“基于视觉的空间目标定位系统的设计及实验”文献综述

摘 要：为了实现类人机器人在一般环境中进行目标识别并测量出目标的的三维坐标数据，设计一套基于人眼视差原理的双目立体视觉技术的空间目标定位系统。由于该系统适用于工业机器人、类人机器人、水果采收机器人等众多自动化领域，受到广大学者的研究。针对于目前一些双目测距方法存在匹配不准确、计算量大、测距精度不高、实用性差等问题。本文推出一种基于视觉的空间目标定位系统，采用两个摄像头简化系统采取数据流程，提高运算能力，以达到实时性的要求。当前，国内外的自动化进程较快，需要更多更适用的目标定位系统的出现。因此，基于视觉的空间目标定位系统的研究与发展对于我国制造业与自动化程度有着极大的推动作用。

关键词：双目视觉；目标识别；双目测距

Summary for Design and experiment of spatial target positioning system based on vision

Abstract：In order to realize the target recognition of the humanoid robot in the general environment and measure the three-dimensional coordinate data of the target, a space target positioning system based on binocular stereo vision technology based on the principle of human visual parallax is designed. Because the system is suitable for many automation fields such as industrial robots, humanoid robots, fruit harvesting robots, etc., it has been studied by many scholars. Aiming at some current binocular ranging methods, there are problems such as inaccurate matching, large amount of calculation, low ranging accuracy, and poor practicability. This paper introduces a vision-based spatial target positioning system, which uses two cameras to simplify the system to adopt data flow and improve computing power to achieve real-time requirements. At present, the automation process at home and abroad is faster, and more and more suitable target location systems are needed. Therefore, the research and development of vision-based spatial target location system has greatly promoted the degree of manufacturing and automation in China.

Key Words：Binocular vision;Target Recognition;Binocular ranging

1. 研究的目的及意义

机器人的制造和应用已经成为了衡量一个国家工业自动化水平的重要标志，其中应用最广的就是工业机器人^[1]。随着产业升级与发展，机械手广泛地应用于汽车、手机等生产线的装配、零件搬运、物料码垛等工况，是实现自动化、智能化的重要装备。视觉定位和识别技术已经应用于机器人、无人驾驶、外观瑕疵检测等领域。目前大多数的机器人能够实现复杂的动作，但是工业应用仍然停留在示教再现方式，适用于结构固定的生产环境，缺少与外界环境之间的交互能力和智能感知，机器人的生产效率还无法满足产品柔性制造的智能需求^[2]。

目前，国内研究出许多视觉定位系统的基本原理。如张德红，代艳霞研究出的基于双目 CCD 相机、机器人、搬运手爪构建机器人视觉识别与搬运平台，引导机器人实现自动抓取^[2]。赵德超、彭 力、王 皓研究出的基于视觉定位与超声波测距的非完整履带式机器人设计一款快速稳定的目标跟踪控制器^[4]。钱卫星、黄丽亚研究出的机器人视觉定位精度的灰色评定方法研究^[5]。朱福康、丛明、刘 毅、刘 冬研究出的基于 RGB-D 图像的机器人无标定视觉定位方法^[1]。

机器视觉是伴随着机器人技术发展起来的一门新兴学科，经过不断的发展和完善，目前已经在越来越多的行业和领域中得到了应用。当前工业机器人视觉定位技术大致可以分为二维视觉定位技术^[7、8]和三维视觉定位技术^[9、10]。其中，基于单目视觉的二维定位技术应用得最为广泛，不过因为绝大多数情况下，工业生产中对于工件位置的确定都可以通过机械定位实现，所以更加复杂，且高成本的二维视觉定位只在一些比较特殊的场所才有所使用^[3]。因此基于视觉的空间目标定位系统作为一种三维视觉定位技术，它的深入研究与发展对于我国提升国家工业自动化水准有着巨大的推动作用。