基于双目立体视觉移动机器人立体匹配方法的研究

【摘要】移动机器人自其出现以来，就为人们的生产生活带来了极大的便利。随着移动机器人在各个领域的广泛应用以及视觉技术的发展，移动机器人的双目立体视觉技术的研究得到了人们越来越多的重视。其中，立体匹配方法是双目立体视觉最为关键的技术，一个有效的匹配方法对匹配的精确度有着很高的要求，因此图像匹配技术是双目视觉发展中的难题，该技术一直在不断的研究与完善之中。如今双目立体视觉技术已经广泛地应用于家居机器人当中，为移动机器人对室内环境的识别与自主定位提供了重要的帮助。为了使移动机器人能够更好的完成相应任务，这就需要移动机器人能够在复杂的室内环境中实现精确定位，但是经常作为定位参考对象的地面景观如桌子、椅子等的布局往往会因外部因素的影响而发生变化，这不利于机器人的精准定位。为了实现移动机器人在室内自然环境中的准确可靠定位，本文以不易受到外部因素影响的室内棚顶墙角为对象进行双目立体匹配方法的研究，以提高匹配的准确性和实时性为目的，最终为移动机器人在室内环境的精确定位的实现提供可靠的依据。文章首先介绍图像的预处理以及常见的立体匹配的方法，并对采集的图片进行了灰度化、滤波处理。根据本文的实际研究对象，本文采用SIFT算子以及Harris算子作为棚顶图像的特征点的提取算子，并对这两种不同的特征点检测算子提出了相应的匹配方法。文章首先详细阐述分析和研究了SIFT算子的原理，并通过Kd-树搜索算法以及RANSAC算法完成了SIFT算子特征点匹配方法的研究，然后本文详细分析研究了Harris算子的原理，并利用NCC算法以RANSAC算法实现了Harris算子特征点的匹配方法的研究。为了提高墙角角点的匹配精度以及实时性，本文针对Harris算子的匹配方法进行了改进。本文利用旅行家II型机器人的双目视觉系统对室内不同位置的棚顶进行了图像采集。最后通过分析三种匹配方法在不同位置墙角图像的实验结果以及相应数据，证明了改进的Harris匹配方法可以更好的实现室内天棚墙角匹配。
【作者】田仕奇；
【导师】洪伟；
【作者基本信息】吉林大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】双目立体视觉；SIFT算子；Harris算子；立体匹配；

【参考文献】
[1]阮静.烟叶自动分级系统的研究[D].安徽大学,电磁场与微波技术,2013,硕士.
[2]贾东.基于RFID的井下人员定位系统的应用研究[D].西安科技大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[3]毛丹雯.线性空间理论在定理证明器HOL中的形式化[D].北京化工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[4]记者余齐斌通讯员卢卉.易能新材料启动石墨烯产业发展[N].马鞍山日报,2015-05-11003.
[5]王斌,罗彬,宋琪,李祥龙,智林杰.石墨烯气溶胶的锂离子电池性能研究[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[6]陈夏.基于教师专业发展的幼儿教师档案袋评价研究[D].宁波大学,教育管理（专业学位）,2013,硕士.
[7]刘忠范.石墨烯及其杂化材料:从控制生长到能带工程[A].中国化学会、国家自然科学基金委员会.第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C].中国化学会、国家自然科学基金委员会:,2012:1.
[8]张宁.曲美他嗪在经皮冠脉介入术中心肌保护作用的Meta分析[D].山东大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[9]唐绍尧.基于太阳能光伏/热技术的建筑遮阳策略研究[D].湖南大学,建筑学,2012,硕士.
[10]宋彩瑞.硒（Ⅳ）荧光传感器的研制及其应用[D].吉林大学,分析化学,2013,硕士.
[11]袁军.兰州炼油化工总厂技术人员激励机制研究[D].西安理工大学,工商管理,2003,硕士.
[12]李晓菲.我国义务教育财政投入体制研究[D].山东大学,财政学,2013,硕士.
[13]王乐.专用高速喷墨打印机喷头驱动电路的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2012,硕士.
[14]齐海虹.拟抛物型方程的全离散Fourier谱方法[D].黑龙江大学,计算数学,2013,硕士.
[15]覃喆华,王晓霞,曾敏,王健农.喷射裂解法制备碳纳米笼和石墨烯片层及其作为铂催化剂载体的应用[J].材料导报,2014,18:12-17.
[16]毕研超.叠合板式剪力墙在低周循环往复荷载作用下的弹塑性耗能分析[D].安徽建筑大学,结构工程,2013,硕士.
