室内全向移动拍摄机器人的交互控制研究
发布时间：2021-04-25 06:05
近年来,将机器人技术同摄影摄像行业的具体化需求有效结合的拍摄机器人由于其极大节省了拍摄时的人力成本,改善了拍摄效率,以及相当程度优化了对场景或目标的拍摄效果,被逐渐推广应用至影视制作、比赛直播以及摄影艺术等细化领域。针对室内拍摄情形,目前依旧缺少如何将机器人同摄影（像）师的拍摄需求、拍摄目标的实际状态以及所在拍摄环境联系更为紧密的交互性研究,且同时存在操作过于机械化导致的适应性不强,过多且不必要的人为现场干预反应的低端智能化等问题。由此,本文将基于移动机器人的视觉伺服控制理论及目标检测与跟踪技术,并结合摄影摄像中的基础构图理论,对常见的两种拍摄方式下移动机器人拍摄控制系统进行深入研究,以期达到给定控制要求及期望拍摄效果。首先,设计了机器人底部的全向移动平台并对其硬件进行选型,分析平台的正逆运动学模型,针对其定点位姿控制及轨迹跟踪控制,基于运动学模型构建平台的运动控制系统,仿真结果验证其可行,并设计了平台电机的转速控制程序。其次,提出了机器人定点拍摄的控制方案及评价指标,对于平台的位姿控制,采用基于位置的视觉伺服控制方式,给出了特征点选取和提取的方法,针对位姿估计中的P3P问题,提出了改...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 摄影摄像机器人的国内外研究现状与分析
1.2.1 室内地面拍摄机器人研究现状
1.2.2 室内飞行拍摄机器人研究现状
1.2.3 室内并联柔索拍摄机器人研究现状
1.2.4 研究现状分析
1.3 课题主要研究内容
第2章 移动平台的运动控制系统设计
2.1 引言
2.2 移动平台的设计与硬件选型
2.3 移动平台的运动学模型构建
2.3.1 平台的正运动学模型
2.3.2 平台的逆运动学模型
2.4 移动平台的运动控制系统设计
2.4.1 平台的位姿控制
2.4.2 平台的轨迹跟踪控制
2.4.3 电机的转速控制
2.5 本章小结
第3章 面向静态目标的定点拍摄控制研究
3.1 引言
3.2 基于摄影构图方式的定点拍摄指标
3.3 静态定点拍摄的控制方案设计
3.4 移动平台位姿控制的视觉系统模型
3.5 基于位置的移动平台视觉伺服控制系统构建
3.5.1 定点拍摄目标的特征选取与提取
3.5.2 改进的P3P问题优化算法
3.5.3 改进的P3P问题优化算法的仿真计算验证
3.5.4 基于位置的视觉伺服控制
3.6 云台拍摄摄像头的目标检测及拍摄调整算法设计
3.6.1 目标的局部特征检测
3.6.2 云台运动的调整算法
3.7 本章小结
第4章 面向动态目标的跟踪拍摄控制研究
4.1 引言
4.2 动态跟踪拍摄的控制方案设计及指标确定
4.3 移动平台的视觉动态跟踪模型构建
4.4 基于图像的移动平台视觉伺服控制系统构建
4.4.1 跟踪目标的特征选取与提取
4.4.2 移动平台的视觉伺服控制
4.4.3 雅可比矩阵中深度值的估计方法
4.4.4 不同增益值组合对平台速度的影响及分析
4.4.5 基于图像的视觉伺服控制仿真
4.5 融合目标跟踪的拍摄优化算法设计
4.6 本章小结
第5章 静态定点拍摄与动态跟踪拍摄的实验分析
5.1 引言
5.2 移动拍摄机器人的测试实验台搭建
5.2.1 实验平台的系统架构
5.2.2 实验平台的硬件搭建
5.2.3 实验平台的运动控制界面设计
5.2.4 影响拍摄效果的因素讨论
5.3 静态定点拍摄的实验及分析
5.3.1 Kinect相机的标定
5.3.2 期望拍摄位姿的确定
5.3.3 定点拍摄下平台的视觉伺服控制实验分析
5.3.4 云台摄像头的静态拍摄效果分析
5.4 动态跟踪拍摄的实验及分析
5.4.1 跟踪拍摄下平台的视觉伺服控制实验分析
5.4.2 云台摄像头的动态跟踪拍摄效果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3158850
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 摄影摄像机器人的国内外研究现状与分析
1.2.1 室内地面拍摄机器人研究现状
1.2.2 室内飞行拍摄机器人研究现状
1.2.3 室内并联柔索拍摄机器人研究现状
1.2.4 研究现状分析
1.3 课题主要研究内容
第2章 移动平台的运动控制系统设计
2.1 引言
2.2 移动平台的设计与硬件选型
2.3 移动平台的运动学模型构建
2.3.1 平台的正运动学模型
2.3.2 平台的逆运动学模型
2.4 移动平台的运动控制系统设计
2.4.1 平台的位姿控制
2.4.2 平台的轨迹跟踪控制
2.4.3 电机的转速控制
2.5 本章小结
第3章 面向静态目标的定点拍摄控制研究
3.1 引言
3.2 基于摄影构图方式的定点拍摄指标
3.3 静态定点拍摄的控制方案设计
3.4 移动平台位姿控制的视觉系统模型
3.5 基于位置的移动平台视觉伺服控制系统构建
3.5.1 定点拍摄目标的特征选取与提取
3.5.2 改进的P3P问题优化算法
3.5.3 改进的P3P问题优化算法的仿真计算验证
3.5.4 基于位置的视觉伺服控制
3.6 云台拍摄摄像头的目标检测及拍摄调整算法设计
3.6.1 目标的局部特征检测
3.6.2 云台运动的调整算法
3.7 本章小结
第4章 面向动态目标的跟踪拍摄控制研究
4.1 引言
4.2 动态跟踪拍摄的控制方案设计及指标确定
4.3 移动平台的视觉动态跟踪模型构建
4.4 基于图像的移动平台视觉伺服控制系统构建
4.4.1 跟踪目标的特征选取与提取
4.4.2 移动平台的视觉伺服控制
4.4.3 雅可比矩阵中深度值的估计方法
4.4.4 不同增益值组合对平台速度的影响及分析
4.4.5 基于图像的视觉伺服控制仿真
4.5 融合目标跟踪的拍摄优化算法设计
4.6 本章小结
第5章 静态定点拍摄与动态跟踪拍摄的实验分析
5.1 引言
5.2 移动拍摄机器人的测试实验台搭建
5.2.1 实验平台的系统架构
5.2.2 实验平台的硬件搭建
5.2.3 实验平台的运动控制界面设计
5.2.4 影响拍摄效果的因素讨论
5.3 静态定点拍摄的实验及分析
5.3.1 Kinect相机的标定
5.3.2 期望拍摄位姿的确定
5.3.3 定点拍摄下平台的视觉伺服控制实验分析
5.3.4 云台摄像头的静态拍摄效果分析
5.4 动态跟踪拍摄的实验及分析
5.4.1 跟踪拍摄下平台的视觉伺服控制实验分析
5.4.2 云台摄像头的动态跟踪拍摄效果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3158850
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