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移動(dòng)機(jī)器人3種常見視覺(jué)算法

時(shí)間:2024-03-19 16:51:32來(lái)源:OFweek機(jī)器人網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):?機(jī)器人想要通過(guò)若干幅圖像來(lái)獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo),雙目視覺(jué)技術(shù)中更為重要的工作是對(duì)圖像執(zhí)行匹配,首先明確物體在左右圖像的相互匹配的點(diǎn),然后獲得每一點(diǎn)視差以及深度信息。

       算法一:深度信息提取

  其原理是使用兩個(gè)平行的相機(jī),對(duì)空間中的每個(gè)點(diǎn)三角定位。通過(guò)匹配左右兩個(gè)相機(jī)中成像點(diǎn)的位置,來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)三維點(diǎn)在空間中的距離。

  機(jī)器人想要通過(guò)若干幅圖像來(lái)獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo),雙目視覺(jué)技術(shù)中更為重要的工作是對(duì)圖像執(zhí)行匹配,首先明確物體在左右圖像的相互匹配的點(diǎn),然后獲得每一點(diǎn)視差以及深度信息。

  雙目立體視覺(jué)有設(shè)備簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉,精度高且速度快,無(wú)需接觸物體即可計(jì)算距離和深度信息等優(yōu)點(diǎn),其在無(wú)人機(jī)電力線巡檢以及工業(yè)建筑機(jī)器人中都有重要的應(yīng)用。

  算法二:定位導(dǎo)航

  機(jī)器人導(dǎo)航是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng),涉及技術(shù)如下:

  · 視覺(jué)里程計(jì)VO;

  · 建圖,利用VO和深度圖;

  · 重定位,從已知地圖中識(shí)別當(dāng)前的位置;

  · 閉環(huán)檢測(cè),消除VO的閉環(huán)誤差;

  · 全局導(dǎo)航;

  · 視覺(jué)避障;

  · Scene tagging,識(shí)別房間中物體加上tag。

  簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是對(duì)機(jī)器人周邊的環(huán)境進(jìn)行光學(xué)處理,先用攝像頭進(jìn)行圖像信息采集,將采集的信息進(jìn)行壓縮,然后將它反饋到一個(gè)由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法構(gòu)成的學(xué)習(xí)子系統(tǒng),再由學(xué)習(xí)子系統(tǒng)將采集到的圖像信息和機(jī)器人的實(shí)際位置聯(lián)系起來(lái),完成機(jī)器人的自主導(dǎo)航定位功能。

  這種被稱為SLAM (Simultaneous Localization And Mapping)的方法,是移動(dòng)機(jī)器人智能水平的最好體現(xiàn),是否具備同步建圖與定位的能力被普遍認(rèn)為是機(jī)器人能否實(shí)現(xiàn)自主的關(guān)鍵前提條件。

  目前常用的SLAM技術(shù)主要分為兩類,一類是基于視覺(jué)傳感器的VSLAM,另一類是基于激光傳感器的激光SLAM。

  視覺(jué)SLAM專指利用攝像機(jī)、Kinect等深度像機(jī)來(lái)做室內(nèi)導(dǎo)航和探索;到目前為止,室內(nèi)的視覺(jué)SLAM仍處于研究階段,遠(yuǎn)未到實(shí)際應(yīng)用的程度;而激光SLAM技術(shù)已較為成熟,也是目前最穩(wěn)定、可靠的高性能SLAM方式。

  算法三:避障

  導(dǎo)航解決的問(wèn)題是引導(dǎo)機(jī)器人接近目標(biāo)。當(dāng)機(jī)器人沒(méi)有地圖的時(shí)候,接近目標(biāo)的方法稱為視覺(jué)避障技術(shù)。避障算法解決的問(wèn)題是根據(jù)視覺(jué)傳感器的數(shù)據(jù),對(duì)靜態(tài)障礙物、動(dòng)態(tài)障礙物實(shí)現(xiàn)躲避,但仍維持向目標(biāo)方向運(yùn)動(dòng),實(shí)時(shí)自主導(dǎo)航。

  避障算法有很多,傳統(tǒng)的導(dǎo)航避障方法如可視圖法、柵格法、自由空間法等算法對(duì)障礙物信息己知時(shí)的避障問(wèn)題處理尚可,但當(dāng)障礙信息未知或者障礙是可移動(dòng)的時(shí)候,傳統(tǒng)的導(dǎo)航方法一般不能很好的解決避障問(wèn)題或者根本不能避障。

  而實(shí)際生活中,絕大多數(shù)的情況下,機(jī)器人所處的環(huán)境都是動(dòng)態(tài)的、可變的、未知的,為了解決上述問(wèn)題,人們引入了計(jì)算機(jī)和人工智能等領(lǐng)域的一些算法。

  同時(shí)得益于處理器計(jì)算能力的提高及傳感器技術(shù)的發(fā)展,在移動(dòng)機(jī)器人的平臺(tái)上進(jìn)行一些復(fù)雜算法的運(yùn)算也變得輕松,由此產(chǎn)生了一系列智能避障方法,比較熱門的有:遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊算法等。

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