智能轮椅三维环境重建与场景分割

发布时间：2021-10-24 22:46

　　目前,世界人口老龄化的进程不断加快,同时由于各种灾难和疾病造成的残疾人士也在逐年增加。老年/残疾人士身体机能的衰退和损伤不仅给他们自己的生活带来诸多的不便,而且也给子女、亲友和社会带来了沉重的负担。智能轮椅的诞生正是为了给这些老年/残疾人士提供便利,以减轻他们的亲人以及社会的负担。近年来,针对智能轮椅的研究已经有了很大的进展,但是这些研究成果大都面向室内环境,不能满足老年/残疾人士的室外活动需求。本文致力于提高智能轮椅室外运行关键技术,从智能轮椅三维环境重建和场景分割两方面开展深入的研究。针对智能轮椅三维环境重建,本文设计了全景三维彩色激光扫描系统。该系统有三个特点:一是利用全新的数据同步采集方法,实时同步采集激光三维点云、二维图像、设备位姿信息和升降台位置信息,同步采集精度高。二是利用每一个同步时刻的激光三维点云与二维图像进行数据融合,实时获取空间场景的三维彩色点云数据,数据融合实时性好。三是利用升降台往复运动和GPS组合惯导模块,实现大范围空间场景浓密三维彩色点云的融合重构。针对智能轮椅室外运行所面对的复杂场景,本文提出了一种基于主成分特征球的室外场景三维点云分割方法。首先,利用主... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 三维点云数据的采集
        1.2.1 接触式测量
        1.2.2 非接触式测量
    1.3 室外场景三维点云分割
        1.3.1 地面提取
        1.3.2 非地面物体分割
    1.4 论文的主要内容及结构
2 全景三维彩色激光扫描系统硬件设计
    2.1 全景三维彩色激光扫描系统总览
    2.2 三维激光测距仪
        2.2.1 激光测距仪工作原理
        2.2.2 激光测距仪选型
    2.3 高速彩色工业相机选型
    2.4 惯性导航技术与GPS惯导设备选型
        2.4.1 惯性导航技术
        2.4.2 GPS惯导设备选型
    2.5 电控升降台
        2.5.1 电控升降台的工作原理
        2.5.2 丝杆步进电机选型
        2.5.3 步进电机控制驱动器选型
    2.6 全景三维彩色激光扫描系统扫描方法
    2.7 小结
3 全景三维彩色激光扫描系统软件开发
    3.1 全景三维彩色激光扫描系统软件开发
        3.1.1 软件开发平台
        3.1.2 软件结构
    3.2 驱动层
        3.2.1 功能介绍
        3.2.2 点云数据采集进程
        3.2.3 图像数据采集进程
        3.2.4 GPS惯导数据采集进程
        3.2.5 升降台控制进程
    3.3 算法层
        3.3.1 数据管理进程
        3.3.2 点云图像数据融合进程
        3.3.3 升降运动数据融合进程
        3.3.4 自由运动数据融合进程
    3.4 显示层
        3.4.1 高速工业相机视图的绘制
        3.4.2 点云数据视图的绘制
        3.4.3 算法层结果展示
    3.5 小结
4 室外场景三维点云分割
    4.1 点云局部形状分析
    4.2 分层聚类
    4.3 地面提取
    4.4 地面提取实验
    4.5 非地面物体分割
    4.6 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于捷联惯导的采煤机定位定姿技术实验研究[J]. 杨海,李威,罗成名,范孟豹,应葆华.  煤炭学报. 2014(12)
[2]基于图割的图像分割方法及其新进展[J]. 刘松涛,殷福亮.  自动化学报. 2012(06)
[3]接触式测量技术和非接触式测量技术的融合[J]. 朱德华.  技术与市场. 2012(05)
[4]基于激光三角法的传感器设计[J]. 胡曙光,陈静,华艳秋,王明辉.  测控技术. 2006(06)
[5]RENISHAW数字化扫描系统[J]. 张曙.  机电一体化. 1996(01)

硕士论文
[1]基于双目视觉智能轮椅导航的关键技术研究[D]. 李永超.江苏大学 2010
[2]西安市居住区老年人户外活动场所规划设计研究[D]. 周海源.西安建筑科技大学 2007
[3]面向助老助残的智能轮椅开发[D]. 曾翔.上海交通大学 2007



本文编号：3456132