基于双目立体视觉的三维重建与路径规划

发布时间：2022-10-08 15:47

　　双目立体视觉作为计算机视觉的重要分支之一,其通过模拟人类视觉感知客观世界,广泛应用于机器人导航、三维非接触测量及虚拟现实等领域。因此,对基于双目立体视觉的三维重建及其在机器人路径规划中的应用研究具有一定的理论价值和十分重要的现实意义。本论文将围绕双目立体视觉相机标定技术、图片预处理技术、立体匹配与三维重建技术以及机器人路径规划技术等重难点问题展开研究,论文的主要工作包括以下几个方面。深入研究了相机的成像模型,并通过建立四个相关坐标系和它们之间的转换关系,形象具体的描述相机的成像过程。对比分析双目相机的标定方法,确定张正友棋盘标定法作为本文的标定方法,并且利用最大似然估计对该标定算法进行了优化。根据标定结果,对镜头畸变进行校正,并完成了双目立体校正。在图像预处理方面,为消除或减弱图像噪声和图对间的亮度差异对立体匹配产生的影响,分别运用均值滤波和高斯滤波消除椒盐噪声和高斯噪声,直方图均衡化平衡图对间的亮度差异,图像锐化使图像的边缘变得清晰。详细对比了分析典型的几种立体匹配算法,并对匹配窗口对立体匹配的效果进行研究。针对机器人路径规划的应用场景,提出了一种基于阈值分割的去除地面干扰物和背景的... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 本文研究内容
第2章 双目相机标定
    2.1 引言
    2.2 双目相机标定原理
        2.2.1 相机成像模型
        2.2.2 四个坐标系及其转换关系
        2.2.3 双目相机标定方法
        2.2.4 相机标定优化
        2.2.5 双目相机标定实验
    2.3 镜头畸变
        2.3.1 径向畸变
        2.3.2 切向畸变
        2.3.3 畸变校正
    2.4 双目立体校正
        2.4.1 双目校正的原理
        2.4.2 双目校正步骤
    2.5 本章小结
第3章 图像预处理
    3.1 引言
    3.2 图像噪声
        3.2.1 噪声产生原因
        3.2.2 噪声特征
        3.2.3 噪声的数学模型
        3.2.4 图像滤波
    3.3 直方图均衡化
    3.4 图像锐化
        3.4.1 一阶微分锐化
        3.4.2 二阶微分锐化
    3.5 实验及分析
    3.6 本章小结
第4章 立体匹配与三维重建
    4.1 引言
    4.2 立体匹配研究的几个重点内容
        4.2.1 匹配基元
        4.2.2 立体匹配算法的约束准则
        4.2.3 相似性测度
    4.3 立体匹配算法与匹配窗口
        4.3.1 OpenCV中的三种立体匹配算法
        4.3.2 匹配窗口的选择
        4.3.3 视差图后处理
    4.4 三维表面重建
        4.4.1 Delaunay三角剖分
        4.4.2 Lawson算法
        4.4.3 基于OpenGL的三维重建实验
    4.5 本章小结
第5章 机器人路径规划研究
    5.1 引言
    5.2 机器人三维数据恢复
    5.3 路径规划
        5.3.1 全局路径规划
        5.3.2 局部路径规划
        5.3.3 人工势场法
    5.4 实验系统设置
        5.4.1 系统硬件组成
        5.4.2 视觉控制软件
        5.4.3 实验环境简化
        5.4.4 机器人导航实验过程
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于强化学习的机器人路径规划算法[J]. 张福海,李宁,袁儒鹏,付宜利.  华中科技大学学报(自然科学版). 2018(12)
[2]自然场景中近景摄影测量相机的自标定方法[J]. 王涛,董明利,孙鹏,王君,燕必希.  工具技术. 2018(12)
[3]移动机器人路径规划算法综述[J]. 霍凤财,迟金,黄梓健,任璐,孙勤江,陈建玲.  吉林大学学报(信息科学版). 2018(06)
[4]关于双目立体视觉图像目标精准匹配仿真[J]. 孙深圳,孙洒.  计算机仿真. 2018(11)
[5]基于数字图像直方图均衡化改进算法的设计研究[J]. 王玮.  佳木斯大学学报(自然科学版). 2018(06)
[6]基于全向移动机器人路径规划的蚁群算法研究[J]. 何雨,张志安,韩明明,陈庆武,黄学功.  测试技术学报. 2018(05)
[7]基于双目立体视觉的三维测振技术[J]. 解树平,杨波,万新军,黄鹏程,江剑宇.  光学仪器. 2018(05)
[8]双目立体视觉的研究现状及进展[J]. 黄鹏程,江剑宇,杨波.  光学仪器. 2018(04)
[9]一种单目相机标定算法研究[J]. 赫美琳,高明慧,李爽,杨开伟.  数字通信世界. 2018(05)
[10]浅析无人机自动避障系统[J]. 刘海波,李冀.  中国计量. 2017(09)

硕士论文
[1]地面机器人路径规划及其控制研究[D]. 薛文艳.河北科技大学 2019
[2]图像椒盐噪声及高斯噪声去噪方法研究[D]. 王晓凯.复旦大学 2010
[3]基于双目视觉的复杂背景下运动目标三维信息重建[D]. 弥丽丽.西北大学 2010



本文编号：3687986