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139

作者：

朱效洲

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摘要：

快速准确的可通行区域识别对于移动机器人自主导航至关重要。视觉作为人类观察、认知的重要功能和手段,能够提供最为丰富的感知信息。本文对移动机器人户外环境下基于视觉的可通行区域识别问题开展研究,设计实现了相关算法,为实现户外环境下的移动机器人自主导航奠定了一定的基础。首先,根据各视觉系统特点,本文选择双目立体视觉系统作为视觉系统；对摄像机透视投影模型进行介绍,详细阐明了针孔透视模型、摄像机常用坐标系以及坐标系间变换关系；从摄像机标定、图像校正、立体匹配和三角测量四个方面详细分析了双目立体视觉所涉及的基本问题；根据移动机器人对算法快速性和鲁棒性的需要,选择ELAS立体匹配算法作为文章所用算法。其次,详述了U-V视差理论,建立了双目立体视觉系统模型并进行了合理假设,阐明了U-V视差图构建方法,对世界坐标系中平面在U-V视差图中的投影情况进行了介绍；基于U-V视差理论对可通行区域进行定义；提出一种改进的V视差图构建算法用于可通行区域检测,该算法根据非障碍视差图构建V视差图,克服了在地面只在图像中占较小部分或图像中出现占主导地位的障碍物的情况下,传统方法难以在V视差图中正确检测出地面相关线的问题；构建了实验所用移动机器人平台,在多种户外环境中开展实验研究,验证了算法的有效性和快速性。实验结果统计数据表明,使用本文提出的算法,可通行区域的识别成功率可达到92.3%。最后,基于所获得的可通行区域信息,提出一种基于可通行区域的栅格地图创建算法,通过计算归属于每个栅格的点中属于可通行区域的点所占的比重,以此判断栅格是否安全；使用A*算法完成从所定义起点到终点间的路径规划任务,实验结果验证了基于可通行区域的栅格地图创建算法和路径规划的有效性。

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关键词：

移动机器人；双目立体视觉；可通行区域识别；栅格地图

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1014.048097

被引量：

8