机器人视觉系统主要由什么组成(机器人视觉系统功能有哪些)

移动机器人视觉系统是指移动机器人的视觉系统,包括通过传感器获得图像,和通过计算机处理器对图像进行处理这两个部分。依据视觉传感器的数量和特性,主流的移动机器人视觉系统有单目视觉、双目立休视觉、多目视觉和全景视觉等。

1、单目视觉系统

单目视觉系统只使用一个视觉传感器。单目视觉系统在成像过程中由于从三维客观世界投影N维图像上,从而损失了深度信息,这是此类视觉系统的主要缺点。尽管如此,由于单目视觉系统结构简单、算法成熟且计算量较小,在自主移动机器人中已得到广泛应用。如用于目标跟踪、基于单目特征的室内定位导航等。同时,单目视觉是其他类型视觉系统的基础,如双目立体视觉、多目视觉等都是在单目视觉系统的基础上,通过附加其他手段和措施而实现的。

2、双目立体视觉系统

双目视觉系统由两个摄像机组成,利用三角测量原理获得场景的深度信息。并且可以重建周围景物的三维形状和位置,类似人眼的体视功能,原理简单。双目视觉系统需要明确地知道两个摄像机之间的空间位置关系。而且场景环境的3D信息需要两个摄像机从不同角度同时拍摄同一场景的两幅图像。并进行复杂的匹配才能准确得到。立体视觉系统能够比较准确地恢复视觉场景的气维信息,在移动机器人定位导航、避障、地图构建等方面得到了广泛的应用。然而,立体视觉系统中的难点是对应点匹配的问题,该问题在很大程度上制约着立体视觉在机器人领域的应用前景。

3、多目视觉系统

多目视觉系统采用三个或三个以上的摄像机,三目视觉系统居多,主要用来解决双目立体视觉系统中匹配多义性的问题,提高匹配精度。三目视觉系统的优点是充分利用了第三个摄像机的信息,减少了错误匹配,解决了双目视觉系统匹配的多义性,提高了定位精度,但三目视觉系统要合理安置三个摄像机的相对位置,其结构配置比双目视觉系统更繁琐,而且匹配算法更复杂,需要消耗更多的时间,实时性更差。

4、全景视觉系统

具有较大水平视场的多方向成像系统,其突出优点是具有较大的视场,可以达到360°,是其他常规镜头无法比拟的。全景视觉系统可以通过图像拼接的方法或者通过折反射光学元件实现,图像拼接的方法使用单个或多个摄像机旋转,对场景进行大角度扫描,获取不同方向上连续的多帧图像,再用拼接技术得到全景图。

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