[17]肖柳阳.广西昭平湾岛金矿地质特征与成矿机理[D].中国地质大学（北京）,矿物学、岩石学、矿床学,2014,硕士.
[18]牛腾雀.女大学生宿舍人际关系问卷的编制及应用研究[D].山西师范大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[19]肖强.无锡市城市社区扁平化管理研究[D].南京理工大学,公共管理,2013,硕士.
[20]于楠楠.《儒门事亲》刺血法对《黄帝内经》刺血法的继承与发展[D].黑龙江中医药大学,中医基础理论,2013,硕士.
[21]杨钧.基于葫芦脲为超分子主体的分子光谱学研究及分析应用[D].山西师范大学,化学,2013,硕士.
[22]严俊.川南地区中等职业教育与高等职业教育递接机制和对策研究[D].西南交通大学,公共管理,2013,硕士.
[23]时玉萍.基于功能筛选的酯酶基因的克隆及其酶学性质的研究[D].上海海洋大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[24]吕灿灿.道德解脱对管理者伦理决策过程的影响研究[D].浙江工商大学,企业管理,2013,硕士.
[25]钱午巧,陈绍军,陈文清,徐飙,廖清棋,林利群,王则金,徐庆贤,林斌,郑明锋,金心怡,陈丽娇,吴德峰,童金华,谢雯君.福建省农业工程学科发展报告[J].海峡科学.2007(01)
[26]曾玉华.三氧化二砷、顺铂对人卵巢癌细胞株SKOV3的联合作用及相关机制的研究[D].重庆医科大学,妇产科学,2004,硕士.
[27]汲业,孟凡辉,李强,王秀坤,唐一源.数据仓库在脑功能成像中的应用[J].中国医学影像技术,2004,11:1776-1778.
[28]于洪洋.基于多源信息融合的多目标跟踪算法研究[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2014,硕士.
[29]王艳慧.苯丙酰苯乙酯衍生物的合成及其抗肿瘤活性探讨[D].北京中医药大学,中药化学,2014,硕士.
[30]张亮,葛敏辉,毕晓亮.虚拟化与信息整合技术在电力调度中心的应用[J].电力系统自动化,2008,16:38-42.
[31]周金萍.太平天国家庭制度述论[D].吉林大学,中国近现代史,2004,硕士.
[32]齐元凯.三维CT图像肺血管自动分割的研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[33]魏慧静.家庭发展能力测度及其影响因素研究[D].河北大学,人口学,2014,硕士.
[34]孙建平,谭竹钧,韩雅莉.细胞凋亡检测方法的研究进展[J].生物技术通报,2012,01:54-59.
[35]李稼钡.2×660MW火电厂循环水系统运行方式优化[D].东北电力大学,动力工程及工程热物理,2013,硕士.
[36]尹田田.应用于水下光通信的菲涅尔透镜研究[D].哈尔滨工业大学,光学工程,2014,硕士.
[37]马海军.胃食管咽反流与呼吸机相关性肺炎的相关性研究[D].河南科技大学,内科学,2013,硕士.
[38]王璨.胡锦涛执政伦理思想研究[D].华中师范大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[39]陈宏明.二维碎片拼合技术研究[D].南京航空航天大学,航空宇航制造工程,2004,硕士.
[40]李肖兰.广饶县地下水资源可持续开发利用研究[D].济南大学,水文学及水资源,2012,硕士.
[41]谭伟职.影视类教学媒体资源管理系统设计与实现[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[42]胡建军.基于节能发电调度和国际贸易理念的电力市场竞争机制[J].电力系统自动化,2008,24:35-38+73.
[43]张刚.“以客为尊”的燃气公司企业文化研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[44]余婷.汉语委婉语和对韩委婉语教学[D].华中师范大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[45]金明淑.韩国学生汉语习得情况的调查与研究[D].苏州大学,汉语言文字学,2003,硕士.
[46]李爽.秦岭及周边地区Rayleigh波方位各向异性[D].中国地质科学院,固体地球物理,2014,硕士.
[47]何小飞,童晓阳,孙明蔚.基于贝叶斯网络和D-S证据理论的分布式电网故障诊断[J].电力系统自动化,2011,10:42-47.
[48]李玲霞.雨天溢流污染分析及旋流分离工艺技术研究[D].安徽建筑工业学院,市政工程,2012,硕士.
[49]申屠刚.智能化变电站架构及标准化信息平台研究[D].浙江大学,2010.
[50]刘军涛.模拟移动床吸附分离石脑油中正构烷烃工艺及脱附剂回收[D].华东理工大学,化学工艺,2014,硕士.