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双目立体视觉技术应用于机器人的内外研究现状

时间：2017-06-12 来源：机器人在线阅读：13304

基于双目视觉的机器人焊缝轨迹检测的研究主要涉及到以下知识领域:双目立体视觉的研究及应用、激光结构光在视觉传感系统中的研究及应用和焊缝轨迹跟踪的研究现状。以下就上述三点来分别进行阐述。

计算机视觉技术是利用摄像机拍摄获取视野下的信息，将该信息进行图像处理或者更深层次的图像识别，来获取所需要的参数，进行后续的处理。但是传统的单目视觉技术无法获得目标的深度信息，所以应用场合不够丰富，面对变深度幅度较大的空间立体任务时无法有效的完成目标。而多目视觉技术一般是利用大于两个相机从多个角度获取较为丰富的场景信息，之后利用相应的图像处理算法来进行针对性的计算，但由于视觉控制器的设计较为复杂，且难以保证系统的稳定性，一般用于大体积物体或者高自由度空间运动物体的基于视觉的反馈控制任务。

在偏向工业运用中的目标定位和跟踪领域，使用双目视觉系统无需对目标进行较为精准的建模就可以通过三角法等视差原理获得视场内任意目标点的深度信息，从而有效避免了单目视觉的无法获得目标深度的缺陷，同时相比较多目视觉系统可以在完成预定功能的前提下也使控制逻辑变得较为简单算法鲁棒性更强。

作为最接近人眼识别的人工智能领域热门研究课题之一的双目立体视觉技术，开创性工作源于60年代。视觉研究在L.G.Roberts之前都是二维的，美国MIT的Roberts开发的积木机器感知程序被视为立体视觉技术的开端。70年代末，同样来自于美国MIT人工智能实验室的D.Marr教授完成了三维景物分析工作，提出使两张有视差的平面图提取出有深度信息的立体图像，这成立体视觉技术发展的理论基础。之后经过30多年的研究，立体视觉技术广泛应用于机器人控制、测绘测量、医学诊断等相关领域当中，形成了一系列的理论成果。

来自Abant Izzet Baysal University的Comlekciler等人利用立体视觉技术和人工智能技术相结合在需要高精确度的正领手术实现了非接触式的测量网，有效降低了手术过程中产生的误差。来自University of A Coruna和University of Umea的Angel Jose和AlvaroRodriguez等人利用立体视觉和激光镭射等技术相结合，用来进行鱼的监控和对鱼大小的评估闭，在不对水下鱼进行除测量以外无意义的干扰情况下维护了生态安全。而在传统机械领域中，来自日本Aoyama Gakuin University机械工程学院的D.Kanazawa等人利用立体视觉技术对用在车身框架上的薄钢板在受力时进行表面三维尺度位移和应变的测量从而对薄钢板的应力三轴度和断裂应变进行有效评估。由上述可知在经过几十年的研究与发展，在欧美日等国家立体视觉技术已经切实应用于生产制造、科学研究、医学手术等方方面面的人类生活当中。

而在国内，双目立体视觉技术从82年开始只有零星的研究成果，从2004年开始有国内高校和一些科研机构开始有规模性的研究，到10年开始进入研究高峰，每年产生数百篇论文，其中多是对立体视觉技术的技术领域中的基础方法进行改进和立体视觉技术的应用。如哈工大的李瑞峰和李庆喜提出了一种新的计算物体位置信息的解析解方法，利用标定结果对不同位置进行深度信息测量，并和经典的张正友标定法相比有效降低误差。以及同样来自哈工大的高庆吉、阮玉峰等人通过理论计算与实验提出了机器人的双目协调导航模型以及该模型基于行为的实现策略并得以在小型足球机器人身上得以实践。来自中科院合肥物质科学研究院的马秀博、孙熊伟等人为了对靶喷雾系统的时延进行有效估计，提出了一套基于双目视觉的核心速度测算方法，设计出了喷雾时延估计模型。

视觉检测基于双目视觉的机器人焊缝轨迹检测的研究技术干货

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