機器人學、機器視覺與控制--MATLAB演算法基礎

第1章緒言
1.1關於本書
1.1.1MATLAB軟體
1.1.2讀者對象及必備知識
1.1.3符號與約定
1.1.4怎樣使用本書
1.1.5使用本書教學
1.1.6本書梗概

第一部分基礎知識
第2章位置與姿態描述
2.1二維空間位姿描述
2.2三維空間位姿描述
2.2.1三維空間姿態描述
2.2.2平移與旋轉組合
2.3本章總結
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習題

第3章時間與運動
3.1軌跡
3.1.1平滑一維軌跡
3.1.2多維的情況
3.1.3多段軌跡
3.1.4三維空間姿態插值
3.1.5笛卡兒運動
3.2時變坐標系
3.2.1旋轉坐標系
3．2．2增量運動
3.2.3慣性導航系統
3.3本章總結
延伸閱讀
習題

第二部分移動機器人
第4章移動機器人載體
4.1機動性
4．2移動機器人小車
4.2.1移動到一個點
4.2.2跟蹤一條直線
4.2.3跟蹤一般路徑
4.2.4運動到一個位姿
4.3飛行機器人
4.4本章總結
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習題

第5章機器人導航
5.1反應式導航
5.1.1Braitenberg車
5.1.2簡單自動機
5.2基於地圖的路徑規劃
5.2.1距離變換
5.2.2D*
5.2.3沃羅諾伊路線圖法
5.2.4概率路線圖方法
5.2.5RRT
5.3本章總結
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習題

6章機器人定位
6．1航跡推算
6．1．1機器人建模
6.1.2位姿估計
6.2使用地圖
6.3創建地圖
6.4定位並製圖
6.5蒙特卡羅定位
6.6本章總結
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習題

第三部分臂型機器人
第7章機械臂運動學
7.1描述一台機械臂
7.2正運動學
7.2.1兩連杆機器人
7.2.2六軸機器人
7.3逆運動學
7.3.1封閉形式解
7.3.2數值解
7.3.3欠驅動機械臂
7.3.4冗餘機械臂
7.4軌跡
7.4.1關節空間運動
7.4.2笛卡兒運動
7.4.3通過奇異位形的運動
7.4.4位形轉換
7.5高級問題
7.5.1關節角偏移
7.5.2確定D-H參數
7.5.3改進D-H參數
7.6應用：繪圖
7.7應用：一個簡單的步行機器人
7.7.1運動學
7.7.2單腿運動
7.7.3四腿運動
7.8本章總結
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習題

第8章速度關係
8.1機械手的雅可比矩陣
8.1.1坐標系之間的速度轉換
8.1.2末端執行器坐標系的雅可比矩陣
8.1.3解析雅可比矩陣
8.1.4雅可比條件及可操縱性
8.2分解速率運動控制
8.2.1雅可比矩陣的奇異性
8.2.2欠驅動機器人的雅可比矩陣
8.2.3過驅動機器人的雅可比矩陣
8.3力的關係
8.3.1坐標系間的力旋量轉換
8.3.2力旋量轉換至關節空間
8.4逆運動學：一個通用數值方法
8.5本章總結
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習題

第9章動力學與控制
9.1運動方程
9.1.1重力
9.1.2慣量矩陣
9.1.3科氏矩陣
9.1.4有效載荷的影響
9.1.5基座力
9.1.6動態可操作性
9.2傳動系統
9.2.1摩擦
9.3正向動力學
9.4機械臂關節控制
9.4.1驅動器
9.4.2獨立關節控制
9.4.3剛體動力學補償
9.4.4柔性傳動
9.5本章總結
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習題

第四部分電腦視覺
第10章光與色彩
10.1光的譜表示
10.1.1吸收
10.1.2反射
10.2色彩
10.2.1顏色再造
10.2.2色度空間
10.2.3色彩名稱
10.2.4其他顏色空間
10.2.5兩種原色之間的轉換
10.2.6什麼是白色
10.3高級議題
10.3.1顏色的不變性
10.3.2白平衡
10.3.3由於吸收的顏色變化
10.3.4伽瑪
10.3.5應用：彩色圖像
10.4本章總結
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習題

第11章圖像形成
11.1透視變換
11.1.1透鏡畸變
11.2相機標定
11.2.1齊次變換法
11.2.2分解相機標定矩陣
11.2.3位姿估計
11.2.4相機標定工具箱
11.3非透視成像模型
11.3.1魚眼鏡頭相機
11.3.2反射折射相機
11.3.3球形相機
11.4統一化成像
11.4.1映射廣角圖像到球面上
11.4.2合成透視圖像
11.5本章總結
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習題

第12章影像處理
12.1獲取圖像
12.1.1來自檔的圖像
12.1.2來自附帶相機的圖像
12.1.3來自電影檔案的圖像
12.1.4來自網路的圖像
12.1.5來自代碼的圖像
12.2一元操作
12.3二元操作
12.4空間操作
12.4.1互相關
12.4.2範本匹配
12.4.3非線性操作
12.5數學形態學
12.5.1去除雜訊
12.5.2邊界檢測
12.5.3形態交離變換
12.6形狀變化
12.6.1裁剪
12.6.2圖像縮放
12.6.3圖像金字塔
12.6.4圖像變形
12.7本章總結
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習題

第13章圖像特徵提取
13.1區域特徵
13.1.1分類
13.1.2圖像表示
13.1.3圖像描述
13.1.4簡要回顧
13.2直線特徵
13.3點特徵
13.3.1經典角點檢測器
13.3.2尺度空間角點檢測器
13.4本章總結
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習題

第14章使用多幅圖像
14.1特徵匹配
14.2多視圖幾何學
14.2.1基本矩陣
14.2.2本質矩陣
14.2.3估計基本矩陣
14.2.4平面單應性
14.3立體視覺
14.3.1稀疏立體匹配
14.3.2密集立體匹配
14.3.3峰值細化
14.3.4清理和重構
14.3.5三維紋理映射顯示
14.3.6補色立體圖
14.3.7圖像矯正
14.3.8平面擬合
14.3.93D點集匹配
14.4結構和運動
14.5應用：透視矯正
14.6應用：拼接
14.7應用：圖像匹配和檢索
14.8應用：圖像序列處理
14.9本章總結
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習題

第五部分機器人學、視覺與控制
第15章基於視覺的控制
15.1基於位置的視覺伺服
15.2基於圖像的視覺伺服
15.2.1相機和圖像運動
15.2.2控制特徵運動
15.2.3深度
15.2.4控制性能分析
15.3使用其他圖像特徵
15.3.1直線特徵
15.3.2圓特徵
15.4本章總結
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習題

第16章高級視覺伺服
16.1XY/Z分割的IBVS
16.2使用極座標的IBVS
16.3對一個球面相機的IBVS
16.4應用：機械臂機器人
16.5應用：移動機器人
16.5.1完整約束移動機器人
16.5.2非完整約束移動機器人
16.6應用：飛行機器人
16.7本章總結
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習題

附錄
附錄A安裝工具箱
附錄BSimulink軟體
附錄CMATLAB對象
附錄D線性代數複習
附錄E橢圓
附錄F高斯隨機變數
附錄G雅克比矩陣
附錄H卡爾曼濾波
附錄I齊次坐標系
附錄J圖
附錄K峰值搜索
術語
參考文獻