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《基于Kinect的物體模型建立及識別定位技術(shù)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學位論文基于Kinect的物體模型建立及識別定位技術(shù)研究RESEARCHONTHETECHNOLOGYOFOBJECTRECONSTRUCTIONANDTARGETRECOGNITIONANDORIENTATIONBASEDONKINECT宇文亮哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TP242.2學校代碼：10213國際圖書分類號：681.5密級：公開工程碩士學位論文基于Kinect的物體模型建立及識別定位技術(shù)研究碩士研究生：宇文亮導師：邵兵副教授申請學位：工程碩士學科：機械工程所在單位：機電工程學院答辯日期：20
2、18年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TP242.2U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHETECHNOLOGYOFOBJECTRECONSTRUCTIONANDTARGETRECOGNITIONANDORIENTATIONBASEDONKINECTCandidate：YuwenLiangSupervisor：AssociateProf.ShaoBingAcademicDegreeAppliedfor
3、：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文摘要隨著老齡化社會問題的加劇，家庭服務(wù)機器迎來了更廣闊的應(yīng)用前景。復(fù)雜環(huán)境下對常見物體的抓取是服務(wù)機器人不可或缺的功能，物體識別定位技術(shù)是服務(wù)機器人完
4、成抓取任務(wù)的先決條件，物體完整三維模型是位姿計算過程重要的先驗知識。本課題旨在設(shè)計一種方便用戶操作的物體重構(gòu)方法和復(fù)雜環(huán)境下物體識別定位的方案，從視覺系統(tǒng)搭建，數(shù)據(jù)預(yù)處理流程、物體模型重構(gòu)技術(shù)、復(fù)雜場景下物體識別定位技術(shù)等方面展開研究。首先，采用點云數(shù)據(jù)作為環(huán)境感知的載體，搭建了Kinect點云數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。根據(jù)相機成像過程,構(gòu)建了測量坐標系與攝像機線性及非線性模型，采用張正友標定法求解相機內(nèi)外參數(shù)矩陣并計算彩色相機與深度相機位置變換關(guān)系，最終完成了點云實時采集系統(tǒng)的搭建。其次，針對從環(huán)境中精準分離目標物體的應(yīng)用要求，
5、研究點云預(yù)處理算法。根據(jù)Kinect拍攝過程中產(chǎn)生的噪聲類型，提出多重濾波算法，利用統(tǒng)計分析法去除點云邊緣噪聲，采用主成分分析法提取點云表面法線及曲率，利用改進的雙邊濾波算法平滑點云表面小噪聲。再通過隨機采樣一致性算法去除支撐平面點云，并采用平滑度歐氏距離聚類法進行點云聚類，從而達到目標與環(huán)境分離的目的。再次，對三維重構(gòu)技術(shù)進行研究。對傳統(tǒng)RANSAC預(yù)拼接算法提出改進，采用3DSIFT算法檢測關(guān)鍵點，并利用局部FPFH特征進行匹配，避免預(yù)匹配過程中的重復(fù)計算，增強拼接算法魯棒性。采用基于鄰域特征的ICP算法完成點云的精準拼
6、接，通過曲率分析方法減少傳統(tǒng)算法錯配概率，防止了匹配陷入局部最小值或得到錯誤結(jié)果。通過實驗驗證了本文算法相較于傳統(tǒng)算法具有更高的精度、可靠性及運算效率。最終通過兩兩配準的方式對多視角點云片段進行拼接，還原被測物體完整的幾何外形。最后，對物體識別定位算法進行研究。針對KNN算法時間復(fù)雜度較高、無關(guān)維度影響識別精度等問題，采用聚類劃分及計算各維度權(quán)值的方法減少運算量并增加識別精度。根據(jù)局部特征及全局特征的不同優(yōu)勢，提出了全局特征及局部特征相融合的識別定位算法。在離線階段，構(gòu)建物體坐標系，并提取模型多視角CVFH全局特征和SHOT
7、局部特征。在線階段，利用全局特征識別點云片段種類，并僅提取有效點云片段的局部特征，減少無效特征計算。通過將帶坐標系的物體模型和有效點云片段進行局部特征匹配，獲得點云片段和模型之間的六自由度位姿變換矩陣，完成物體的識別定位過程。關(guān)鍵詞：三維重構(gòu)；點云配準；三維物體識別；特征匹配；位姿配準-I-哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文AbstractSincetheaggravationofagingsocietyisbecomingincreasinglyserious,thefamilyservicerobothasgainedaab
8、roaderapplicationprospect.Graspingofcommonobjectsincomplexenvironentisanindispensablefunctionofservicerobots，ofwhichobjectrecognitionandlocationt
