發(fā)布時(shí)間：2018-04-20 23:08

  本文選題：激光3D視覺(jué)系統(tǒng) + 坐標(biāo)變換�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：激光3D視覺(jué)系統(tǒng)具有較高空間分辨率和不受地面雜波干擾等優(yōu)點(diǎn),即使是在夜晚和復(fù)雜環(huán)境下也能獲取空間目標(biāo)的三維信息,因此其在無(wú)人車(chē),智能機(jī)器人等環(huán)境感知領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。目前,主流的激光3D視覺(jué)系統(tǒng)一般通過(guò)掃描系統(tǒng)獲取空間目標(biāo)的二維坐標(biāo)信息、通過(guò)激光測(cè)距系統(tǒng)獲取空間目標(biāo)的一維縱向距離信息,然后將空間目標(biāo)二維信息和一維距離信息進(jìn)行融合,形成空間目標(biāo)的三維信息。本文針對(duì)MEMS激光3D視覺(jué)系統(tǒng)中空間信息建模、激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理和激光點(diǎn)云三維圖像重構(gòu)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究,最后利用MEMS激光3D視覺(jué)系統(tǒng)獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)簡(jiǎn)要介紹MEMS激光3D視覺(jué)系統(tǒng)的工作原理。實(shí)驗(yàn)上測(cè)量MEMS掃描角與控制電壓之間的關(guān)系,尋找高空間覆蓋率的MEMS掃描軌跡。建立激光3D視覺(jué)系統(tǒng)與目標(biāo)之間徑向距離變化模型,模擬仿真不同視場(chǎng)不同探測(cè)距離目標(biāo)三維圖像畸變規(guī)律,研究圖像校正方法。建立大地坐標(biāo)系到激光3D視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)變換模型,為利用GPS或北斗導(dǎo)航系統(tǒng)定位打下理論基礎(chǔ)。(2)研究激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。比較分析各種點(diǎn)云鄰域搜索算法,選擇kd-tree作為本文點(diǎn)云數(shù)據(jù)搜索算法,進(jìn)行法向量估計(jì)。采用統(tǒng)計(jì)濾波方法對(duì)奇異點(diǎn)進(jìn)行剔除。比較分析數(shù)據(jù)光滑濾波的方法,通過(guò)仿真優(yōu)選出雙邊濾波方法。(3)研究激光點(diǎn)云三維圖像重構(gòu)算法。根據(jù)Delaunay三角重構(gòu)原理和三角網(wǎng)格優(yōu)化準(zhǔn)則,并結(jié)合MEMS掃描的特點(diǎn),采用基于三角網(wǎng)格生長(zhǎng)法的直接三角剖分。并對(duì)濾波后的圓臺(tái)進(jìn)行了仿真(4)利用已有的MEMS掃描激光3D視覺(jué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)短距離單一目標(biāo)進(jìn)行成像,并對(duì)掃描過(guò)程中(x,y)坐標(biāo)和z坐標(biāo)不一一對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象提出了有效的校準(zhǔn)方案。對(duì)不同距離下的復(fù)雜目標(biāo)進(jìn)行成像,對(duì)獲取的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和三維圖像重構(gòu),驗(yàn)證本文算法的可行性。
[Abstract]:Laser 3D vision system has the advantages of high spatial resolution and not being disturbed by ground clutter. It can obtain 3D information of space targets even at night and in complex environment, so it can be used in unmanned vehicles. Intelligent robots and other fields of environmental awareness have important application value. At present, the mainstream laser 3D vision system generally obtains the two-dimensional coordinate information of the space target through the scanning system, and the one-dimensional longitudinal distance information of the space target through the laser ranging system. Then, the two-dimensional information and one-dimensional distance information are fused to form the three-dimensional information of the space target. In this paper, the key problems of spatial information modeling, laser point cloud data processing and laser point cloud 3D image reconstruction in MEMS laser 3D vision system are studied. Finally, the experimental data obtained by MEMS laser 3D vision system are used to verify the problem. The main research contents are as follows: 1) briefly introduce the working principle of MEMS laser 3D vision system. The relationship between MEMS scan angle and control voltage is measured experimentally to find the MEMS scan track with high space coverage. A model of radial distance variation between laser 3D vision system and target is established, and the distortion law of 3D image from different field of view is simulated, and the method of image correction is studied. The transformation model from geodetic coordinate system to laser 3D vision system is established, which lays a theoretical foundation for using GPS or Beidou navigation system to study the preprocessing method of laser point cloud data. By comparing and analyzing various point cloud neighborhood search algorithms, kd-tree is selected as the point cloud data search algorithm in this paper to estimate the normal vector. The statistical filtering method is used to eliminate the singularity. Comparing and analyzing the methods of data smoothing filtering, the algorithm of laser point cloud 3D image reconstruction is studied by selecting the two-sided filtering method by simulation. According to the principle of Delaunay triangulation and the optimization criterion of triangulation mesh, combined with the characteristics of MEMS scanning, a direct triangulation method based on triangular mesh growth method is adopted. The filtered platform is simulated and simulated. Using the existing MEMS scanning laser 3D vision experimental system, the short range single target is imaged. An effective calibration scheme for the phenomenon that the coordinates and z coordinates do not correspond to each other in the scanning process is put forward. The complex target at different distances is imaged, the laser point cloud data is preprocessed and the 3D image is reconstructed, and the feasibility of this algorithm is verified.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1779841