基于相机矩阵的被动式空间感知系统设计与实现

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如今,随着经济社会的不断发展,人类迫切地需要提升社会生产效率以满足日益增长的物质文化需要。无人化系统凭借其自动化程度高,无需或仅需少量人工操控,并且可全天候工作等特性,迅速成为学术界和科学界的研究热门。同时伴随软硬件的逐步发展和当今世界对智慧生活,智慧交通的迫切希望,当年无异于天方夜谭的无人车,无人机,无人艇等正在渐渐走入我们的生活。作为无人系统的基石和各种无人终端感知世界的“眼睛”,空间感知系统一直是业界研究的热门方向。各类解决方案层出不穷。然而,如今应用于无人系统的空间感知系统发展依旧不如人意,当前在各种无人终端中,平台往往需要搭载多种传感器,协同构建感知系统,而如此构成的系统较为复杂;数据融合后,算法实现难度较高;还存在着高能耗,高成本,需要大量计算资源的问题。当前的无人设备迫切需要一种低耗能,高速度,适用于通用场景的感知系统作为感知世界的“眼睛”。本论文设计并实现了一个基于相机矩阵的被动式空间感知系统,通过对多幅视差图像的运算处理,感知可视空间,得到三维信息,同时对点云进行聚类分析,达到对可视空间内障碍物的快速标记。该系统由相机模组,工控机,和FPGA计算卡组成,使用Qt开发设计程序界面和业务逻辑,系统选用MVC架构,同时整合My SQL数据库进行数据的管理运维。本论文所涉及项目源于本人实习公司的实际项目。其中,本人主要参与设计和实现的部分如下:(1)可行性研究,与公司领导以及众多相关人员共同分析该行业该产品的发展现状与前景。同时,收集市面上已有产品信息进行横向比较,最终决定立项该系统。(2)需求分析,参与需求调研,预估技术风险和开发难度。并参与撰写需求规格说明书。(3)概要设计,根据需求规格说明书,拆分不同功能模块。(4)详细设计与实现,为各个功能模块指定详尽的实现方式,同时对项目中出现的重难点问题提出解决方案。最后进行代码实现。(5)测试与验证,对已完成的系统进行黑盒白盒测试,迭代改进主程序功能。当前,该系统已完成当前阶段所有设计目标,正进行测试验收等工作,同时,改进后的第二代系统也正在开发。
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