基于OpenCV的带电作业机器人立体视觉实现

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fcsleep
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备,能够提高焊接质量和生产率,改善工人劳动条件。目前,以示教-再现工作方式为主的焊接机器人缺乏灵活性,也不适用于复杂工
随着工业技术的快速发展,机器人的适用范围越来越大,对它的各种指标要求也越来越严格,对操作环境和任务要求更加复杂化,因此工业机器人越来越引起学者们的注意。随着工作任务复杂
随着国力的增强和社会保障制度的逐渐完善,国家对残疾人的关注程度也越来越高,因此可以为残疾人提供基本生活保障的机器人假肢也变得越来越重要。本文主要对现存智能上假肢的实
目前工程建设质量管理信息系统多采用传统的C/S结构,也就是所谓的客户端/服务器两层结构。这种结构在近些年来不但得到了广泛的运用,而且相当成功。然而随着信息系统结构的复杂
随机时滞系统是控制系统理论中的基础性研究领域之一,受到越来越多专家学者的关注。本文主要研究带乘积噪声的随机时滞差分系统的稳定性以及无限时间混合H2/H∞控制器的设计问
随着经济、技术和人民生活水平的快速发展,小轿车几乎已经走迸每个家庭,但由于城市土地严重短缺,我们正面临着严重的“停车难”一系列的社会问题。而机电一体化的智能立体车库占
在煤矿开采过程中,为了提高煤炭运输效率,需要在运输路线中建设大量的煤仓用于煤炭的存储和中转。因此,如何对煤仓煤位进行有效的监控就成了煤矿运输安全中需要解决的重要问题。
从二十世纪五十年代起,作为非线性系统的一个典型的模型,倒立摆系统被全世界绝大多数自动控制实验室选取作为检验各种控制策略和算法的经典试验装置。本文将对一个典型非线性系
SDG模型作为定性模型的一个重要分支,可以表达系统间复杂的因果关系,具有包容大规模潜在信息的能力,用于故障诊断时,不仅完备性好,适应性强,鲁棒性好,而且可以提供故障传播路
在光伏发电系统中,并网逆变器模块和最大功率跟踪模块是提高光伏并网效率的最具潜力的环节,因此对他们的设计显得尤为重要。三电平逆变器与传统两电平逆变器相比,具有低谐波、控