论文摘要：基于三维激光雷达的移动机器人地图构建及识别技术研究

移动机器人研究是机器人学中的一个重要分支。目前，随着机器人技术的不断进步，移动机器人的应用领域越来越广泛，其重要发展方向是全自主化，而其中的重要技术之一是对周围环境的自主探测。这项技术的前提是机器人视觉技术的发展，因此机器人视觉技术已成为一个重要的课题。本文以室内移动机器人开发应用为背景，对基于激光测距仪的室内环境情况下的的高性能的环境重构、识别等问题进行了深入研究。 本论文的研究工作是基于一种新型三维激光测距仪。它具有准确度高，稳定性好，数据量大等优势，可以很好的应用在室内轮式移动机器人的环境探测以及自主导航中。为了满足三维景深图像重构和识别的实时性要求，采用了ARM （Advanced RISC Machines）和DSP（Digital Signal Processing）的硬件平台架构。本文着重介绍了ARM端硬件与软件平台的设计与构建，以及嵌入式Linux操作系统的移植，并使用了高效的双CPU通信的双端口RAM驱动程序。 针对激光扫描和显示需求，开发了可以运行在ARM-Linux平台上的系统应用程序Elaser。系统使用了标准的OpenGL接口进行三维景深场景的重构，并可以根据图像识别的结果对图像场景进行一定的渲染。ARM端平台通过串口实现了对轮式移动机器人的控制，并可以根据周围环境的探测结果对机器人进行导航控制。 针对三维景深图像仅具有距离信息的局限性，本文提出了景深面元的概念，并利用基于景深面元的法向量聚类法对景深图像进行基本的识别。通过景深面元，将Sobel算子引入到景深图像的边缘检测上来，提出了一种简易的景深图像边缘识别方法。实验结果表明，在景深面元的基础上进行的三维景深图像的简易识别和边缘检测算法是有效可行的。

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