田间机器人的双目视觉系统误差分析研究

摘要

田间机器人在现代农业上的地位和作用显得越来越重要，双目视觉系统作为一种简洁、有效的方案长期被众多学者关注，但在其系统误差减小方面仍存在问题。本文的目的是研究这些误差的规律性和减小误差的方法。
　　本文首先介绍双目视觉系统的研究现状和意义，再介绍双目视觉系统的基本原理。接着，介绍世界坐标系、图像坐标系、像素坐标系以及它们之间的转换的关系。然后，重点介绍双目视觉系统在做标定时所采取的标定方法，并详细介绍运用Jean-Yves Bouguet摄像机标定工具箱进行标定的过程。本文提出对整个图像平面进行误差研究。之后，本文对影响双目视觉系统的几个误差因素进行研究。误差因素包括标定板所用图像的幅数、物像水平距离、双目摄像头的倾角、基线长度、焦距，并采用拟合方法获取这些因素造成的误差规律，并提出相应的改进方法，把计算值减去拟合值得到新的计算值，再把新的计算值与实际值进行比较。实验表明，在水平方向和竖直方向，图像边缘部分的误差大于图像中间部分的误差，从图像的一端到另一端，误差大小呈现“V”字形状。在深度方向，图像的同一圈上误差大小相等，图像中间部分误差较大。依据图像的形状，拟合得出误差函数，进行误差修正，可使误差减小为原来的1/8～1/4。同时提出一种基于SURF(Speeded Up Robust Features)的图像拼接技术，提出把图像拼接技术应用于双目立体视觉系统，以解决目标物体出现在图像边缘部分而增大系统误差的问题。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景、目的和意义

1．3 国内外研究发展与现状

1．4 本文研究的主要内容

1．5 本章小结

第二章 双目立体视觉技术

2．1 双目立体视觉的基本原理

2．2 摄像头模型

2．2．1 坐标系的选取

2．2．2 双目摄像头模型

2．3 双目摄像头的标定实验

2．3．1 工具介绍

2．3．2 标定步骤

2．4 本章小结

第三章 双目视觉系统误差分析

3．1 引言

3．2 标定板的图像幅数对双目视觉系统定位精度的影响

3．3 物像水平距离对双目视觉系统定位精度的影响

3．3．1 实验

3．3．2 结论

3．4 倾角对双目视觉系统定位精度的影响

3．4．1 实验

3．4．2 结论

3．5 基线长度对双目视党系统定位精度的影响

3．5．1 实验

3．5．2 结论

3．6 焦距对双目视觉系统定位精度的影响

3．6．1 实验

3．6．2 结论

3．7 本章小结

第四章 双目视觉系统误差减小的方法研究

4．1 数学方法

4．2 运用图像拼接技术

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录