1.2 移动机器人的关键技术

1.2.1 环境感知

对于移动机器人而言，首先要处理的问题是对采集的现场信息进行处理、辨识、特征提取，完成现场信息的分类、识别等，以便为下一步决策、规划等提供基础。根据移动机器人使用的传感器的不同，常用的环境感知方法包括基于激光雷达的方法、基于红外线的方法、基于视觉的方法和基于多传感器融合的方法等[5]。

近年来，随着图像处理等技术的发展，基于视觉的环境感知方法逐渐成为该领域的研究热点。通常基于视觉的环境感知任务主要包括环境信息三维重构、目标检测和场景语义标注等任务。

环境信息三维重构通常是指采用基于双目视觉成像技术，完成对现场环境图像信息的采集，通过图像的合成与匹配，实现移动机器人作业环境的三维场景可视化表面重构，得到具有一定深度感的环境立体视觉及其高维特征，为移动机器人识别作业环境中的物体形态和运动提供依据。

目标检测的任务是确定环境中所有感兴趣的目标（物体），包括确定它们的类别和位置。三维目标检测是指在环境中给出目标（物体）的三维包围框[6]，包括位置、尺寸等，如图1.4所示。对于多类别的目标检测问题，还需对每个包围框进行分类。

图1.4 三维物体检测结果

场景语义标注是对环境中所有的物体进行语义识别。相较于目标检测，场景语义标注不需要给出物体的包围框，但需要对数据感知单元进行遍历标注，如图像的像素级别标注、点云的三维点级别标注等。场景语义标注示意图如图1.5所示[7]，可通过不同的颜色表示不同的语义。

图1.5 场景语义标注示意图