基于立体视觉的某移动平台避障导航系统研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenxiaoyi1988
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
在某些存在障碍物的场景下会存放如弹药之类的危险物品,以人力对这些物品进行搬运较为危险,而选择一种自主运输车对这些危险品进行操作能够极大程度上保证人员的安全。为实现运输车在这种场景下的自主运行,本文基于立体视觉技术,研究某移动平台避障导航系统,为这些场景下的物品运输提供了一种较为便捷且安全的方式。双目立体视觉技术具有低功耗、低成本、使用简便、易于维护升级等优点,基于此的研究有助于提高危险品运输效率且极大程度地保障人员的安全。本文就如何利用双目立体视觉技术实现障碍物场景下运输车的自主运行展开研究。1.为了满足系统的安全性要求,需要得到精确的双目相机成像模型。本文阐述了相机标定的目的、原理及方法,对双目相机进行标定并给出结果,根据标定结果得到精确双目相机的成像模型。其次介绍了本文采用的三种图像增强手段,对保障系统安全性也有一定的帮助。最后对立体视觉单元中的立体匹配算法进行介绍,分析了两种典型的立体匹配算法并设计对照试验,对比其在匹配效果、匹配速度等方面的能力,兼顾系统安全性和实时性选择合适本次设计的匹配算法。2.根据实际的运输车工作环境,采集到的深度信息的特点以及避障导航的实际需求,本文设计了一系列深度信息后处理工作,将深度信息转化为可供系统避障单元使用的地图信息。提出了一种基于坐标变换的三维重建方式,将采集到的多组深度信息进行三维重建,针对单个及多个障碍物场景,将采集到的深度信息进行三维融合,生成三维地图,以此作为后续运输车的导航信息,实现路径规划功能。3.简要阐述了人工势场法的原理,针对其自身存在的缺陷,结合避障信息即处理后的深度图,提出了多种改进措施。还介绍了动态窗口法,将生成的三维地图作为导航信息,结合实际的工作场景对算法中障碍物类型进行拓展,完成导航工作。4.论文在分析了双目立体视觉技术及工作环境特点的基础上,设计了以ARM板作为双目立体视觉模块控制核心的系统方案。对核心板参数、主要图像处理程序作简要介绍,对库函数、程序进行了交叉编译、移植、调试等工作,实现系统在移动端上运行。5.根据研究需求,本文设计并完成了双目立体视觉单元的测距、定位实验,以检验系统的安全性;搭建试验样机进行综合的避障导航实验,对系统的关键性技术进行验证。本文设计的障碍物场景下的某移动平台避障导航系统能够实时且准确地采集环境深度信息,实现避障工作。能有效、快速地实现环境信息的三维重建工作,根据重建后的三维障碍物地图进行导航。该系统具有安全可靠、成本低、使用方便等优点,不仅可以应用障碍物场景下的危险品运输,对于工业生产中的运输车也具有一定的参考意义。
其他文献
焦距5至80米的中等焦距光学元件和光学系统广泛应用在高能激光可控核聚变、空间光学系统以及天文观测光学系统中。由于中等焦距光学元件数值孔径小,检测过程容易受到空气扰动、振动等外界因素的影响。因此,中等焦距光学元件的焦距检测成为现阶段光学测量领域研究的热点和难点之一。本文研究基于单光栅Talbot效应的透镜焦距检测方法,以解决中等焦距光学元件焦距测量问题。本文在传统的Talbot效应及其焦距检测的原理
能源危机和环境污染问题亟待解决,燃料电池汽车作为新能源汽车的代表之一,是替代传统内燃机汽车的理想解决方案,正逐步在交通运输业得到应用,燃料电池汽车以其无污染、动力性强、能量利用率高、续航里程长等优势,取得了各大车企和各国政府的高度重视。为了实现混合型燃料电池汽车高效、可靠的运行,充分发挥燃料电池稳定高效的工作特性和辅助能源的动态适应能力,需要选择合适的能源管理策略来解决多能源之间功率分配的问题。因
