基于双目视觉的室内机器人导航系统的设计与实现

发布时间：2023-05-08 02:54

　　随着机器人的发展,视觉定位导航将是其未来要解决的关键技术之一。双目视觉定位导航作为视觉定位导航的重要组成部分将会被重点研究。由于室外场景受各种因素影响较大而室内场景受环境影响相对较小,因此室内定位导航受到了极大重视。本文是基于双目视觉研究室内机器人导航系统的设计与实现,旨在降低成本的同时提高导航定位精度与稳定性。仅使用双目相机采集信息,在理论分析和应用中均取得了很好效果。本文研究并优化了基于双目视觉的室内定位方法。首先,基于ORB-SLAM2框架创建非实时机器人运行环境的稠密关键帧地图;其次,对双目相机标定并使用标定参数对图像进行去畸变共面行对准矫正;再次,对图像提取ORB特征并使用SAD算法对左右图像特征点进行亚像素级匹配,求解深度信息;然后使用词袋字典或者投影模型比较特征点相似度匹配帧间图像的特征点或者关键帧地图的路标点,使用RANSAC结合EPn P算法利用匹配特征点估计相机位姿,使用G2O通过最小化匹配特征点的重投影误差优化相机位姿,通过追踪关键帧地图的路标点增加图像特征点与关键帧地图的路标点匹配数量再次使用匹配点对优化相机位姿;最后,使用局部后端优化再次优化位姿,创建里程计信...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景及研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 机器人导航国内外研究现状
        1.3.2 机器人视觉定位国内外研究现状
    1.4 本文研究内容及组织结构
第2章 机器人导航系统关键算法研究
    2.1 视觉定位的研究
        2.1.1 创建关键帧地图
        2.1.2 视觉定位算法的研究
    2.2 创建栅格地图研究
        2.2.1 双目相机标定
        2.2.2 双目立体矫正
        2.2.3 创建深度图像
        2.2.4 创建点云图像
        2.2.5 模拟雷达数据
        2.2.6 创建栅格地图框架
    2.3 本章小结
第3章 室内机器人导航系统的设计与实现
    3.1 系统整体设计与实现
    3.2 机器人结构的设计与实现
    3.3 模拟雷达数据的设计与实现
        3.3.1 双目相机标定的设计与实现
        3.3.2 双目立体矫正的设计与实现
        3.3.3 创建深度图像的设计与实现
        3.3.4 创建点云图像的设计与实现
        3.3.5 生成模拟雷达数据的设计与实现
    3.4 视觉里程计的设计与实现
        3.4.1 创建关键帧地图的设计与实现
        3.4.2 求解初始位姿的设计与实现
        3.4.3 视觉定位后端优化的设计与实现
        3.4.4 创建里程计的设计与实现
    3.5 创建栅格地图与关键帧地图的设计与实现
    3.6 路径规划的设计与实现
        3.6.1 全局路径规划的设计与实现
        3.6.2 局部路径规划的设计与实现
    3.7 数模转换控制器的选型与应用
    3.8 本章小结
第4章 室内机器人导航系统测试
    4.1 系统测试环境
        4.1.1 系统硬件设备配置
        4.1.2 系统软件环境配置
    4.2 系统功能测试
        4.2.1 机器人结构模块测试
        4.2.2 模拟雷达数据模块测试
        4.2.3 视觉里程计模块测试
        4.2.4 创建栅格地图模块测试
        4.2.5 路径规划模块测试
    4.3 系统性能测试
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3811841