基于ROS和点云库的室内三维物体识别与姿态估计

发布时间：2016-11-04 17:53

  本文关键词：基于图像的计算机物体识别研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《广东工业大学》 2016年

基于ROS和点云库的室内三维物体识别与姿态估计

鄢武  

【摘要】：近几年,伴随着人工智能、智能家居的快速发展,越来越多的服务型机器人出现我们的视野中,而在室内环境下的物体识别与姿态估计是服务机器人必备的一个技能。因此,本文以广东工业大学机器人实验室的实验设备KUKA youBot机器人作为研究平台,以开源机器人操作系统ROS和点云库PCL为工具,利用Kinect作为数据源,针对室内环境下的三维物体识别与6自由度姿态估计问题进行了深入研究,目的是为机器人后续的自主抓夹提供基础。首先,本文介绍了机器人平台和Kinect深度传感器的一些基本原理,然后简单介绍了ROS和PCL,随后将获取到的点云进行预处理,为下一步分割工作做准备。接着,针对室内环境有大量平面的特性,利用RANSAC算法提取出平面,再对剩余部分进行聚类分割。借助于同一个物体多视角下模型,使用全局不变几何特征CVFH来建立模型数据库,最后利用HDF5和kd-tree建立索引,采用FLANN进行最近邻匹配以达到自动识别目标聚类的效果。然后,要获取姿态需要将场景目标和数据库中的模板对齐,以获得他们之间的旋转和平移关系。但这里只能求得5个自由度,因为相机roll角的变化不会令CVFH全局几何特征发生变化,因此还需要利用CRH来单独计算roll角。再次,为了使最终的结果更精确,加入两个对于识别和姿态估计的优化步骤。首先利用ICP来对对齐部分进行优化,接着加入全局假设验证(Global Hypothesis Verification)来剔除误判的目标。最后,对深度相机和机器人进行标定,在获得物体位姿后利用机械臂运动学反解得到关节角,进行了仿真分析,验证识别流程和姿态估计方案的有效性,充分提高了机器人的智能化水平。

【关键词】：
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李新德;刘苗苗;徐叶帆;雒超民;;一种基于2D和3D SIFT特征级融合的一般物体识别算法[J];电子学报;2015年11期

2 计时鸣;黄希欢;;工业机器人技术的发展与应用综述[J];机电工程;2015年01期

3 王孙平;田乔;傅世忱;邵晓鹏;;QR码导航的室内目标搜寻机器人研究[J];计算机系统应用;2014年01期

4 柯翔;陈小平;靳国强;王锋;郭群;;一种适用于室内服务机器人的实时物体识别系统[J];计算机系统应用;2013年10期

5 谭民;王硕;;机器人技术研究进展[J];自动化学报;2013年07期

6 李航;宋春华;罗胜彬;韦兴平;刘小利;;机器人的研究现状及其发展趋势[J];微特电机;2013年04期

7 纪玉山;滕菲;;中国人口老龄化对经济结构的影响研究[J];社会科学辑刊;2013年01期

8 王田苗;陶永;陈阳;;服务机器人技术研究现状与发展趋势[J];中国科学:信息科学;2012年09期

9 宋章军;;服务机器人的研究现状与发展趋势[J];集成技术;2012年03期

10 嵇鹏程;沈惠平;;服务机器人的现状及其发展趋势[J];常州大学学报(自然科学版);2010年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨扬;基于机器视觉的服务机器人智能抓取研究[D];上海交通大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 常旭剑;基于FAST检测及SIFT描述的特征检测算法[D];中北大学;2015年

2 石广升;基于Kinect的物体三维模型构建和姿态估计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 林志强;面向智能服务机器人的物体感知研究[D];中国科学技术大学;2014年

4 孙小凯;基于RGB-D信息的物体定位与识别[D];浙江大学;2014年

5 朱晓莉;家庭服务机器人物体识别与抓取的研究[D];中国计量学院;2013年

6 曹海龙;基于RGBD数据的快速三维物体检测[D];上海交通大学;2013年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王婷;胥芳;谭大鹏;张立彬;;基于DPWS与Petri网的机器人自适应监控架构与服务方法研究[J];机电工程;2016年08期

