基于移动机器人的现实场景建模系统设计与实现

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近年来随着计算机技术和机器人技术的发展,移动机器人在很多场景下都得到了有效的应用。准确的现实场景三维模型是移动机器人在不同环境下工作的一个有效的工具。  本文设计并实现了一个基于移动机器人的现实场景模型建模系统。现实场景建模系统由两个模块构成,分别是现实场景采集机器人系统和现实场景建模系统。  现实场景采集机器人系统由三个子系统组成:场景深度扫描子系统、航迹推测子系统、移动采集平台子系统。场景深度扫描子系统通过在移动机器人上搭载激光扫描仪实现机器人当前位置两侧的场景深度切片的扫描;航迹推测子系统由陀螺仪和里程计两部分组成,通过机器人的姿态欧拉角和行进的路程确定机器人的位姿;移动采集平台子系统,由一个移动机器人组成,负责搭载以上两个子系统。  通过上述采集过程,可以得到场景中的若干具有位姿信息场景切片。由这些位姿信息可生成场景点云,根据场景点云生成场景模型。由于激光扫描仪采集的空间离散点数量非常巨大,而事实上对于现实场景模型的表达产生了大量的冗余信息,为此本文还对现实场景模型进行优化,剔除了模型中大量的冗余点。为了进一步进行模型优化,在建立现实场景模型前又对场景点云进行了平面分割,对分割得到的点集分别进行建模和优化,实现了较好的建模效果。从而完成了搭载现实场景建模系统的移动机器人在未知场景中进行漫游并建立场景模型的过程。  最后,本文对上述系统设计了采集软件和建模软件,从而为实际的采集任务提供方便。
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