未知环境下预测显示遥操作关键技术研究
发布时间：2021-07-10 23:35
遥操作是远程机器人控制的一种重要方式,充分结合了人的决策能力和机器人的现场执行能力。在直接遥操作方式下,由于视觉反馈存在延时,操作者常采用“移动-等待-再移动”的模式来操作远端机器人,其效率较低。尤其是在大时延存在的情况下,预测显示遥操作方法提供给操作者实时的视觉反馈,帮助操作者进行及时决策,是一种有效地应对时延的解决方案。预测显示遥操作是基于机器人及三维工作环境模型的一种操作方式。针对结构化的环境,三维模型可借助图形学技术进行事先构建。然而针对未知环境,我们无法事先知道环境的结构信息,因此无法事先构建模型。本文主要研究非结构化或未知环境下的预测显示方法,利用采集到的环境图像,在线构建环境的三维模型,基于此模型来实现预测显示,改善了遥操作中视觉反馈滞后的问题。论文的主要研究内容如下:（1）提出了一种自动初始地图构建算法,该算法无须人为干预,直接根据图像间的基线距离,自动选择两幅图像,构建环境的初始地图,并基于此对机器人进行实时跟踪定位。在图像匹配及搜索定位时,将基于图像整体描述方法和局部特征描述方法相结合,提高了搜索效率。同时,将基于图像模板跟踪的相机姿态估计算法引入到相机位姿预测方法...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＰＴＡＭ双线程工作框架??棰于特征的方法耑要从环境中提取特征，闪此对环境具灯较高的要求，如丰富??理、冬
图２－１?ＯＲＢ特征点主方向及图像块选择??
图２－１?ＯＲＢ特征点主方向及图像块选择??最后，计算ＯＲＢ特征描述符。其思想是在特征点Ｐ的周＿以一定模式选取２５６??个点对，把这２５６个点对的比较结果组合起来得到２５６位的．：进制描述子。ＯＲＢ采??用贪婪穷举的方法得到了相关性较低的随机点对。问时，为了提高算法的抗噪能力，??不直接使用像素点的像素值，而是使用以该像素点为中心的５ｘ５图像块的像素的均??值代替。￥??２．１．２基于视觉单词的图像描述方法??２００３年，牛津大学的Ｓｉｖｉｃ等人为解决对视频场景的搜索提出了?ＢｏＦ?（Ｂａｇ?ｏｆ??Ｆｅａｔｕｒｅｓ）思想将局部特征集合整体考虑。其基本思路是对大量的图像进行训练，??将阁像局部特征聚类成单词，构成视觉词典，然后根据视觉词典将待检测图像映射??为一个立方图。该直方阁记录了视觉词典中每个单词出现的次数。??棰于ＢｏＦ的阍像描述过程可概括为视觉词典的牛．成过程和难于视觉单词检测的??在线图像描述两个部分。??兴ＩＥ点检测?厂特征集合?聚类?一￣＾１??－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单目视觉的同时定位与地图构建方法综述[J]. 刘浩敏,章国锋,鲍虎军. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(06)
[2]大规模环境下基于图优化SLAM的后端优化方法[J]. 王忠立,赵杰,蔡鹤皋. 哈尔滨工业大学学报. 2015(07)
[3]单目视觉同步定位与地图创建方法综述[J]. 顾照鹏,刘宏. 智能系统学报. 2015(04)
[4]基于视觉词典的单目视觉闭环检测算法[J]. 梁志伟,陈燕燕,朱松豪,高翔,徐国政. 模式识别与人工智能. 2013(06)
[5]一种基于SfM重建点云的三角网格化算法[J]. 陈庭旺,王庆. 计算机应用研究. 2011(02)
[6]Delaunay三角网构建方法比较研究[J]. 余杰,吕品,郑昌文. 中国图象图形学报. 2010(08)
[7]一种基于插入法的Delaunay三角网生成算法[J]. 徐旭,李源,陈学工. 电脑与信息技术. 2010(04)
[8]基于分治算法与逐点插入法的Delaunay三角网建立算法的改进[J]. 刘云,夏兴东,黄北生. 现代测绘. 2010(04)
[9]自由飞行空间机器人遥操作三维预测仿真系统研究[J]. 王学谦,梁斌,李成,徐文福. 宇航学报. 2009(01)
[10]虚拟现实中的基于图像绘制技术综述[J]. 殷润民,李伯虎,柴旭东. 系统仿真学报. 2007(19)
博士论文
[1]空间机器人遥操作中基于视觉的局部自主控制研究[D]. 张国亮.哈尔滨工业大学 2010
[2]面向空间舱内机器人遥操作的增强现实仿真场景构建技术研究[D]. 张金玲.北京邮电大学 2009
[3]基于增强现实的遥操作关键技术研究[D]. 熊友军.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]基于曲面约束的空间Delaunay三角剖分方法研究[D]. 廖家志.电子科技大学 2013
[2]三维空间Delaunay三角剖分算法的研究及应用[D]. 李丽.大连海事大学 2010
[3]基于虚拟现实的机械臂遥操作系统研究[D]. 周赟.华中科技大学 2007
[4]基于极坐标的可见外壳生成技术研究[D]. 单宏伟.浙江大学 2004
本文编号：3276869
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＰＴＡＭ双线程工作框架??棰于特征的方法耑要从环境中提取特征，闪此对环境具灯较高的要求，如丰富??理、冬
图２－１?ＯＲＢ特征点主方向及图像块选择??
