移动机器人双目视觉测距及瞄准姿态解算算法研究
发布时间：2021-01-29 10:45
近年来随着硬件计算能力的不断提升以及计算机视觉技术的不断突破,计算机视觉技术在嵌入式设备中获得了越来越广泛的应用。以大疆公司组织主办的RoboMaster机甲大师赛为背景,本文主要研究比赛中地面移动机器人的目标检测、跟踪以及双目定位问题,并对移动机器人上的两轴云台机构进行数学建模,将目标的位置信息转换为云台各轴的转动角度信息。具体包括以下的工作内容:首先,本文根据目标的特征,制定了双目视觉系统的实现步骤,并确定了双目视觉系统的设计指标;构建了双目目标定位精度分析模型,量性分析了双目目标定位精度与摄像机的单位像素的物理长度、镜头的焦距、双目相机的基线距离、目标物体的深度等的关系。其次,对双目视觉的三角几何测量原理进行了分析与阐述;介绍了如何对双目摄像机进行双目标定,并基于OpenCV实现了双目相机标定与双目图像校正。然后,依据目标对象的特征,设计了目标检测算法;基于卡尔曼滤波,结合地面移动机器人在比赛场地中运动特征,设计了卡尔曼滤波目标跟踪算法。经过试验统计分析:在室内环境中,目标检测算法的检测成功率约为83%,目标跟踪算法的跟踪成功率约为87%;目标检测与跟踪算法在TX1中的运行时间约...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１步兵机器人??７??
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?第２章双目视觉系统总体方案设计???目标后，可以考虑用目标跟踪算法对后续帧图像中的目标进行跟踪，而不再运行??检测算法。如果目标丢失（即目标跟踪失败），再运行检测算法，检测到目标后再??运行跟踪算法。通过视觉目标检测与跟踪算法获得了装甲板中心点在图像中的像??素位置坐标后，更进一步就是通过定位算法将像素位置坐标转换为相机坐标系下??的三维位置坐标。装甲板的位置定位方案有两种：单目视觉定位与双目视觉定位。??单目视觉定位的方案如下：如图２．５所示，在装甲板平面内定义坐标系ｏｚｙ?（即??物理世界坐标系），坐标原点位于装甲板的中心处，点ａ、ｂ、ｃ、ｄ为提前定义好??的合作目标点，这４个点都位于灯条的中心线上；因为点ａ、ｂ、ｃ、ｄ为自己定义，??显然它们在世界坐标系的坐标都己知，然后再通过视觉目标检测算法，也可以知??道４个点的像素坐标；如果单目相机己经标定，则可以通过ＰｎＰ算法（比如Ｐ３Ｐ??算法、ＥＰｎＰ算法等）求得世界坐标系ＯＸＴ相对于相机坐标系的位姿，即得到了??世界坐标系变换到相机坐标系的旋转矩阵与平移矩阵，据此可以将装甲板中心点??位于世界坐标系中的坐标（此时位丁？原点０处）变换到相机坐标系中，由此即实??现了装甲板位置的定位。事实上坐标原点可以位于平面内的任意位置，只是此处??如果将装甲板的中心点定为世界坐标系的原点，则点ａ、ｂ、ｃ、ｄ会关于坐标轴对??称，这样就便于处理。单目定位算法的时间复杂度一般比双目定位算法低。单目??定位系统的硬件成本一般也比双目系统要低很多。不仅仅是双目系统比单目系统??多一个采集图像的摄像头，而且因为高精度的双目定位算法远比单目复杂，因此??为了满足实时处理的任务需求，往
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于增强语义与多注意力机制学习的深度相关跟踪[J]. 周双双,宋慧慧,张开华,樊佳庆. 计算机工程. 2020(02)
[2]基于卷积网络的目标跟踪应用研究[J]. 赵春梅,陈忠碧,张建林. 光电工程. 2020(01)
[3]基于核滤波器实时运动目标的抗遮挡再跟踪[J]. 汤学猛,陈志国,傅毅. 光电工程. 2020(01)
[4]基于KCF的样本更新与目标重定位方法[J]. 吴世宇,李志华,王威. 计算机与现代化. 2020(01)
[5]基于卷积神经网络的高效精准立体匹配算法[J]. 张文,邵小桃,杨维,郭鸣坤,景年昭. 计算机辅助设计与图形学学报. 2020(01)
[6]适合长时跟踪的自适应相关滤波算法[J]. 肖逸清,葛洪伟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2020(01)
[7]基于三维卷积神经网络的立体匹配算法[J]. 王玉锋,王宏伟,于光,杨明权,袁昱纬,全吉成. 光学学报. 2019(11)
本文编号：3006751
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１步兵机器人??７??
?第２章双目视觉系统总体方案设计???＾?１３§?＾??ｍ?？?—??０?？?：??ｕ?？??Ｌ０?０?Ｊ?＂??▲??［１】侧灯?［２］顶部用竖直Ｍ４螺钉固定??图２．２小装甲模块示意图??＾?２３０?＾??＿?丨；，．严?４?＿Ｔ＼??｜?Ｎｆｔ，?ａ??匕?！?Ｊ?ｒ?一翁、＇??［１］侧灯?［２］顶部用竖直Ｍ４螺钉固定??图２．３大装甲模块示意图??Ｑ??图２．４张贴在小装甲板上的数字“１”??２．２视觉系统程序方案设计??由２．１节的分析可知，可以通过视觉处理算法来检测装甲板。因为视觉目标??跟踪算法的时间复杂度一般比目标检测算法低，因此在通过目标检测算法检测到??８??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于增强语义与多注意力机制学习的深度相关跟踪[J]. 周双双,宋慧慧,张开华,樊佳庆. 计算机工程. 2020(02)
[2]基于卷积网络的目标跟踪应用研究[J]. 赵春梅,陈忠碧,张建林. 光电工程. 2020(01)
[3]基于核滤波器实时运动目标的抗遮挡再跟踪[J]. 汤学猛,陈志国,傅毅. 光电工程. 2020(01)
[4]基于KCF的样本更新与目标重定位方法[J]. 吴世宇,李志华,王威. 计算机与现代化. 2020(01)
[5]基于卷积神经网络的高效精准立体匹配算法[J]. 张文,邵小桃,杨维,郭鸣坤,景年昭. 计算机辅助设计与图形学学报. 2020(01)
[6]适合长时跟踪的自适应相关滤波算法[J]. 肖逸清,葛洪伟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2020(01)
[7]基于三维卷积神经网络的立体匹配算法[J]. 王玉锋,王宏伟,于光,杨明权,袁昱纬,全吉成. 光学学报. 2019(11)
本文编号：3006751
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