基于虚拟3D相机的小部件点云模型位姿估计算法研究

发布时间：2023-11-16 20:00

　　在3C产业中,自动化生产是减少生产成本,提高生产效率的必然选择,尤其是目前占到生产费用较高的装配环节。零部件自动化装配是非常重要和必要的,空间装配中存在大量需要六自由度调整的装配动作。目前在工业场景广泛应用的2D相机不能够满足空间装配需求;同时目前针对以智能手机为代表的3C消费电子产品小部件位姿估计问题,国内外研究不多。因此,本文研究目的,针对智能手机模型,借助3D视觉技术,实现智能手机的位姿估计。本文使用3D相机——双目结构光,获取物体模型的目标点云视图,将物体模型的位姿估计问题转化为3D相机的位姿估计问题,再转化为寻找能够形成目标点云视图的虚拟3D相机位姿估计问题。在粒子滤波算法框架中,结合不受点云密度影响的虚拟3D相机点云视图成像算法和ICP运动模型,实现位姿估计。在手机点云模型附近撒上粒子,每一个粒子相当于一个虚拟3D相机,每个粒子使用HPR算法和坐标变换实现在固定视角下对物体点云模型的3D点云视图提取;在粒子滤波框架中,预测阶段结合ICP算法驱动所有粒子向着能够形成目标点云视图的粒子运动;算法不断迭代计算,直到找到能形成目标点云视图的虚拟3D相机;虚拟3D相机的位姿信息逆运算...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 3D视觉技术的国内外研究现状及分析
        1.2.2 位姿估计算法国内外研究现状及分析
        1.2.3 小结
    1.3 主要研究内容
第2章 双目结构光视觉传感器
    2.1 双目结构光
        2.1.1 结构光原理与分类
        2.1.2 双目立体视觉原理
        2.1.3 双目结构光特点
    2.2 双目结构光的硬件平台
        2.2.1 双目结构光的硬件参数
        2.2.2 小部件装配的位姿估计精度分析
        2.2.3 双目结构光的立体标定
    2.3 本章小结
第3章 点云数据预处理和点云视图成像
    3.1 点云数据预处理
        3.1.1 物体点云模型的分割处理
        3.1.2 点云模型的获取
    3.2 虚拟3D相机的点云视图成像
        3.2.1 点云视图成像算法框架图
        3.2.2 点云的可见性分析
        3.2.3 点集坐标变换
    3.3 本章小结
第4章 基于ICP动态模型粒子滤波位姿估计
    4.1 算法原理
        4.1.1 粒子滤波算法
        4.1.2 ICP算法
    4.2 基于ICP动态模型粒子滤波位姿估计
        4.2.1 算法流程
        4.2.2 仿真实验和结果分析
    4.3 本章小结
第5章 智能手机位姿估计实验与分析
    5.1 位姿估计实验
        5.1.1 手机模型实验对象
        5.1.2 机器人和3D相机硬件平台
        5.1.3 软件平台
        5.1.4 系统流程图
    5.2 位姿误差测量实验结果与分析
        5.2.1 实验精度指标
        5.2.2 实验原理
        5.2.3 位置误差测量实验
        5.2.4 旋转误差测量实验
        5.2.5 实验小结
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3864482