遥控侦察仪是一款适用于作战反恐的侦察设备。在一些危险区域,通过操作遥控侦察仪,能够在一定的距离内实时地获取到侦察区域内360度的视频信息。首先对遥控侦察仪的发展现状进行了调研,并根据需求对已设计的遥控侦察仪提出了改进方案。原有的遥控侦察仪只能显示一个摄像头采集的视频信息,无法实现360度无死角侦察。先对遥控侦察仪进行代码优化,并对遥控侦察仪显示界面重新进行布局设计,实现同时显示四个摄像头采集的视频
近年来,汽车数量的急剧增长使得交通事故的发生频率越来越高,给人民生命安全和社会经济发展造成了很大威胁。相关研究表明,驾驶员因素在交通事故发生的起因中占据主导地位,因此对驾驶员危险驾驶行为检测的相关技术进行研究具有重大的科研意义。本课题的主要目标是设计出一个监控驾驶员危险驾驶行为并实时预警的检测系统。论文在分析了国内外危险驾驶检测技术发展现状的基础上,研究并设计了一个基于机器视觉的危险驾驶行为检测系
科学技术的发明与创新是推动社会和经济发展的重要力量之一。企业或机构的研发人员为了在新技术的研发中取得领先地位,迫切需要准确地掌握技术发展脉络和预测技术发展趋势。一个可行的办法是对技术演化过程进行梳理并在此基础上激发创新点,进而形成新的研究方向。专利作为一种技术描述的承载物,为技术演化研究提供了重要的数据支撑,因此开展面向专利的技术演化分析方法研究是有意义和应用价值的。专利挖掘面临着诸多挑战,如涉及
将无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)应用到外界环境监测中,可以让传统的监测系统从有线传输变为无线传输,使得监测系统的布置变得更加灵活。但是,WSN中节点处理能力低下和自身携带电源有限等问题,一直没有行之有效的方法解决,特别是在图像处理与传输方面,这些问题更加严重。研究学者提出的压缩感知(Compressive Sensing,CS)理论,相异于传统的采样定律,
光学相干层析术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种新的生物医学成像技术,具有无损伤、高探测灵敏度以及高分辨率的特点。OCT利用宽带光源相干长度短的特点可以对散射组织进行高分辨率光学断层成像。本文研究了与微米分辨率谱域OCT成像系统研制有关的重要问题。首先,分析了谱域OCT系统成像原理,总结了系统各参数的计算方法,分析了影响系统轴向分辨率的主要因素。其次,搭建了
在医学显像诊疗领域,现有血管显像技术仅能实现单一波段浅层血管显像,难以获取三维立体视觉信息。本文研制出多光谱血管无创智能检测装置,提供深层血管的多光谱显像、获取三维视差数据的解决方案。主要研究工作如下:(1)在医学样本及其标注数据获取成本高的情况下,针对目前传统的血管提取算法在复杂纹理血管数据上泛化能力弱、基于深度学习的血管提取算法依赖过多数据且训练推理时效性不足的问题,建立了基于纹理抑制和细节增
高速CMOS相机能够捕捉并记录人眼无法分辨的物体高速运动过程,在许多场合都需要对高速瞬态过程进行记录并研究。近年来高速成像系统的发展迅速,但是仍然存在帧频慢,动态范围窄,信噪比低等问题,无法确保在不同的环境下都能获得较好的图像,因此,研究一款帧频快,动态范围大、信噪比高的高速CMOS相机是很有必要的。本文以美国LUXIMA公司生产的LUX1310数字图像传感器为研究对象,分析了该款传感器的性能条件
研究弹药爆炸时所产生火球温度对衡量弹药毁伤效能有重要的意义,通常会利用高温热电偶或红外热像仪对温度场进行测量。然而此类温度持续的时间短、温度变化剧烈、温度峰值高,红外热像仪较低的时间分辨率及热电偶较长的响应时间都令二者难以满足瞬态温度场的测量需求,同时此类温度场的产生一般都伴随着强烈的能量释放过程,测试环境复杂,容易对高温热电偶这类的接触式测温系统造成损伤,重复测量的能力相对较差。而高速成像技术具