基于立体视觉的机器人视觉伺服研究.pdf

西安理工大学硕士学位论文基于立体视觉的机器人视觉伺服研究姓名:刘鹏飞申请学位级别:硕士专业:控制理论与控制工程指导教师:刘丁;杨延西20080301摘要论文题目:基于立体视觉的机器人视觉伺服研究学科专业:控制理论与控制工程研究生:刘鹏飞签名:指导教师:刘丁教授签名:杨延西副教授签名:摘要双目立体视觉技术是机器人视觉领域的一个重要课题。它的目的在于重构场景的三维几何信息。主要包括图像采集、图像预处理和特征提取、摄像机标定、立体匹配以及三维重建。本文重点对双目立体视觉的基本理论、方法和相关技术进行了系统研究;并在此基础上,建立了固定目标的立体视觉定位任务的实验平台_MOTOMAN—SV3xL型工业机器人视觉伺服系统。具体工作包括以下几个方面:1、根据本文的研究目的和实际具有的设备环境,应用两个数字摄像机、MOTOMAN—SV3XL机器人、计算机等搭建了双目立体视觉系统,完成了三维空间定位任务。2、利用Harris算子提取图像角点。为摄像机标定以及立体匹配提供图像特征点的像素坐标数据。3、摄像机标定方面,在利用Harris算子提取角点的基础上,以立体标定块为参照物,利用最小二乘法求解左右摄像机的投影矩阵,并利用投影矩阵求解外参数。本文还对基本矩阵的求解方法进行了研究,具体对归一化八点算法进行了仿真,在求得基本矩阵后可以通过求解Kruppa方程来求得摄像机内外参数;也可以用基本矩阵为立体匹配增加极线约---柬o4、立体匹配方面,首先利用灰度互相关系数法求取左右两幅图像的匹配点集,然后针对可能出现的误匹配问题,依次加入了各种约束,包括:对称性约束、视差梯度约束和极线约束。实验结果基本上可以完全消除误匹配。5、三维重建是双目立体视觉的最终目的,本文主要针对空间点的重建问题进行了研究,利用左右两幅图像的匹配点以及所求得的投影矩阵,对目标点进行三维空间坐标重建。6、利用面向对象设计与实现技术,选择C+十语言与VC++开发环境,开发了图像采集、图像目标提取、角点检测、摄像机标定、三维重建以及机器人控制软件,完成了MOTOMAN机器人立体定位系统。三西安理工大学硕士学位论文关键词:立体视觉,,摄像机标定,立体匹配,三维重建ABSTRACTTⅢe:RESEARCHONROBOTVISUALSERVOBASEDONSTEREOVISIONMajor:ControlTheoryandControlEngineeringName:PengfeiLIUSupervisor:、rANGABSTRACTSigna”e:盟鱼!,mostlyinclude:imagecapture,imagepreprocessing,featureextraction,cameracalibration,’Sbasictheory,methodandrelatedtechniqueshavebeendiscussedinthispaper,andbasedonwhich,MOMOMAN-SV3XLindustrialrobotvisualservingcontrolsystemisconstructed,:,usingtwodi【gJitalcamera,MOTOMAN-putertoconstructthebinocularstereovisionsystem,,’Sparameters,basedontheHamsoperatortodetectthen’nageCorner,choosingster