双目视觉机器人：实现三维空间距离感知与物体抓取

双目视觉机器人是一种先进的移动式机器人系统，它通过结合两台相机的视觉信息，实现了对周围环境的三维空间距离感知，从而增强了其导航、定位和物体识别的能力。在本研究中，国立台湾科技大学的硕士生任绍栋在其硕士学位论文中详细探讨了这一主题。 首先，论文的核心目标是设计和实现一个双目视觉系统，这涉及到对两台相机的内部参数（如焦距、光圈和传感器尺寸）以及它们在三维空间中的相对位置（即外部参数）进行精确校准。这个过程被称为相机校准，它对于获取机器人对周围环境的理解至关重要。通过校准，机器人能够理解两个视场之间的几何关系，从而能够在视觉信息中准确地对应和匹配物体。 接下来，利用双目视觉技术，系统处理来自两个摄像头的图像，寻找具有相同特征点的目标物体。这通常涉及到特征检测和匹配算法，如SIFT、SURF或ORB等，这些算法帮助机器人识别并跟踪特定的物体特征。通过比较左右眼的视角，系统能够确定目标点是否在同一空间位置，这是实现三维重建的基础。 利用三角成像原理，即基于相机成像几何的原理，机器人可以根据不同视角下目标点的坐标信息推算出该物体在三维空间中的精确位置。这一步骤涉及计算机视觉中的立体重建技术，通过计算目标点在两个相机视图中的投影，并结合相机的内参和外参，解算出物体的空间坐标。 最后，将计算出的物体位置与机器人自身的坐标系统相结合，机器人能够精确测量出与目标物体之间的距离。这种距离感知能力对于机器人执行抓取和放置任务至关重要，例如在自动仓库或制造业中的物料搬运，机器人需要准确判断物品的位置以避免碰撞或者完成精细操作。 双目视觉机器人项目不仅提升了机器人的智能化水平，还为其在各种应用场景中，如服务机器人、自主导航和工业自动化等领域提供了强大的技术支持。通过这项研究，我们看到了未来机器人技术如何在结合多传感器信息的基础上，实现更加精准和灵活的操作，以适应不断变化的环境需求。