移動機(jī)器人視覺系統(tǒng)的分類主要有那幾種？

2024-01-28

移動機(jī)器人視覺系統(tǒng)是指移動機(jī)器人的視覺系統(tǒng)，包括通過傳感器獲得圖像，和通過計算機(jī)處理器對圖像進(jìn)行處理這兩個部分。依據(jù)視覺傳感器的數(shù)量和特性，主流的移動機(jī)器人視覺系統(tǒng)有單目視覺、雙目立休視覺、多目視覺和全景視覺等。

1、單目視覺系統(tǒng)

單目視覺系統(tǒng)只使用一個視覺傳感器。單目視覺系統(tǒng)在成像過程中由于從三維客觀世界投影N維圖像上，從而損失了深度信息，這是此類視覺系統(tǒng)的主要缺點。盡管如此，由于單目視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、算法成熟且計算量較小，在自主移動機(jī)器人中已得到廣泛應(yīng)用。如用于目標(biāo)跟蹤、基于單目特征的室內(nèi)定位導(dǎo)航等。同時，單目視覺是其他類型視覺系統(tǒng)的基礎(chǔ)，如雙目立體視覺、多目視覺等都是在單目視覺系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過附加其他手段和措施而實現(xiàn)的。

2、雙目立體視覺系統(tǒng)

雙目視覺系統(tǒng)由兩個攝像機(jī)組成，利用三角測量原理獲得場景的深度信息。并且可以重建周圍景物的三維形狀和位置，類似人眼的體視功能，原理簡單。雙目視覺系統(tǒng)需要明確地知道兩個攝像機(jī)之間的空間位置關(guān)系。而且場景環(huán)境的3D信息需要兩個攝像機(jī)從不同角度同時拍攝同一場景的兩幅圖像。并進(jìn)行復(fù)雜的匹配才能準(zhǔn)確得到。立體視覺系統(tǒng)能夠比較準(zhǔn)確地恢復(fù)視覺場景的氣維信息，在移動機(jī)器人定位導(dǎo)航、避障、地圖構(gòu)建等方面得到了廣泛的應(yīng)用。然而，立體視覺系統(tǒng)中的難點是對應(yīng)點匹配的問題，該問題在很大程度上制約著立體視覺在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

3、多目視覺系統(tǒng)

多目視覺系統(tǒng)采用三個或三個以上的攝像機(jī)，三目視覺系統(tǒng)居多，主要用來解決雙目立體視覺系統(tǒng)中匹配多義性的問題，提高匹配精度。三目視覺系統(tǒng)的優(yōu)點是充分利用了第三個攝像機(jī)的信息，減少了錯誤匹配，解決了雙目視覺系統(tǒng)匹配的多義性，提高了定位精度，但三目視覺系統(tǒng)要合理安置三個攝像機(jī)的相對位置，其結(jié)構(gòu)配置比雙目視覺系統(tǒng)更繁瑣，而且匹配算法更復(fù)雜，需要消耗更多的時間，實時性更差。

4、全景視覺系統(tǒng)

具有較大水平視場的多方向成像系統(tǒng)，其突出優(yōu)點是具有較大的視場，可以達(dá)到360°，是其他常規(guī)鏡頭無法比擬的。全景視覺系統(tǒng)可以通過圖像拼接的方法或者通過折反射光學(xué)元件實現(xiàn)，圖像拼接的方法使用單個或多個攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)，對場景進(jìn)行大角度掃描，獲取不同方向上連續(xù)的多幀圖像，再用拼接技術(shù)得到全景圖。