机器人全方位环境感知技术研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yxzapricot
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近年来,随着科学技术的高速发展,传统机器人在性能和功能上已逐渐不能满足人们对生产以及生活上的需要,机器人发展逐渐趋向智能化、网络化。其中,环境感知技术作为移动机器人定位导航的核心技术,一直是机器人领域的重点以及热门研究问题。目前,用于移动机器人导航的大部分视觉系统为深度相机,虽然该相机能够获取环境的深度信息,但是其视角范围小,制作成本较高。针对该问题,本文选取折反射全景相机作为机器人的传感器,完成机器人环境感知的关键技术研究。本文针对基于折反射全景相机的机器人环境感知关键技术进行了相关研究,主要表现在以下几个方面:1)基于改进同心圆近似展开算法的环状全景展开技术研究。由于折反射全景相机获取的环状全景图畸变较大且不适合人们观看,因此利用改进的同心圆近似展开算法展开。传统的同心圆近似展开算法运行速度较慢,展开后图像畸变较大。针对该问题对同心圆近似展开算法改进,根据折反射全景成像原理,利用极坐标系与直角坐标系的相互转换,计算环状全景图每一圆周的像素值并按照一定顺序排列,最后利用插值完成环状全景图的展开。通过实验验证改进后展开算法速度明显提高,畸变有一定改善且提高了成像分辨率。2)基于折反射全景相机的机器人定位研究。由于折反射全景相机不是深度相机,无法获取环境深度信息,因此不能完成机器人自身定位和环境感知。针对该问题,本文提出一种适用于折反射全景相机的方法,即对于同一物体,当机器人的位置发生变化时,物体在环状全景图上的位置以及像素值均相应的发生变化,本文利用该规律计算出机器人自身的位置坐标,通过实验验证,该方法具有有效性及可靠性。3)基于折反射全景相机的几何测距。本文利用目标特征点坐标以及机器人坐标,获取目标与机器人的相对位置关系,进而获取目标在世界坐标系下的目标位置,最后利用目标在坐标系中的数学几何关系,计算出待测目标距机器人的实际距离。通过实验验证,基于折反射全景相机的机器人能够完成环境感知,且具有可靠性。
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