當(dāng)今，由于數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的迅速發(fā)展,越來(lái)越多的研究者采用攝像機(jī)作為全自主用移動(dòng)機(jī)器人的感知傳感器。這主要是因?yàn)樵瓉?lái)的超聲或紅外傳感器感知信息量有限,魯棒性差,而視覺系統(tǒng)則可以彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)。而現(xiàn)實(shí)世界是三維的，而投射于攝像鏡頭（CCD/CMOS）上的圖像則是二維的，視覺處理的最終目的就是要從感知到的二維圖像中提取有關(guān)的三維世界信息。

簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是對(duì)機(jī)器人周邊的環(huán)境進(jìn)行光學(xué)處理，先用攝像頭進(jìn)行圖像信息采集，將采集的信息進(jìn)行壓縮，然后將它反饋到一個(gè)由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法構(gòu)成的學(xué)習(xí)子系統(tǒng)，再由學(xué)習(xí)子系統(tǒng)將采集到的圖像信息和機(jī)器人的實(shí)際位置聯(lián)系起來(lái)，完成機(jī)器人的自主導(dǎo)航定位功能。

（1）攝像頭標(biāo)定算法：

2D-3D映射求參。

傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定主要有 Faugeras 標(biāo)定法、Tscai 兩步法、直接線性變換方法、張正友平面標(biāo)定法和 Weng迭代法。自標(biāo)定包括基于 Kruppa 方程自標(biāo)定法、分層逐步自標(biāo)定法、基于絕對(duì)二次曲面的自標(biāo)定法和 Pollefeys 的模約束法。視覺標(biāo)定有馬頌德的三正交平移法、李華的平面正交標(biāo)定法和 Hartley 旋轉(zhuǎn)求內(nèi)參數(shù)標(biāo)定法。

（2）機(jī)器視覺與圖像處理：

a. 預(yù)處理：灰化、降噪、濾波、二值化、邊緣檢測(cè)。。。

b. 特征提取：特征空間到參數(shù)空間映射。算法有HOUGH、SIFT、SURF。

c. 圖像分割：RGB-HIS。

d. 圖像描述識(shí)別

（3）定位算法：

基于濾波器的定位算法主要有KF、SEIF、PF、EKF、UKF等。

也可以使用單目視覺和里程計(jì)融合的方法。以里程計(jì)讀數(shù)作為輔助信息,利用三角法計(jì)算特征點(diǎn)在當(dāng)前機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置,這里的三維坐標(biāo)計(jì)算需要在延遲一個(gè)時(shí)間步的基礎(chǔ)上進(jìn)行。根據(jù)特征點(diǎn)在當(dāng)前攝像頭坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)以及它在地圖中的世界坐標(biāo),來(lái)估計(jì)攝像頭在世界坐標(biāo)系中的位姿。這種降低了傳感器成本,消除了里程計(jì)的累積誤差,使得定位的結(jié)果更加精確。此外,相對(duì)于立體視覺中攝像機(jī)間的標(biāo)定,這種方法只需對(duì)攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,提高了系統(tǒng)的效率。

(4).定位算法基本過程：

簡(jiǎn)單的算法過程，可基于OpenCV進(jìn)行簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。

輸入

通過攝像頭獲取的視頻流（主要為灰度圖像，stereo VO中圖像既可以是彩色的，也可以是灰度的 ），記錄攝像頭在t和t+1時(shí)刻獲得的圖像為It和It+1，相機(jī)的內(nèi)參,通過相機(jī)標(biāo)定獲得，可以通過matlab或者opencv計(jì)算為固定量。

輸出

計(jì)算每一幀相機(jī)的位置+姿態(tài)

基本過程

1. 獲得圖像It,It+1

2. 對(duì)獲得圖像進(jìn)行畸變處理

3. 通過FAST算法對(duì)圖像It進(jìn)行特征檢測(cè)，通過KLT算法跟蹤這些特征到圖像It+1中，如果跟蹤特征有所丟失，特征數(shù)小于某個(gè)閾值，則重新進(jìn)行特征檢測(cè)

4. 通過帶RANSAC的5點(diǎn)算法來(lái)估計(jì)兩幅圖像的本質(zhì)矩陣

5. 通過計(jì)算的本質(zhì)矩陣進(jìn)行估計(jì)R,t

6. 對(duì)尺度信息進(jìn)行估計(jì)，最終確定旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量

編輯：jq