机器人智能抓取与可容空间位姿估计研究
发布时间：2021-11-22 23:35
机器人及其相关技术是“中国制造2025”关键技术储备之一。面对产业的不断升级,工业机器人逐渐地引入摄像机等传感器进行引导完成场景下的随机刚性物体操作。相对于刚性物体,由于柔性物体的形状或者大小变化,机器视觉不能准确地检测提取到关键特征点,从而导致位姿较大误差或者错误结果。尤其在柔性半成品或成品在制造过程中,有多道生产、检测、仓储环节,工人需要在集装箱半封闭空间内在线搬运、装卸或堆垛等。在此背景下,本文从机器视觉和优化算法出发,研究一套目标物体立体测量、抓取位姿估计、机器人轨迹优化以及物体在可容空间内的位姿估计方法。首先从单目视觉测量模型出发,介绍了已知工件的单目位姿测量方法,提出了基于迭代最近点算法（Iterative Closest Point,ICP）算法的双目标定改进方法、P-KLT（Pyramid Kanade-Lucas-Tomasi）算法的双目稀疏点云获取方法以及采用结构光实现双目立体标定,并最后阐述了场景稠密点云的获取方法。进一步地,面向点云预处理的需求,提出了一种基于图像数据的点云分割、点云初始配准方法（基于摄像机位姿和基于图像特征点）。在机器人轨迹规划方面,采用关节空...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于单目视觉的平面测量对象
图 1-4 P3P 投影示意图Fig.1-4 P3P projection diagram图 1-5 点、像平面与摄像机的空间几何关系Fig.1-5 Space geometry of point, plane and camera单目视觉测量的研究，从图像二维数据到物理世界二维或三维数据的映射以及视觉量系统的构成等。其中，图像二维数据到平面空间信息的映射建模求解相对容易，但像二维数据到立体空间信息的映射以及相关视觉测量系统的构成与测量原理等，仍然目前的研究热点。1.2 双目视觉与结构光系统测量研究现状立体视觉，一般包括双目视觉、多目视觉和结构光系统等，其中多目视觉是在双目觉模型上进行了扩展，可看做是多组双目视觉系统。双目视觉测量技术，应用摄像机模拟人的双目视觉功能从现实事物图像中提取两组信息，即不同视角下（为左右或上组合）的感知图像，基于三角测量原理来计算像素间位置偏差获取景物的三维信息，原待测量目标的空间坐标位置，如图 1-5 所示。立体视角从上世纪 60 年代开始，在
图 1-4 P3P 投影示意图Fig.1-4 P3P projection diagram图 1-5 点、像平面与摄像机的空间几何关系Fig.1-5 Space geometry of point, plane and camera单目视觉测量的研究，从图像二维数据到物理世界二维或三维数据的映射以及视觉量系统的构成等。其中，图像二维数据到平面空间信息的映射建模求解相对容易，但像二维数据到立体空间信息的映射以及相关视觉测量系统的构成与测量原理等，仍然目前的研究热点。1.2 双目视觉与结构光系统测量研究现状立体视觉，一般包括双目视觉、多目视觉和结构光系统等，其中多目视觉是在双目觉模型上进行了扩展，可看做是多组双目视觉系统。双目视觉测量技术，应用摄像机模拟人的双目视觉功能从现实事物图像中提取两组信息，即不同视角下（为左右或上组合）的感知图像，基于三角测量原理来计算像素间位置偏差获取景物的三维信息，原待测量目标的空间坐标位置，如图 1-5 所示。立体视角从上世纪 60 年代开始，在
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用摄像机位姿估计的点云初始配准[J]. 郭清达,全燕鸣,姜长城,陈健武. 光学精密工程. 2017(06)
[2]采用改进果蝇优化算法的最小二乘支持向量机参数优化方法[J]. 司刚全,李水旺,石建全,郭璋. 西安交通大学学报. 2017(06)
[3]基于双目视觉稀疏点云重建的输电线路弧垂测量方法[J]. 王礼田,邵凤莹,萧宝瑾. 太原理工大学学报. 2016(06)
[4]基于特征信息分类的三维点数据去噪[J]. 吴禄慎,史皓良,陈华伟. 光学精密工程. 2016(06)
[5]改进果蝇算法在净化除钴过程锌粉量优化设定中的应用[J]. 王雅琳,何海明,孙备,阳春华,谢永芳. 控制理论与应用. 2016(05)
[6]基于局部单应性矩阵的结构光系统标定研究[J]. 武彦林,全燕鸣,郭清达. 科学技术与工程. 2016(13)
[7]果蝇优化算法在边坡最小安全系数搜索中的应用[J]. 贺子光,赵法锁,武斌,汪班桥,段钊. 灾害学. 2015(04)
[8]特征保持点云数据精简[J]. 袁小翠,吴禄慎,陈华伟. 光学精密工程. 2015(09)
[9]基于量子遗传算法的无线传感网络路由优化[J]. 夏俊,凌培亮,虞丽娟,杨劲松. 同济大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]基于双目立体视觉的复杂背景下的牛体点云获取[J]. 薛广顺,来智勇,张志毅,王美丽. 计算机工程与设计. 2015(05)
博士论文
[1]基于双目立体视觉的三维模型重建方法研究[D]. 韩慧妍.中北大学 2014
硕士论文
[1]基于单目视觉的目标位姿识别与机器人抓取引导[D]. 朱正伟.华南理工大学 2015
[2]三维数据点云的去噪及其检测[D]. 张育锋.南京信息工程大学 2014
[3]基于双目计算机视觉的三维重建技术研究[D]. 陈程.广东工业大学 2014
[4]摄像机标定方法的研究[D]. 舒娜.南京理工大学 2014
[5]机械臂空间目标视觉抓取的研究[D]. 邓桦.哈尔滨工业大学 2013
