1、為了實(shí)現(xiàn)變電站巡檢的智能化，人們?cè)噲D研制出適用于電力系統(tǒng)的具有環(huán)境感知與信息處理能力的智能巡檢機(jī)器人。如何快速準(zhǔn)確地感知機(jī)器人行駛環(huán)境一直是人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但是，在圖像信息的龐大，視覺導(dǎo)航的實(shí)時(shí)性、定位及三維重建方面還面臨不少難題。目前，雙目立體視覺技術(shù)是最接近于動(dòng)物視覺系統(tǒng)的三維視覺信息感知技術(shù)，其目的是通過二維圖像信息處理使機(jī)器視覺具有認(rèn)知三維環(huán)境的能力。本文以智能巡檢機(jī)器人的雙目立體視覺系統(tǒng)為研究對(duì)象，深入探討了二維圖像信

2、息與對(duì)應(yīng)環(huán)境深度信息的關(guān)系，詳細(xì)分析了雙目立體視覺模型參數(shù)的標(biāo)定、雙目視差估計(jì)，同時(shí)對(duì)基于視覺導(dǎo)航的機(jī)器人環(huán)境感知及三維重建技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　首先，論文介紹了單攝像機(jī)的線性透視投影模型以及考慮徑向和切向偏差的非線性透視投影模型；分析了根據(jù)雙目立體視覺視差，采用三角法獲取獲得環(huán)境深度信息的理論依據(jù)；闡明了基于雙目立體視覺成像過程的攝像機(jī)系統(tǒng)光學(xué)成像數(shù)據(jù)在不同坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系。進(jìn)而，構(gòu)建了通用的雙目立體視覺系統(tǒng)模型，詳細(xì)推導(dǎo)了

3、左右攝像機(jī)坐標(biāo)變換關(guān)系，并對(duì)雙目立體視覺極線幾何模型及極線校正技術(shù)進(jìn)行了充分探究。
　　論文詳細(xì)分析了攝像機(jī)標(biāo)定過程，在此基礎(chǔ)上，討論了透鏡畸變產(chǎn)生的影響并對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行校正，設(shè)計(jì)并編寫了基于開放計(jì)算機(jī)視覺函數(shù)庫OpenCV的攝像機(jī)標(biāo)定程序并對(duì)其進(jìn)行仿真測(cè)試。通過對(duì)四組不同類型的棋盤格圖像進(jìn)行測(cè)試，對(duì)攝像機(jī)的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行投影誤差、標(biāo)定精度以及極線校正分析，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的程序可以對(duì)雙目立體視覺攝像機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定。
　　論文深入

4、研究了視差估計(jì)方法，通過分析視差點(diǎn)及其鄰域的灰度特性，提出了一種分類假設(shè)驗(yàn)證和Levenberg-Marquardt(LM)算法相結(jié)合的方法，并采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法獲得用于曲線擬合的最佳視差點(diǎn)集。針對(duì)立體視差圖產(chǎn)生過程中所出現(xiàn)的遮擋問題及單純運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行立體匹配時(shí)產(chǎn)生的條紋狀瑕疵的問題，基于立體視覺匹配的基本理論，提出了一種基于分段拋物線擬合的立體匹配算法，通過利用分段直線擬合出最佳視差函數(shù)，以提高視差估計(jì)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而利用視差函數(shù)

5、與深度函數(shù)的關(guān)系，利用分段拋物線擬合出深度函數(shù)。通過利用Middlebury提供的標(biāo)準(zhǔn)圖像對(duì)對(duì)所提算法進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明所提算法運(yùn)算效率高并且誤匹配率也滿足實(shí)際應(yīng)用要求。
　　為了進(jìn)一步改善雙目立體視覺立體匹配的效果，論文深入研究了網(wǎng)絡(luò)的最大流最小割全局尋優(yōu)算法的基本原理，并將其引入立體圖像匹配優(yōu)化，提出了網(wǎng)絡(luò)最大流最小割的立體圖像匹配算法。所提算法利用視差標(biāo)號(hào)方式建立網(wǎng)絡(luò)，通過用像素的差分距離代替平滑項(xiàng)，以降低算法的計(jì)算量，實(shí)現(xiàn)

6、了能量函數(shù)的極線最優(yōu)求解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了將最大流最小割尋優(yōu)算法運(yùn)用到雙目立體圖像的匹配中。通過利用國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)提出的算法進(jìn)行了測(cè)試，并通過誤差分析將其與基于拋物線擬合的立體匹配算法進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，基于最大流最小割全局尋優(yōu)算法擁有優(yōu)于基于分段拋物線擬合匹配算法的匹配性能。
　　此外，在提高機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的魯棒性和實(shí)時(shí)性方面，論文通過采取對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行預(yù)處理技術(shù)的方式進(jìn)行濾波去噪、邊緣增強(qiáng)以及特征提取等。通過對(duì)立體匹配之前的二