2 胡志斌;卢燕;;机械化机器人焊接管理技术研究[J];科技传播;2016年15期

3 沈丽云;;“互联网+”背景下的机器人发展浅析[J];通信电源技术;2016年04期

4 田彦涛;孙中波;李宏扬;王静;;动态双足机器人的控制与优化研究进展[J];自动化学报;2016年08期

5 赵朋飞;胡国清;孙奇伟;焦亮;;一种单自由度平面多关节机械手臂的设计与研究[J];机电工程;2016年07期

6 彭海军;李飞;高强;陈飙松;吴志刚;钟万勰;;多体系统轨迹跟踪的瞬时最优控制保辛方法[J];力学学报;2016年04期

7 朱桁序;姜文刚;林永才;;用于机器人示教的人体手臂运动捕捉方法研究[J];电子测量技术;2016年07期

8 历美岑;辛颖;;森林工程专业的机器人技术基础课程改革研究[J];安徽农业科学;2016年15期

9 杨文健;杨红倩;;江苏省人口老龄化与产业结构调整研究[J];江苏经贸职业技术学院学报;2016年03期

10 韩文超;黄卫华;;基于声信号反馈的葫芦丝演奏机器人仿真设计[J];传感器与微系统;2016年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王德海;基于双目立体视觉的目标识别与抓取定位[D];吉林大学;2016年

2 鄢武;基于ROS和点云库的室内三维物体识别与姿态估计[D];广东工业大学;2016年

3 王利国;文化主题园区虚拟场景构建与交互技术研究[D];中北大学;2016年

4 宋文豪;基于图像的计算机物体识别研究[D];河北科技大学;2015年

5 贾雪伟;多智能体视觉定位及协调编队控制策略研究[D];燕山大学;2015年

6 尤扬;基于模糊控制的新型循迹智能小车设计[D];沈阳工业大学;2015年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李新德;潘锦东;DEZERT Jean;;一种基于DSmT和HMM的序列飞机目标识别算法[J];自动化学报;2014年12期

2 沈建新;田威;;基于工业机器人的飞机柔性装配技术[J];南京航空航天大学学报;2014年02期

3 计时鸣;姜文雍;蔡东海;金明生;蔡姚杰;邱毅;;软固结气压砂轮磨粒磨损研究[J];机电工程;2014年03期

4 冯华山;秦现生;王润孝;;航空航天制造领域工业机器人发展趋势[J];航空制造技术;2013年19期

5 计时鸣;丁洁瑾;金明生;敖海平;;软固结气压砂轮的质量评价及试验研究[J];机电工程;2013年01期

6 赵杰;张赫;刘玉斌;陈甫;;六足机器人HITCR-Ⅰ的研制及步行实验[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年12期

7 范新南;丁朋华;刘俊定;张学武;;融合灰度和SURF特征的红外目标跟踪[J];中国图象图形学报;2012年11期

8 张瑞军;张化凯;;家庭服务机器人目标识别和导航方法研究[J];信息技术与信息化;2012年05期

9 邓宗全;范雪兵;高海波;丁亮;;载人月球车移动系统综述及关键技术分析[J];宇航学报;2012年06期

10 张万绪;赵陈威;张雅爱;卢恩超;卓强辉;;基于视觉的智能移动机器人的运动目标检测与跟踪[J];西北大学学报(自然科学版);2012年03期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 李国栋;服务机器人智能空间中机器视觉测量技术及其应用研究[D];山东大学;2012年

2 薛英花;智能空间中基于多模式信息获取的物品定位与物品管理[D];山东大学;2011年

3 余蕾斌;全方位移动仿人型机器人运动规划研究[D];上海交通大学;2010年

4 赵立军;室内服务机器人移动定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 谢正;基于特征点的快速图像匹配算法研究[D];国防科学技术大学;2011年

2 张林;家庭服务机器人物品搜寻与定位技术研究[D];山东大学;2009年

3 穴洪涛;家庭环境下基于QR Code的多种类物体识别和抓取[D];山东大学;2007年

4 吴晓晓;基于信息融合的室外移动机器人定位理论及技术研究[D];首都师范大学;2006年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 叶爱芬;龚声蓉;王朝晖;刘纯平;;基于随机分布估计的点云密度提取[J];计算机工程;2009年04期

