1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人越來越智能，而追求機(jī)器人的自主性和高智能性也是當(dāng)前機(jī)器人研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。機(jī)器人在未知環(huán)境執(zhí)行自主性或者智能性任務(wù)時(shí)，需要對(duì)所處環(huán)境進(jìn)行理解，需要像人大腦一樣識(shí)別和理解當(dāng)前視野或環(huán)境中存在的物體和對(duì)象，感知自己所處的環(huán)境。因此，智能移動(dòng)機(jī)器人對(duì)所處環(huán)境的感知和識(shí)別能力成為了機(jī)器人自主性和高智能性發(fā)展的重要研究方向。圖像分割技術(shù)是讓機(jī)器人對(duì)環(huán)境具有感知和識(shí)別能力的關(guān)鍵技術(shù)。隨著激光三維測(cè)距技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了很多

2、能夠采集三維空間場(chǎng)景中三維信息的三維攝像機(jī)，以前針對(duì)二維圖像的分割方法很難適用于基于三維信息的圖像分割，因此，更多研究者逐漸投入到基于三維空間信息的圖像技術(shù)研究中。由于三維相機(jī)逐漸應(yīng)用到智能移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，因此，研究出一種能夠讓智能移動(dòng)機(jī)器人感知所處環(huán)境或識(shí)別視野場(chǎng)景中物體對(duì)象的三維分割技術(shù)是極有必要的。
　　三維空間場(chǎng)景中，主要的組成是平面和曲面。而在人工場(chǎng)景中絕大部分是平面。研究對(duì)三維空間場(chǎng)景的平面和曲面擬合能夠?qū)h(huán)境中物體對(duì)

3、象分割和識(shí)別出來，并可以應(yīng)用于機(jī)器人的感知和識(shí)別領(lǐng)域。本文研究了三維空間場(chǎng)景的特點(diǎn)，提出了對(duì)三維場(chǎng)景的基于三維信息的平面分割，以及針對(duì)三維平面區(qū)域的平面合并和結(jié)合MDL準(zhǔn)則的曲面合并優(yōu)化處理。
　　本文首先針對(duì)Kinect深度成像原理以及三維相機(jī)的軟硬件因素，分析了由Kinect三維相機(jī)所獲取的三維數(shù)據(jù)所存在的一些問題，并提出了用雙邊濾波方法對(duì)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪平滑和黑洞修復(fù)方法對(duì)深度圖像進(jìn)行黑洞修補(bǔ)。其次，基于三維空間中存在很多平

4、面這一特征，提出了一種基于三維信息的空間平面檢測(cè)方法，該方法基于由三維攝像機(jī)獲取的三維空間信息，依據(jù)基于局部平面擬合方法估計(jì)法向量、法向量重定向技術(shù)和平面區(qū)域判定規(guī)則，進(jìn)行三維平面區(qū)域的檢測(cè)和識(shí)別，針對(duì)平面分割后出現(xiàn)的過分割問題，并對(duì)平面過分割進(jìn)行了部分平面合并處理。最后，針對(duì)空間平面描述三維曲面時(shí)存在的問題，以及三維空間場(chǎng)景中存在曲面或具有不規(guī)則物體對(duì)象的情況，研究了B樣條曲面擬合算法。為了提高三維分割的準(zhǔn)確性，提出了一種基于MDL準(zhǔn)

5、則判定的曲面擬合方法，該方法提出一種代價(jià)模型，基于這個(gè)代價(jià)模型用以判定需要進(jìn)行擬合為曲面的平面區(qū)域，并用B樣條曲面擬合算法對(duì)其實(shí)現(xiàn)擬合。該方法實(shí)現(xiàn)了基于平面檢測(cè)的三維分割出現(xiàn)的過分割問題的優(yōu)化處理，以及解決了平面對(duì)空間中曲面和不規(guī)則物體對(duì)象無法完整描述的問題。
　　為了實(shí)現(xiàn)本文提出的基于三維相機(jī)的空間場(chǎng)景分割技術(shù)的可視化，以及提高三維分割過程的人機(jī)交互性，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Kinect三維相機(jī)的空間場(chǎng)景分割軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)包