機器人視覺測量與控制（第3版）

機器人視覺測量與控制涉及光學、電子學、控制科學、計算機科學等眾多學科，是一門重要的綜合性前沿學科。
在工業機器人、移動機器人、軍事、航天與空間探索領域等具有廣闊的應用前景。
研究實時視覺測量與控制，對於提高機器人的自主作業能力、拓展機器人的應用範圍具有十分重要的意義。
徐德、譚民、李原編寫的《機器人視覺測量與控制(第3版)》從控制的角度出發，以工程實現為目標，
以機器人的視覺控制為背景，系統介紹了視覺系統的構成和標定、視覺測量的原理與方法、視覺控制的原理與實現，
並給出了機器人視覺測量與控制的應用實例。全書以串聯關節機器人為主，同時兼顧了移動機器人的控制問題。
本書面向從事機器人研究和應用的科技人員，注重反映本領域的研究前沿和可實現性，
可作為機器人、計算機視覺等領域科研工作者和工程技術人員的參考書，
也可作為控制科學與工程、計算機等學科研究生和高年級本科生的教材。

第1章 緒論
1．1 機器人視覺控制
1．1．1 機器人視覺的基本概念
1．1．2 機器人視覺控制的作用
1．2 機器人視覺控制的研究內容
1．2．1 攝像機標定
1．2．2 視覺測量
1．2．3 視覺控制的結構與算法
1．3 機器人視覺系統的分類
1．3．1 根據攝像機與機器人的相互位置分類
1．3．2 根據攝像機數目分類
1．3．3 根據是否自然測量分類
1．3．4 根據控制模型分類
1．4 視覺控制的發展現狀與趨勢
1．4．1 視覺系統標定研究進展
1．4．2 機器人的視覺測量研究進展
1．4．3 機器人的視覺控制研究進展
1．4．4 機器人視覺控制的應用現狀
1．4．5 機器人視覺測量與控制的發展趨勢
參考文獻

第2章 攝像機與視覺系統的標定
2．1 攝像機模型
2．1．1 小孔模型
2．1．2 攝像機內參數模型
2．1．3 鏡頭畸變模型
2．1．4 攝像機外參數模型
2．2 單目二維視覺測量的攝像機標定
2．3 Faugeras的攝像機標定方法
2．3．1 Faugeras攝像機標定的基本方法
2．3．2 Faugeras攝像機標定的改進方法
2．4 Fsai的攝像機標定方法
2．4．1 位姿與焦距求取
2．4．2 畸變矯正係數與焦距的精確求取
2．5 手眼標定
2．6 基於消失點的攝像機內參數自標定
2．6．1 幾何法
2．6．2 解析法
2．7 基於運動的攝像機自標定
2．7．1 基於正交平移運動和旋轉運動的攝像機自標定
2．7．2 基於單參考點的攝像機自標定
2．8 基於運動的立體視覺系統自標定
2．8．1 相對測量視覺模型
2．8．2 自標定原理與過程
2．9 畸變校正與非線性模型攝像機的標定
2．9．1 基於平面靶標的非線性模型攝像機標定
2．9．2 基於平面靶標的大畸變非線性模型攝像機的標定
2．10 結構光視覺的參數標定
2．10．1 基於立體靶標的激光平面標定
2．10．2 主動視覺法激光平面標定
2．10．3 斜平面法結構光視覺傳感器標定
參考文獻

