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视觉系统的研究是机器人领域一个重要的研究领域。同人类一样,视觉系统也是机器人获取客观世界信息的最主要来源之一,帮助机器人进行识别、场景重建、导航、计算等任务。本文以人眼的结构与视觉特性作为出发点,设计实现了机器人仿生双目视觉系统并对若干问题进行了研究。 人眼每个眼球具有三个运动自由度,可以通过协同实现精细的立体视觉、追踪、扫视运动等特性,这些特性对于人类感知环境、获取信息有重要的作用。仿生双目视觉系统仿人眼设计,相较于普通视觉系统具有可动、大视角、图像稳定、可调立体视等众多优点。 本文主要针对仿生双目视觉系统的若干基础问题进行研究,主要包括仿生双眼的软件系统、标准辐辏方法、标定方法等问题,并将其应用于多目标跟踪应用功能上。具体而言,本文的研究工作主要包括一下几个方面: 1.以人眼的结构和运动特性为基础详细设计介绍了仿生双眼平台的软件系统架构; 2.基于对人眼感知立体世界中双眼工作机理的研究成果,提出了一种基于视觉反馈的仿生双眼的标准辐辏方法,解决了眼球在任意位置任意运动下的立体视成像问题; 3.以一般固定双目标定算法为基础、结合高精度编码器采集的眼球运动信息,提出了一种仿生双眼实时外参标定算法,可以解决一定精度要求下眼球任意运动后的实时外参标定需求; 4.基于传统卡尔曼滤波多目标跟踪算法,结合运动运动信息,提出了适用于仿生双眼的跟踪算法,解决了眼球高速运动下传统跟踪算法易丢失目标的问题; 5.综合标准辐辏方法、仿生双目标定方法、仿生双目改进跟踪算法实现了一个仿生双眼多目标跟踪系统。 以上研究内容均通过实验进行了测试和分析,部分已经应用在实际的机器人视觉系统上,并且取得了良好的应用效果。