机器人三维视觉技术原理与应用电子书

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前言

目录

1.1 立体视觉技术

1.1.1 系统标定

1.1.2 立体匹配

1.1.3 三维点重建

1.2 结构光技术

1.2.1 基于相移法的结构光技术

1.2.2 基于格雷码法的结构光技术

1.2.3 基于散斑法的结构光技术

1.3 线激光扫描三维成像技术

1.3.1 系统的标定

1.3.2 激光轮廓中心线的提取

1.4 激光雷达三维成像技术

1.4.1 直接脉冲飞行时间测量法

1.4.2 幅度调制连续波测量法

1.4.3 频率调制连续波测量法

1.4.4 激光雷达的扫描方式

1.5 3D点云和2D图像的融合成像技术

参考文献

2.1 位姿描述和齐次变换

2.1.1 位姿描述

2.1.2 齐次变换

2.1.3 欧拉角与旋转变换

2.2 操作臂正运动学

2.2.1 连杆参数

2.2.2 连杆变换

2.2.3 操作臂正运动学方程

2.3 操作臂逆运动学

2.3.1 几何解法

2.3.2 代数解法

2.4 操作臂的速度雅可比矩阵与微分运动

2.4.1 雅可比矩阵

2.4.2 速度雅可比矩阵

2.4.3 伴随矩阵

2.4.4 微分运动

2.5 刚体运动的四元数表达

2.5.1 刚体运动

2.5.2 双四元数

2.6 本章小结

参考文献

3.1 单机器人测量-作业系统的误差传递建模

3.1.1 作业系统运动链构建

3.1.2 曲面作业误差定义

3.1.3 运动学误差模型

3.1.4 关节刚度误差模型

3.1.5 工件/工具误差传递模型

3.2 机器人手眼标定

3.2.1 标定物坐标系建立

3.2.2 目标函数为AX=XB的手眼标定

3.2.3 目标函数为AX=YB的手眼标定

3.3 单机器人系统运动学误差辨识与补偿

3.3.1 机器人运动学误差以及手眼误差建模

3.3.2 运动学误差与手眼误差辨识

3.3.3 非标准旋转矩阵最佳正交化计算

3.4 双机器人测量系统同步标定

3.4.1 双机器人测量-作业系统标定模型建立

3.4.2 姿态转换矩阵求解——封闭式同步求解方法

3.4.3 姿态转换矩阵求解——数值迭代求解方法

3.5 双机器人系统误差辨识与补偿

3.5.1 误差源分析建模

3.5.2 误差辨识与推导

3.5.3 位姿误差补偿模型

3.6 本章小结

参考文献

4.1 测量扫描仪可视锥模型

4.1.1 球笼型三维扫描仪可视锥模型

4.1.2 三维面结构光扫描仪可视锥模型

4.2 基于先验模型的视点规划

4.2.1 基于先验模型表面采样与候选视点集的生成

4.2.2 候选视点评估

4.3 无模型视点规划

4.3.1 基于体素模型效益函数的视点规划

4.3.2 基于体素信息增益度量的视点规划

4.3.3 基于曲面边界的视点规划

4.4 机器学习视点规划

4.4.1 基于深度学习的视点规划方法

4.4.2 基于深度强化学习的视点规划方法

4.5 测量路径规划模型

4.5.1 基于捕食者-猎物的面阵扫描仪覆盖路径规划方法

4.5.2 基于蚁群算法的面阵扫描仪覆盖路径规划方法

4.6 本章小结

参考文献

5.1 点云及配准的基本概念

5.1.1 点云数据采集

5.1.2 点云配准概述

5.2 全局粗配准

5.2.1 点云特征提取

5.2.2 点云特征匹配及位姿解算

5.3 基于迭代最近点（ICP）的点云配准

5.3.1 点云配准数学基础

5.3.2 ICP

5.3.3 点面ICP

5.3.4 GICP

5.3.5 VGICP

5.4 基于神经网络的点云配准

5.4.1 点云特征提取网络

5.4.2 点云配准网络

5.5 多视角点云配准

5.5.1 问题定义

5.5.2 基于成对点云配准的多视角点云配准

5.5.3 基于概率模型的多视角点云配准

5.5.4 基于深度学习的多视角点云配准

5.6 本章小结

参考文献

6.1 点云精简与点云下采样

6.1.1 概述

6.1.2 随机下采样

6.1.3 体素下采样

6.1.4 均匀下采样

6.1.5 曲率下采样

6.2 点云光顺与点云去噪

6.2.1 概述

6.2.2 点云半径滤波

6.2.3 点云统计滤波

6.2.4 局部异常因子LOF

6.2.5 聚类法点云去噪

6.2.6 点云平滑滤波

6.2.7 点云拉普拉斯滤波

6.2.8 点云双边滤波

6.2.9 基于移动最小二乘的点云光顺

6.2.10 RIMLS

6.3 本章小结

参考文献

7.1 基于点云的三维目标检测方法

7.1.1 基于点的三维目标检测方法

7.1.2 基于网格的三维目标检测方法

7.1.3 基于点-体素融合的三维目标检测方法

7.2 基于图像的三维目标检测方法

7.2.1 基于单目图像的三维目标检测方法

7.2.2 基于多视图的三维目标检测方法

7.3 基于点云-图像多模态融合的三维目标检测方法

7.3.1 前期融合

7.3.2 特征融合

7.3.3 后期融合

7.4 本章小结

参考文献

8.1 视觉引导的机器人上下料

8.1.1 硬件组成及系统标定

8.1.2 视觉定位

8.1.3 机器人抓取路径规划

8.2 视觉引导的机器人等离子坡口切割

8.2.1 视觉引导的机器人坡口系统设计

8.2.2 机器人坡口系统关键几何参数整体优化

8.2.3 基于坡口特征精确识别的机器人切割路径补偿

8.2.4 机器人高精度坡口寻位软件开发与应用

8.3 大型薄壁蒙皮机器人铣削切边

8.3.1 蒙皮加工关键技术

8.3.2 刀具轨迹生成与光顺优化

8.3.3 多约束下机器人姿态优化

8.3.4 蒙皮铣削加工案例

8.4 航空叶片机器人三维视觉检测

8.4.1 机器人测量系统手眼标定

8.4.2 机器人测量位姿规划

8.4.3 航空叶片截面特征参数提取

8.4.4 航空叶片截面特征参数软件

8.5 移动机器人双目视觉惯性SLAM

8.5.1 数据预处理

8.5.2 初始化

8.5.3 基于滑动窗口的局部BA优化

8.5.4 回环检测

8.5.5 实验验证

参考文献

文后彩插