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室内服务机器人基于双目立体视觉系统的定位技术研究
摘要
室内服务机器人作为未来智能家居中不可缺少的一部分，为人类带来了便利和舒适，也挑战着机器人技术的能力。其中，定位技术是机器人前进的基础，双目立体视觉系统的定位技术能够给机器人提供高精度的空间定位和周围环境的深度感知。本文将就室内服务机器人基于双目立体视觉定位技术的研究进行探讨，包括了双目立体视觉系统构建、空间坐标系计算、深度感知处理、机器人路径规划等几方面。
关键词：室内服务机器人；双目立体视觉系统；位置计算；深度感知；路径规划
Abstract
Asanindispensablepartoffuturesmarthomes,indoorservicerobotsbringconvenienceandcomforttohumans,andalsochallengethecapabilitiesofrobottechnology.Amongthem,positioningtechnologyisthebasisfortherobot'sprogress.Thepositioningtechnologyofthebinocularstereovisionsystemcanprovidetherobotwithhigh-precisionspatialpositioningandthesurroundingenvironment'sdepthperception.Thisarticlewillexploretheresearchoftheindoorservicerobotbasedonthebinocularstereovisionpositioningtechnology,includingtheconstructionofthebinocularstereovisionsystem,spatialcoordinatecalculation,depthperceptionprocessing,androbotpathplanning.
Keywords:indoorservicerobot;binocularstereovisionsystem;positioncalculation;depthperception;pathplanning
一、引言
随着人们生活水平的提高，对智能家居的需求越来越迫切。室内服务机器人作为智能家居的一个重要组成部分，受到了人们的广泛关注。在室内环境中，室内服务机器人需要完成多个任务，如婴儿监护、老人看护、家庭保洁、物品取送等，这些任务中的一个重要问题是室内服务机器人在室内环境中的高精度定位和路径规划问题。一些传统的定位方法，如GPS、惯性导航等，在室内环境中受到了限制，无法满足机器人在室内环境中的定位需求。因此，研究室内服务机器人基于双目立体视觉系统的定位技术成为了必要的课题。
二、双目立体视觉系统
双目立体视觉系统是一种基于两个视点采集的图像信息，通过对这两个图像进行分析和处理，可以获得目标物体的空间三维信息的计算方法。通过双目视觉系统可以得到两个不同的图像，这两个图像之间存在平移和旋转的关系，因此需要将两个图像进行匹配才能得到深度信息。通常使用的方法是先对两幅图像进行特征点提取，然后使用基础矩阵和本质矩阵计算相机的位姿信息，最后使用三角测量的方法计算出三维空间的坐标。
三、空间坐标系计算
在双目视觉系统中，需要确定一个统一的三维空间坐标系，各个摄像机在该坐标系下的位置和朝向信息就可以计算出来。通常使用的方法是使用标定板来确定两个摄像机的相对位置和朝向信息。首先需要在标定板上放置一些控制点，然后对两个摄像机分别拍摄这些控制点的图像，通过计算控制点在图像上的坐标，就可以求解出两个摄像机的位姿信息。
四、深度感知处理
双目立体视觉系统可以获取物体的深度信息，并生成深度图像。在深度图像中，每个像素的灰度值表示相应的像素距离观察者的距离，因此可以使用深度图像进行物体的定位和距离测量，并用于机器人路径规划中。深度图像的生成需要通过像素点间的差异计算产生深度信息，因此受到光线和背景等影响。因此，在深度感知处理中，需要对深度信息进行去噪等处理，以提高定位的准确性和稳定性。
五、机器人路径规划
机器人路径规划是室内服务机器人的关键问题，通过路径规划可以使机器人在室内环境中沿着最优路径前进，完成各种任务。在基于双目立体视觉系统的定位技术中，机器人的路径规划通常包括以下几个步骤：建立地图、定位、路径规划、路径执行、避障。在建立地图时，机器人可以使用激光雷达和摄像头等传感器采集环境信息，建立环境模型，然后通过双目立体视觉系统的定位技术对机器人进行定位，从而得出最优路径规划。
六、结论
本文着重探讨了室内服务机器人基于双目立体视觉系统的定位技术的研究。该技术可以为室