第3章 視覺測量
3．1 視覺測量中的約束條件
3．1．1 特徵匹配約束
3．1．2 不變性約束
3．1．3 直線約束
3．2 單目視覺位置測量
3．2．1 垂直於攝像機光軸的平面內目標的測量
3．2．2 平面內目標的測量
3．3 立體視覺位置測量
3．3．1 雙目視覺
3．3．2 結構光視覺
3．4 基於PnP問題的位姿測量
3．4．1 P3P的常用求解方法
3．4．2 PnP問題的線性求解
3．5 基於矩形目標約束的位姿測量
3．5．1 基於立體視覺的位姿測量
3．5．2 基於矩形的位姿測量
3．5．3 基於P4P方法
3．6 基於目標模型的測量
3．6．1 點的交互矩陣
3．6．2 直線的交互矩陣
3．6．3 基於cAD模型的測量
3．7 基於消失點的位姿測量
3．7．1 基於消失點的單視點三維測量
3．7．2 基於消失點的單視點仿射測量
3．8 移動機器人的視覺定位
3．8．1 基於單應性矩陣的視覺定位
3．8．2 基於非特定參照物的視覺定位
3．9 移動機器人的視覺全局定位
3．9．1 基於非特定參照物的視覺全局定位
3．9．2 視覺定位與里程計推算定位的信息融合
3．10 基於天花板的視覺推算定位
3．10．1 天花板的視覺特徵
3．10．2 視慌系統構成
3．10．3 視覺推算定位
3．10．4 實驗與結果
3．11 MEMs裝配中的顯微視覺測量
3．11．1 顯微視覺系統的構成
3．11．2 顯微視覺系統的自動調焦
3．11．3 顯微視覺測量
3．11．4 實驗與結果
參考文獻

第4章 視覺控制
4．1 基於位置的視覺控制
4．1．1 位置給定型機器人視覺控制
4．1．2 機器人的位置視覺伺服控制
4．1．3 基於位置的視覺控制的穩定性
4．1．4 基於位置的自標定視覺控制
4．1．5 基於位置視覺控制的特點
4．2 基於圖像的視覺控制
4．2．1 基於圖像特徵的視覺控制
4．2．2 基於圖像的視覺伺服控制
4．2．3 基於圖像的視覺控制的穩定性
4．2．4 基於圖像的視覺控制的特點
4．3 混合視覺伺服控制
4．3．1 2．5 D視覺伺服的結構
4．3．2 2．5 D視覺伺服的原理
4．4 直接視覺控制
4．4．1 直接視覺控制的結構
4．4．2 visualmotor函數的實現
4．5 基於姿態的視覺控制
4．5．1 姿態測量
4．5．2 基於姿態估計的視覺控制系統的結構與基本原理
4．5．3 實驗與結果
4．6 基於圖像雅可比矩陣的無標定視覺伺服
4．6．1 動態牛頓法
4．6．2 圖像雅可比矩陣的估計
4．7 基於極線約束的無標定攝像機的視覺控制
4．7．1 基本原理
4．7．2 視覺伺服控制
4．7．3 實驗與結果
4．8 基於視覺測量信息的智能控制
4．8．1 角焊縫跟踪的白調整模糊控制
4．8．2 實驗與結果
參考文獻

第5章 應用實例
5．1 開放式機器人控制平台
5．1．1 多層次結構的開放式機器人控制平台
5．1．2 本地機器人的實時控制
5．1．3 圖形示教實驗與結果
5．2 具有焊縫識別與跟踪功能的自動埋弧焊機器人系統
5．2．1 焊接小車與視覺系統
5．2．2 結構光焊縫圖像的處理
5．2．3 焊縫測量實驗結果
5．3 基於結構光的機器人弧焊混合視覺控制
5．3．1 圖像空間到機器人末端笛卡兒空間的雅可比矩陣
5．3．2 混合視覺控制
5．3．3 實驗與結果
5．4 薄闆對接窄焊縫視覺跟踪系統
5．4．1 視覺跟踪系統構成
5．4．2 焊縫視覺測量
5．4．3 焊縫初始點定位
5．4．4 控制系統設計
5．4．5 實驗與結果
5．5 基於視覺系統自標定的機器人趨近與抓取
5．5．1 機器人系統構成
5．5．2 基於自標定的視覺控制系統原理
5．5．3 實驗與結果
5．6 基於天花板的移動機器人導航與定位
5．6．1 基於天花板自然路標的定位
5．6．2 基於天花板的導航
5．6．3 實驗與結果
5．7 打乒乓球機器人
5．7．1 打乒乓球機器人系統構成
5．7．2 並行處理的高速視覺系統
5．7．3 乒乓球飛行軌跡測量
5．7．4 後續飛行軌跡與擊球參數預測
5．7．5 基於球拍位姿的乒乓球旋轉估計
5．7．6 機器人運動規劃與控制
5．7．7 實驗與結果
5．8 大口徑光柵拼接
5．8．1 系統構成
5．8．2 拼接位姿偏差測量
5．8．3 實驗與結果
參考文獻
附錄 攝像機標定工具箱與標定函數