1. 研究目的与意义
计算机视觉是一门使用计算机来模拟人类视觉系统的学科。
人类对于图像中的信息感知效率远超文字等其他媒介，人类获取的信息总量中更是有高达80%依靠视觉系统。
相对于人类高效的图像信息提取能力，计算机在图像信息的理解上仍然效率低下。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：1. 完成机器人底盘的设计，包括电机驱动、电源模块、串口通信、编码器测速模块的设计，使之能适应单片机信号电平要求，便于与后续电路接口，并完成底盘的PID运动控制，调整好PID参数实现基本的运动操作；2. 完成工控X86PC机对双目摄像头采集到的数据的处理，包括双目摄像机立体标定、特征匹配等图像处理算法；3. 完成底盘和工控X86PC机的通信，实现室内未知环境的地图构建和定位；4. 完成在有已知地图下的室内导航。
难点：1. 编写底盘的PID控制算法，整定PID参数。
2. 掌握三大坐标系，选择合适且效果良好的双目标定算法，求解出每个摄像机的相机内参数矩阵和畸变系数矩阵以及左右两个摄像机的相对位置关系。
3. 国内外研究现状（文献综述）
双目立体视觉是计算机视觉的一个重要分支,是研究如何利用二维投影图像恢复三维景物世界,即由不同位置的两台或者一台摄像机(CCD)经过移动或旋转拍摄同一幅场景,通过计算空间点在两幅图像中的视差,获得该点的三维坐标值。
美国麻省理工学院人工智能实验室的Marr首次提出完整的机器视觉系统计算理论框架[1]，并将视觉计算理论应用到双目匹配上,使两张有视差的平面图产生了深度的立体图形, 奠定了双目立体视觉发展理论基础。
双目视觉直接模拟人类双眼处理景物的方式,可靠简便,在许多领域均极具应用价值,如机器人导航,三维测量以及虚拟现实等[2]。
4. 研究方案
设计方案：底盘采用三轮轮式结构，包括底盘片、左右电机、万向轮、驱动控制板等。
使用stm32作为主控设计驱动控制板，主要负责电机驱动和电池管理，并采用PID控制算法控制运动。
双目视觉摄像头通过USB3.0将采集的图像传输给工控pc，工控pc主要负责图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配等图像方面算法和给驱动控制板发送运动命令。
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；第 4 周 理解各模块的关系，设计控制软件框图；第 5 周 参阅有关资料，确定驱动板电路工作原理；设计系统组成原理框图；第 6 周 编写底盘的PID运动控制算法；完成中期检查；第 7 周 完成底盘和工控X86PC机的通信；实现摄像头读取双目图像； 第 8 周 完成双目摄像机立体标定、特征匹配等图像处理算法；第 9 周 设计建图、定位和导航的软件程序，完善软硬件设计；第10周 软硬件联调/软件调试；整理资料，准备撰写论文；第11周 修改、完善并提交毕业论文； 第12周 评阅教师评阅论文，学生根据指导意见修改论文；验收实物成果，接受答辩资格审查；第13周 准备参加答辩
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