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《基于單目視覺的物體位姿估計方法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文基于單目視覺的物體位姿估計方法研究STDUYONOBJECTPOSEESTIMATIONBASEDONMONOCULARVISION劉俊哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年12月國內(nèi)圖書分類號：TP391.4學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：681.3密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于單目視覺的物體位姿估計方法研究碩士研究生：劉俊導(dǎo)師：吳曉軍副教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：控制科學(xué)與工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2015年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP391.4U.D.C:681.3DissertationfortheMas
2、terDegreeinEngineeringSTDUYONOBJECTPOSEESTIMATIONBASEDONMONOCULARVISIONCandidate：JunLiuSupervisor：AssociateProf.XiaojunWuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：Dec,2015Degree-Conferring-Institut
3、ion：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著工業(yè)自動化設(shè)備及機器視覺技術(shù)的發(fā)展，三維物體的識別及位姿估計變得尤為重要。尤其在工業(yè)自動化裝備和分揀機器人應(yīng)用方面，如何確定物體的三維位姿成為研究的重點。在國內(nèi)的工業(yè)制造中，多數(shù)自動化設(shè)備或機器人只能在固定深度情況下完成簡單物體的定位識別，如圓、正方形等。在某些復(fù)雜物件的車間甚至還需要人工參與物體分揀，這是一個重復(fù)而又耗時的環(huán)節(jié)。隨著機器視覺技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)需求的提高，人們對物體的三維位姿估計提出了更高的要求。本文針對物體識別及其位姿估計的問題，提出了基于單目視覺
4、的目標物體識別和位姿估計方法，實現(xiàn)了僅輸入目標物體的圖像和目標物體幾何模型就能識別物體并確定其位姿，該方法有效的克服了深度問題，使該方法能運用于三維物體的識別和位姿估計。與傳統(tǒng)方法相比，本文從目標物體建模和目標物體識別兩個方面進行改進。對于目標物體建模，本文提出了一種直接利用物體CAD模型特征訓(xùn)練生成目標物體的3D模型的方法。該方法首先進行相機標定求取相機的內(nèi)參和畸變系數(shù)，結(jié)合剛體運動原理獲取投影矩陣。將CAD模型的數(shù)據(jù)經(jīng)過虛擬相機進行投影變換以及對物體不可見部分進行消影后獲取消影投影后的二維特征，對二維的特征進行訓(xùn)練并結(jié)合網(wǎng)格層次聚類以及圖像金字塔原理建立目標物體
5、的3D模型。對于目標物體識別和位姿估計，本文將識別過程轉(zhuǎn)化為邊緣點在受力下產(chǎn)生的位移過程，對該過程建立目標誤差函數(shù)，進而將識別問題轉(zhuǎn)化為求解目標函數(shù)誤差最小的問題。在二維圖像上，提取目標物體的輪廓及梯度特征，并將其與3D模型進行匹配，求解目標物體的位姿。為加快速度，本文提出了將圖像金字塔和網(wǎng)格層次聚類相結(jié)合的搜索匹配策略，匹配首先發(fā)生在金字塔和3D模型網(wǎng)格聚類的頂層，確定初始位姿后，依次向金字塔和網(wǎng)格下一層搜索，整個搜索過程是由粗搜索到精確搜索的過程，最終識別目標物體及其位姿。該方法在Windows平臺上利用Visualstudio2013基于OpenCV、Open
6、GL進行軟件實現(xiàn)。本文采用了多幅仿真圖像及部分測試圖像對本文的方法進行驗證，實驗表明，本文的方法能正確的識別目標物體及其位姿，并對旋轉(zhuǎn)、遮擋、縮放具有一定魯棒性。關(guān)鍵詞：目標識別；位姿估計；CAD模型；圖像金字塔-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopmentofindustrialautomationandmachinevision,3Dobjectrecognitionandposeestimationbecomemoreimportant.Especiallyintheapplicationofindustrialaut
7、omationequipmentandsortingrobot,howtodeterminetheposeoftheobjectbecomesthefocusofresearch.Indomesticindustrialmanufacturing,mostoftheautomationequipmentorrobotscanonlycompletethesimpleobjectrecognitioninafixeddepth,suchasround,square,etc.Someoftheworkshopsevenneedworkerstosorttheobje