图２－１?ＯＲＢ特征点主方向及图像块选择??最后，计算ＯＲＢ特征描述符。其思想是在特征点Ｐ的周＿以一定模式选取２５６??个点对，把这２５６个点对的比较结果组合起来得到２５６位的．：进制描述子。ＯＲＢ采??用贪婪穷举的方法得到了相关性较低的随机点对。问时，为了提高算法的抗噪能力，??不直接使用像素点的像素值，而是使用以该像素点为中心的５ｘ５图像块的像素的均??值代替。￥??２．１．２基于视觉单词的图像描述方法??２００３年，牛津大学的Ｓｉｖｉｃ等人为解决对视频场景的搜索提出了?ＢｏＦ?（Ｂａｇ?ｏｆ??Ｆｅａｔｕｒｅｓ）思想将局部特征集合整体考虑。其基本思路是对大量的图像进行训练，??将阁像局部特征聚类成单词，构成视觉词典，然后根据视觉词典将待检测图像映射??为一个立方图。该直方阁记录了视觉词典中每个单词出现的次数。??棰于ＢｏＦ的阍像描述过程可概括为视觉词典的牛．成过程和难于视觉单词检测的??在线图像描述两个部分。??兴ＩＥ点检测?厂特征集合?聚类?一￣＾１??－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单目视觉的同时定位与地图构建方法综述[J]. 刘浩敏,章国锋,鲍虎军. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(06)
[2]大规模环境下基于图优化SLAM的后端优化方法[J]. 王忠立,赵杰,蔡鹤皋. 哈尔滨工业大学学报. 2015(07)
[3]单目视觉同步定位与地图创建方法综述[J]. 顾照鹏,刘宏. 智能系统学报. 2015(04)
[4]基于视觉词典的单目视觉闭环检测算法[J]. 梁志伟,陈燕燕,朱松豪,高翔,徐国政. 模式识别与人工智能. 2013(06)
[5]一种基于SfM重建点云的三角网格化算法[J]. 陈庭旺,王庆. 计算机应用研究. 2011(02)
[6]Delaunay三角网构建方法比较研究[J]. 余杰,吕品,郑昌文. 中国图象图形学报. 2010(08)
[7]一种基于插入法的Delaunay三角网生成算法[J]. 徐旭,李源,陈学工. 电脑与信息技术. 2010(04)
[8]基于分治算法与逐点插入法的Delaunay三角网建立算法的改进[J]. 刘云,夏兴东,黄北生. 现代测绘. 2010(04)
[9]自由飞行空间机器人遥操作三维预测仿真系统研究[J]. 王学谦,梁斌,李成,徐文福. 宇航学报. 2009(01)
[10]虚拟现实中的基于图像绘制技术综述[J]. 殷润民,李伯虎,柴旭东. 系统仿真学报. 2007(19)
博士论文
[1]空间机器人遥操作中基于视觉的局部自主控制研究[D]. 张国亮.哈尔滨工业大学 2010
[2]面向空间舱内机器人遥操作的增强现实仿真场景构建技术研究[D]. 张金玲.北京邮电大学 2009
[3]基于增强现实的遥操作关键技术研究[D]. 熊友军.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]基于曲面约束的空间Delaunay三角剖分方法研究[D]. 廖家志.电子科技大学 2013
[2]三维空间Delaunay三角剖分算法的研究及应用[D]. 李丽.大连海事大学 2010
[3]基于虚拟现实的机械臂遥操作系统研究[D]. 周赟.华中科技大学 2007
[4]基于极坐标的可见外壳生成技术研究[D]. 单宏伟.浙江大学 2004
本文编号：3276869
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