2 梁新合;梁晋;郭成;曹巨明;;法向约束的多幅点云数据融合算法[J];西安交通大学学报;2009年05期

3 孟凡文;吴禄慎;;用继承与优化算法精密拼接无序点云[J];光学精密工程;2009年04期

4 李海亮;邓非;李刚;;摄影测量激光点云空洞修补[J];测绘科学;2010年05期

5 张晶;杨云生;丰少伟;;基于点云法矢变化的点云简化方法研究[J];计算机与数字工程;2011年12期

6 李晓久;景晓宁;;基于非接触式测量的人体点云简化方法[J];纺织学报;2012年07期

7 高恩阳;郑昊鸿;;点云数据滤波方法综述[J];科技资讯;2012年33期

8 范然;金小刚;;大规模点云选择及精简[J];图学学报;2013年03期

9 李伟;李旭东;赵慧洁;张颖;;基于姿态标准化的线特征点云提取方法[J];北京航空航天大学学报;2013年08期

10 钱伟春;3DSMAX中动态云的制作[J];多媒体世界;1999年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李文涛;韦群;杨海龙;;基于图像的点云生成和预处理[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年

2 蔡来良;李儒;;点云数据处理算法与实现初步研究[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

3 马国庆;陶萍萍;杨周旺;;点云空间曲线的微分信息计算及匹配方法[A];第四届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2009年

4 江倩殷;刘忠途;李熙莹;;一种有效的点云精简算法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年

5 解辉;张爱武;孟宪刚;;机载激光点云快速绘制方法[A];第二十五届全国空间探测学术研讨会摘要集[C];2012年

6 李凯;张爱武;;基于激光点云的粮仓储粮数量测量方法[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年

7 朱晓强;余烨;刘晓平;袁晓辉;Bill P.Buckles;;基于航拍图像和LiDAR点云的城市道路提取[A];全国第19届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集（上册）[C];2008年

8 刘虎;;基于线性八叉树的点云简化与特征提取研究[A];促进科技经济结合，服务创新驱动发展——蚌埠市科协2012年度学术年会论文集[C];2012年

9 李滨;王佳;;基于点云的建筑测绘信息提取[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

10 杨雪春;;反求工程建模中点云切片技术研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 曹裕华 高化猛 江鸿宾;[N];解放军报;2013年

2 中国工程院院士 刘先林;[N];中国测绘报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 彭检贵;融合点云与高分辨率影像的城区道路提取与表面重建研究[D];武汉大学;2012年

2 刘涌;基于连续序列自动快速拼接的全方位三维测量技术研究[D];西南交通大学;2013年

3 袁小翠;产品表面缺陷视觉检测数据处理关键技术研究[D];南昌大学;2015年

4 韩峰;基于点云信息的既有铁路状态检测与评估技术研究[D];西南交通大学;2015年

5 金龙存;3D点云复杂曲面重构关键算法研究[D];上海大学;2012年

6 李扬彦;基于点云的三维重建与形变事件分析[D];中国科学院深圳先进技术研究院;2013年

7 杨德贺;面向虚拟测方系统的点云聚类与拟合理论[D];中国矿业大学（北京）;2014年

8 何朝明;离散点云处理的关键技术研究[D];西南交通大学;2007年

9 孟凡文;面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究[D];南昌大学;2010年

10 李宝;三维点云的鲁棒处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 段红娟;点云图像交互式曲线骨架提取技术及其应用[D];西南交通大学;2015年

2 张永恒;散乱点云数据配准方法研究[D];长安大学;2015年

3 吴爱;面向特征拟合的点云简化方法研究[D];中国地质大学(北京);2015年

4 薛广顺;基于立体视觉的牛体点云获取方法研究与实现[D];西北农林科技大学;2015年

5 吕超;异型面工件定位装配系统测控技术研究[D];北京交通大学;2016年

6 刘婷玉;基于逆向工程的曲面模型数字化技术研究[D];华东理工大学;2016年

7 罗寒;地面激光扫描三维模型重建技术研究[D];东华理工大学;2016年

8 刘群;基于小光斑机载LiDAR数据的单木三维分割[D];北京林业大学;2016年

9 张巍;基于深度相机Kinect的植物叶片重建研究[D];江苏大学;2016年

10 谢颖;基于三维激光扫描的粮仓储量测量中点云数据处理技术的研究[D];华东师范大学;2016年

  本文关键词：基于图像的计算机物体识别研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：164493