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智能机器人在当代正在迅速发展,在其研究的分支中,发展最为迅速、活跃的技术为立体视觉技术。本文的研究为在带电作业机器人的操作平台上增加双目立体视觉,利用OpenCV库函数实现立体视觉。将机器视觉与带电作业机器人相结合,不但能够增加工作人员的安全系数,也能大大提高带电作业的工作效率。因此,本文的研究有利于当代的技术发展,促使更进一步运用到实际。针对目标实现过程中的各阶段处理方法进行了实验、分析和比较,做出了一套在实验室条件下的基于OpenCV的机器人立体视觉实现所适用的方法。 在研究机器视觉方向中,越来越仿人类视觉,三维重建是当代最主要的研究方向。当今给三维重建的定义,就是指从图象出发(采集两幅以上)经过计算恢复出对应空间点三维坐标。建立一个立体视觉系统最基本的模块,通常可分为图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配。这几个重要部分构成一个完整的系统。摄像机参数的标定是立体视觉系统中最重要的步骤,这是因为需要解决空间物体表面与图像平面对应点的成像关系。本文使用Basler摄像头开发了目标图像采集系统,通过对摄像机内外参数模型和镜头畸变模型的分析,最终决定利用张正友棋盘格标定法,直接对摄像机内外部参数进行标定;具体的函数实现选用OpenCV库函数。 在实现双目立体视觉中,三维重建的基础和前提是图像预处理。因此本文在第三章主要针对图像的一般特点进行了分析,利用图像灰度化、图像增强、直方图均衡等方法,并结合OpenCV库函数进行了程序实现,得到了原始图像预处理结果,通过实验对比分析,选出合适可靠的方法运用到本研究中。 立体视觉实现中,边缘特征是影响到立体匹配精度的最重要的因素。因此本文在第四章主要研究图像的边缘检测,重点分析了Sobel、Roberts、Prewitt、Canny、拉氏算予以及LOG等这几种边缘算子。结合OpenCV库函数进行程序实现,通过比较效果图,得出结论Canny算子最适合对本文采集的图像进行边缘检测,其效果最好,能够准确地提取出目标图像的边缘轮廓线。 双目立体视觉需要硬件与软件两部分组成,在本文中利用高压带电作业机器人、piA2400-17gc工业相机、图像采集卡、PC机等硬件设备和利用相机库函数、OpenCV视觉库、Microsoft VisualStudio2008(VC++)软件设备平台上共同搭建了实验研发平台。在当今双目立体视觉系统的构建中,另一关键在于特征点的立体匹配,因此本文在第五章首先分析了双目立体视觉成像基本原理。由于本系统构建较为简单,因此构建的系统中,两个摄像机在同一条水平线上。为了得到精确的构建结果,简要分析了极线几何原理,利用其能够在很大程度上减少匹配点的搜索时间和计算量,并结合OpenCV对立体匹配程序实现,得出目标图像的视差图,并计算出目标点的三维坐标。根据分析效果得出结论,本文所设计的双目成像系统是能够实现对作业目标立体视觉实现。