原標(biāo)題：移動(dòng)機(jī)器人3種常見視覺算法

移動(dòng)機(jī)器人在自主導(dǎo)航、物體識(shí)別、環(huán)境建圖等方面，離不開視覺算法的支持。以下是三種常見的移動(dòng)機(jī)器人視覺算法：

一、雙目視覺技術(shù)

1. 原理：使用兩個(gè)平行的相機(jī)，對(duì)空間中的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行三角定位。通過匹配左右兩個(gè)相機(jī)中成像點(diǎn)的位置，來計(jì)算對(duì)應(yīng)三維點(diǎn)在空間中的距離。機(jī)器人可以通過若干幅圖像來獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo)。在雙目視覺技術(shù)中，對(duì)圖像執(zhí)行匹配是更為重要的工作，首先要明確物體在左右圖像的相互匹配的點(diǎn)，然后獲得每一點(diǎn)視差以及深度信息。

2. 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單且價(jià)格低廉，精度高且速度快，無需接觸物體即可計(jì)算距離和深度信息。

3. 應(yīng)用：在無人機(jī)電力線巡檢以及工業(yè)建筑機(jī)器人中都有重要的應(yīng)用。

二、視覺SLAM

1. 定義：SLAM（Simultaneous Localization And Mapping）即同時(shí)定位與映射，是移動(dòng)機(jī)器人智能水平的最佳體現(xiàn)。是否具備同步建圖與定位的能力，被普遍認(rèn)為是機(jī)器人能否實(shí)現(xiàn)自主的關(guān)鍵前提條件。

2. 分類：

• VSLAM：基于視覺傳感器的SLAM，利用攝像機(jī)、Kinect等深度相機(jī)來做室內(nèi)導(dǎo)航和探索。

• 激光SLAM：基于激光傳感器的SLAM，技術(shù)已較為成熟，是目前最穩(wěn)定可靠的高性能SLAM模式。

3. 涉及技術(shù)：

• 視覺里程計(jì)VO：用于估算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

• 制圖：利用VO和深度圖進(jìn)行環(huán)境地圖的構(gòu)建。

• 重定位：從已知地圖上識(shí)別當(dāng)前位置。

• 閉環(huán)檢測(cè)：用于消除VO的閉環(huán)誤差。

• 全局導(dǎo)航：根據(jù)構(gòu)建的環(huán)境地圖進(jìn)行導(dǎo)航。

• 視覺避障：根據(jù)視覺傳感器的數(shù)據(jù)躲避障礙物。

三、智能避障算法

1. 定義：導(dǎo)航解決的問題是引導(dǎo)機(jī)器人接近目標(biāo)，當(dāng)機(jī)器人沒有地圖時(shí)，接近目標(biāo)的方法稱為視覺避障技術(shù)。避障算法解決的問題是根據(jù)視覺傳感器的數(shù)據(jù)，對(duì)靜態(tài)障礙物、動(dòng)態(tài)障礙物實(shí)現(xiàn)躲避，但仍維持向目標(biāo)方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自主導(dǎo)航。

2. 傳統(tǒng)方法：

• 可視圖法：將機(jī)器人、目標(biāo)點(diǎn)和障礙物看作節(jié)點(diǎn)，通過連線構(gòu)成一張圖，尋找從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短路徑。

• 柵格法：將機(jī)器人的工作環(huán)境劃分為一系列大小相同的柵格，每個(gè)柵格都有一個(gè)通行因子，表示該柵格被障礙物占據(jù)的概率。

• 自由空間法：預(yù)先定義一些基本形狀，如凸多邊形等，將這些基本形狀按照一定規(guī)則進(jìn)行組合，形成機(jī)器人的自由空間，然后在自由空間內(nèi)尋找路徑。

3. 智能方法：

• 遺傳算法：模擬自然選擇和遺傳機(jī)制，通過選擇、交叉、變異等操作來優(yōu)化路徑。

• 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法：通過訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬人類避障行為，實(shí)現(xiàn)智能避障。

• 模糊算法：利用模糊集合和模糊邏輯來處理避障問題中的不確定性。

這些視覺算法在移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航、物體識(shí)別、環(huán)境感知等方面發(fā)揮著重要作用，推動(dòng)了移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展。