牛场牛粪清理机器人系统中双目视觉目标测距研究与应用

发布时间：2020-06-11 06:33

【摘要】：本文是基于“标准化牛场的牛粪清理装置研发”项目的双目工业相机的测距系统。主要使用MV-EM120M工业相机和AFT-1614MP工业镜头,对物体进行拍摄,识别出物体并进行距离测量,进而帮助牛粪清理机器人搭载的机械臂能够准确的实现抓举功能。针对该设计的需求,本文主要从摄像机的双目标定、图像的立体匹配和双目测距三个方面,建立一套完整的双目测距体系。为了更能达到项目所需,本论文对测距体系的双目标定和立体匹配部分都做了相应的改进。论文在VS2010+OpenCV2.4.9环境下主要对以下任务进行了研究与实验:(1)相机标定。由于对实验精度的要求,抛弃了传统的棋盘格标定板,选用一种具有更高精度的AFT-CT430标定板,并且根据此标定板编写了适用于它的算法,让标定结果更加准确。(2)立体匹配。根据实际应用需求,所研究的检测特征点和构建描述符选用SURF算法,并使用暴力匹配法进行特征点的初步匹配。由于误匹配点过多无法高效的进行下一步测距,因此本文对筛选错误匹配点选用的是极限约束法,最终在筛选错误点数和筛选错误点平均时间都有了很大的提升。(3)双目测距。根据所提出的匹配方法和单应性矩阵模型确定出目标物,并确定出目标物的大致中心点,最后使用汇聚式双目测距法得到目标物体深度的信息。由于标定和特征匹配建立了速度和高精度的基础,因此项目最终实现的目标确定与测距系统整体处理速度提高了 1.1倍,误差率最高为1.25%。由实验结果可以确定,所提出的算法可以较好的应用于牛场的牛粪清理装置中。
【图文】：

相机,工业

２．３．１邋摄像机逡逑（一）摄像机产品介绍和产品特点逡逑如图２－２所示，，ＭＶ－ＥＭ系列小型千兆网工业相机具有很高的分辨率最高可达１４００万像素，逡逑最高可达到１２０帧每秒的帧频，以千兆以太网（ＧｉｇＥ）传输，具有高信噪比，触发存图，并且支逡逑持Ｗｉｎｄｏｗｓ邋ＸＰ、Ｗｉｎ７、Ｗｉｎ８的３２／６４位下程序开发功能以及机身自带缓存功能。在农业、制造逡逑业、零部件检测、尺寸检测、食品、医学和环保等领域有着广泛的应用。逡逑－６－逡逑

摄像头,镜头

宁夏大学硕士学位论文逦第二章双目立体视觉系统的构万逡逑ＡＦＴ－ＭＰ系列工业镜头，如图２－３所示。该系列镜头是一款高分辨率的工业镜头，具有低失逡逑真的设计、低畸变率和多种校正方式，最大限度的减少了像差，使其在空间频率数高的频带处也逡逑可维持较高的ＭＴＦ值（考察镜头成像品质的依据之一），对比度清晰度高，镜头光圈、焦距都逡逑可调节并且带有锁扣可以锁紧。综上所述此相机非常适合对画质要求高的场合，能配合百万像素逡逑的工业相机使用，所以本项目运用这类相机。除此之外，还可以运用到：工厂自动化，机器视觉，逡逑图像处理，具有高精度检测，测量和识别的领域等。逡逑图２－３摄像头逡逑（二）摄像头性能参数逡逑相机和镜头是不可分割的整体，如表２－２所示是具体运用的此项目摄像头参数：逡逑逦表２－２摄像头性能参数逦逡逑参数列表逦参数值逦逡逑型号逦ＡＦＴ－１６１４ＭＰ逡逑分辨率逦１００１ｐ／ｍｍ（２ＭＰ）逡逑靶面尺寸逦２／３＂逡逑接口逦Ｃ逡逑焦距逦１６ｍｍ逡逑Ｆ邋值逦ＦＩ．４？Ｆ３２逡逑后焦距逦９．８７ｍｍ逡逑光圈类型逦手动逡逑视场角逦２９．０２°逡逑畸变逦＜１°／。逡逑对焦范围逦００邋￣邋０．２ｍ逡逑镀膜波长逦４００ｎｍ？９５０ｎｍ逡逑滤镜接口逦Ｍ３０
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TP242

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