多场景回环检测
3.5 本章小结
第四章 基于云平台的三维场景重构
4.1 相关技术基础
4.1.1 云平台概述
4.1.2 ROS系统概述
4.1.3 云平台ROS网络配置
4.1.4 三维场景重构技术
4.2 基于云平台的三维场景重构的设计与实现
4.2.1 单机器人架构的设计和实现
4.2.2 多机器人架构的设计
4.2.3 多机器人架构中云平台的相关实现
4.2.4 多机器人架构中机器人的相关实现
4.3 云平台中三维地图的存储与共享
4.3.1 云平台中三维地图的存储
4.3.2 云平台中三维地图的共享
4.4 本章小结
第五章 实验结果与分析
5.1 软硬件开发环境介绍
5.2 基于Kinect的三维场景重构实验
5.3 基于云平台的三维场景重构实验
5.4 实验结果对比与分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文的主要研究内容
6.2 进一步研究方向
参考文献
致谢
硕士期间发表的论文和科研成果
硕士期间参加的科研工作
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于云计算的机器人SLAM架构的实现与优化[J]. 谭杰夫,丁博,郭长国,史殿习. 软件. 2015(10)
[2]服务机器人云计算平台SOA接口层模型设计[J]. 陈宏兴,周风余,田天,姜志飞,陈竹敏. 山东大学学报(工学版). 2015(04)
[3]基于无线网络的云医疗机器人系统仿真[J]. 王晓琳,樊建聪. 计算机与现代化. 2014(12)
[4]基于变分模型的单目视觉三维重建方法[J]. 贾松敏,王可,李秀智,徐涛. 光学学报. 2014(04)
[5]机器人云操作平台的实现研究[J]. 赵连翔,王全玉,贾金苗,陆峥玲. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[6]基于图像匹配-点云融合的建筑物立面三维重建[J]. 王俊,朱利. 计算机学报. 2012(10)
博士论文
[1]基于连续深度融合的多视图三维重建研究[D]. 朱文峤.浙江大学 2013
[2]基于序列图像的三维重建算法研究[D]. 彭科举.国防科学技术大学 2012
[3]计算机视觉中三维重构的研究与应用[D]. 姜大志.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]基于云计算的自主心智发育机器人研究[D]. 王光君.山东大学 2015
[2]双目立体视觉系统标定及重构方法研究[D]. 熊凡.武汉工程大学 2012
[3]机器人云操作平台的研究与实现[D]. 刘丰艺.北京理工大学 2011
[4]基于单目视觉的障碍物检测与三维重建[D]. 王贻术.浙江大学 2007
本文编号：3617589
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 三维场景重构技术
1.2.2 云机器人技术
1.3 本文主要研究内容
1.4 论文的章节安排
第二章 Kinect平台与点云数据的采集
2.1 Kinect平台概述
2.1.1 Kinect硬件组成
2.1.2 Kinect基本原理
2.2 OpenNI接口库
2.3 场景数据的采集
2.4 三维点云的生成
2.5 本章小结
第三章 Kinect平台下三维场景重构方法研究
3.1 特征检测算法的对比与分析
3.1.1 SIFT特征
3.1.2 SURF特征
3.1.3 ORB特征
3.1.4 三种特征的对比与分析
3.2 基于RANSAC算法的匹配对改进
3.3 基于SVD算法的三维点云拼接
3.4 视觉里程计和多场景回环检测
3.5 本章小结
第四章 基于云平台的三维场景重构
4.1 相关技术基础
4.1.1 云平台概述
4.1.2 ROS系统概述
4.1.3 云平台ROS网络配置
4.1.4 三维场景重构技术
4.2 基于云平台的三维场景重构的设计与实现
4.2.1 单机器人架构的设计和实现
4.2.2 多机器人架构的设计
4.2.3 多机器人架构中云平台的相关实现
4.2.4 多机器人架构中机器人的相关实现
4.3 云平台中三维地图的存储与共享
4.3.1 云平台中三维地图的存储
4.3.2 云平台中三维地图的共享
4.4 本章小结
第五章 实验结果与分析
5.1 软硬件开发环境介绍
5.2 基于Kinect的三维场景重构实验
5.3 基于云平台的三维场景重构实验
5.4 实验结果对比与分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文的主要研究内容
6.2 进一步研究方向
参考文献
致谢
硕士期间发表的论文和科研成果
硕士期间参加的科研工作
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于云计算的机器人SLAM架构的实现与优化[J]. 谭杰夫,丁博,郭长国,史殿习. 软件. 2015(10)
[2]服务机器人云计算平台SOA接口层模型设计[J]. 陈宏兴,周风余,田天,姜志飞,陈竹敏. 山东大学学报(工学版). 2015(04)
[3]基于无线网络的云医疗机器人系统仿真[J]. 王晓琳,樊建聪. 计算机与现代化. 2014(12)
[4]基于变分模型的单目视觉三维重建方法[J]. 贾松敏,王可,李秀智,徐涛. 光学学报. 2014(04)
[5]机器人云操作平台的实现研究[J]. 赵连翔,王全玉,贾金苗,陆峥玲. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(S1)
[6]基于图像匹配-点云融合的建筑物立面三维重建[J]. 王俊,朱利. 计算机学报. 2012(10)
博士论文
[1]基于连续深度融合的多视图三维重建研究[D]. 朱文峤.浙江大学 2013
[2]基于序列图像的三维重建算法研究[D]. 彭科举.国防科学技术大学 2012
[3]计算机视觉中三维重构的研究与应用[D]. 姜大志.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]基于云计算的自主心智发育机器人研究[D]. 王光君.山东大学 2015
[2]双目立体视觉系统标定及重构方法研究[D]. 熊凡.武汉工程大学 2012
[3]机器人云操作平台的研究与实现[D]. 刘丰艺.北京理工大学 2011
[4]基于单目视觉的障碍物检测与三维重建[D]. 王贻术.浙江大学 2007
本文编号：3617589
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