[6]基于结构光的双目立体成像技术研究[D]. 刘振.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[7]基于机器视觉的机械零部件精密测量系统设计与开发[D]. 杨戈.南京信息工程大学 2013
[8]单目视觉空间目标位姿测量算法研究[D]. 童张海.哈尔滨工业大学 2012
[9]基于机器视觉的袋装物料位姿自动识别研究[D]. 刘华冠.济南大学 2011
[10]基于Harris角点检测算法的图像拼接技术研究[D]. 贾莹.吉林大学 2010
本文编号：3512664
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于单目视觉的平面测量对象
图 1-4 P3P 投影示意图Fig.1-4 P3P projection diagram图 1-5 点、像平面与摄像机的空间几何关系Fig.1-5 Space geometry of point, plane and camera单目视觉测量的研究，从图像二维数据到物理世界二维或三维数据的映射以及视觉量系统的构成等。其中，图像二维数据到平面空间信息的映射建模求解相对容易，但像二维数据到立体空间信息的映射以及相关视觉测量系统的构成与测量原理等，仍然目前的研究热点。1.2 双目视觉与结构光系统测量研究现状立体视觉，一般包括双目视觉、多目视觉和结构光系统等，其中多目视觉是在双目觉模型上进行了扩展，可看做是多组双目视觉系统。双目视觉测量技术，应用摄像机模拟人的双目视觉功能从现实事物图像中提取两组信息，即不同视角下（为左右或上组合）的感知图像，基于三角测量原理来计算像素间位置偏差获取景物的三维信息，原待测量目标的空间坐标位置，如图 1-5 所示。立体视角从上世纪 60 年代开始，在
图 1-4 P3P 投影示意图Fig.1-4 P3P projection diagram图 1-5 点、像平面与摄像机的空间几何关系Fig.1-5 Space geometry of point, plane and camera单目视觉测量的研究，从图像二维数据到物理世界二维或三维数据的映射以及视觉量系统的构成等。其中，图像二维数据到平面空间信息的映射建模求解相对容易，但像二维数据到立体空间信息的映射以及相关视觉测量系统的构成与测量原理等，仍然目前的研究热点。1.2 双目视觉与结构光系统测量研究现状立体视觉，一般包括双目视觉、多目视觉和结构光系统等，其中多目视觉是在双目觉模型上进行了扩展，可看做是多组双目视觉系统。双目视觉测量技术，应用摄像机模拟人的双目视觉功能从现实事物图像中提取两组信息，即不同视角下（为左右或上组合）的感知图像，基于三角测量原理来计算像素间位置偏差获取景物的三维信息，原待测量目标的空间坐标位置，如图 1-5 所示。立体视角从上世纪 60 年代开始，在
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用摄像机位姿估计的点云初始配准[J]. 郭清达,全燕鸣,姜长城,陈健武. 光学精密工程. 2017(06)
[2]采用改进果蝇优化算法的最小二乘支持向量机参数优化方法[J]. 司刚全,李水旺,石建全,郭璋. 西安交通大学学报. 2017(06)
[3]基于双目视觉稀疏点云重建的输电线路弧垂测量方法[J]. 王礼田,邵凤莹,萧宝瑾. 太原理工大学学报. 2016(06)
[4]基于特征信息分类的三维点数据去噪[J]. 吴禄慎,史皓良,陈华伟. 光学精密工程. 2016(06)
[5]改进果蝇算法在净化除钴过程锌粉量优化设定中的应用[J]. 王雅琳,何海明,孙备,阳春华,谢永芳. 控制理论与应用. 2016(05)
[6]基于局部单应性矩阵的结构光系统标定研究[J]. 武彦林,全燕鸣,郭清达. 科学技术与工程. 2016(13)
[7]果蝇优化算法在边坡最小安全系数搜索中的应用[J]. 贺子光,赵法锁,武斌,汪班桥,段钊. 灾害学. 2015(04)
[8]特征保持点云数据精简[J]. 袁小翠,吴禄慎,陈华伟. 光学精密工程. 2015(09)
[9]基于量子遗传算法的无线传感网络路由优化[J]. 夏俊,凌培亮,虞丽娟,杨劲松. 同济大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]基于双目立体视觉的复杂背景下的牛体点云获取[J]. 薛广顺,来智勇,张志毅,王美丽. 计算机工程与设计. 2015(05)
博士论文
[1]基于双目立体视觉的三维模型重建方法研究[D]. 韩慧妍.中北大学 2014
硕士论文
[1]基于单目视觉的目标位姿识别与机器人抓取引导[D]. 朱正伟.华南理工大学 2015
[2]三维数据点云的去噪及其检测[D]. 张育锋.南京信息工程大学 2014
[3]基于双目计算机视觉的三维重建技术研究[D]. 陈程.广东工业大学 2014
[4]摄像机标定方法的研究[D]. 舒娜.南京理工大学 2014
[5]机械臂空间目标视觉抓取的研究[D]. 邓桦.哈尔滨工业大学 2013
[6]基于结构光的双目立体成像技术研究[D]. 刘振.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[7]基于机器视觉的机械零部件精密测量系统设计与开发[D]. 杨戈.南京信息工程大学 2013
[8]单目视觉空间目标位姿测量算法研究[D]. 童张海.哈尔滨工业大学 2012
[9]基于机器视觉的袋装物料位姿自动识别研究[D]. 刘华冠.济南大学 2011
[10]基于Harris角点检测算法的图像拼接技术研究[D]. 贾莹.吉林大学 2010
本文编号：3512664
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