《智能机器人与传感器》教案课程单元设计25 - 融合（3D深度传感器与环境建模及内容生成）

PAGEPAGE2《传感器技术与应用》一、教案头本次课标题：数据融合--3D深度传感器与环境建模及内容生成授课班级16电子信息3-1上课时间课时：2上课地点知行楼5-413教学目标能力（技能）目标知识目标1、能阐述使用双视产生立体视觉的方法；2、能使用谷歌一般物体识别的算法，让机器人能辨认周围的事物；3、能阐述通过环境建模自动生成环境内容，使得机器人能自己在此环境中导航的技术1、熟练掌握多传感器数据融合在智能机器人的应用：立体视觉、地标识别、障碍探测、目标物探测；2、熟练掌握谷歌一般物体识别算法及应用GoogleAIYVisionKit；2、掌握3D深度摄像头3、环境建模及内容生成可以使用3D深度信息以及一般物体识别，让机器人知道多远处是什么物体能力训练任务及案例参考资料【1】Z.Zhang.《AFlexibleNewTechniqueforCameraCalibration.IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence》,22(11):1330-1334,2000.【2】Birchfield,S.andTomasi,C.《Apixeldissimilaritymeasurethatisinsensitivetoimagesampling》.IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence.1998.【3】郭彤颖，张辉，《机器人传感器及其信息融合技术》，ISBN：9787122283658，机器工业出版社，2017【4】OpenCV立体相机标定：/2.4/modules/calib3d/doc/camera_calibration_and_3d_reconstruction.html【5】OpenCV深度图的获取：/3.1.0/dd/d53/tutorial_py_depthmap.html二、教学设计步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知（教学内容、目的）1、多传感器数据融合在智能机器人的应用：立体视觉、地标识别、障碍探测、目标物探测；1、谷歌一般物体识别算法及应用GoogleAIYVisionKit；2、3D深度摄像头以及双目算法介绍3、环境建模及内容生成的概念教师主讲多媒体听讲解3分钟引入（任务项目）将机器人置于一个环境中，例如客厅，靠一般的超声波测距传感器控制机器人的话，机器人只能盲目地走到一个物体跟前而不触碰到此物体。借助3D深度摄像头以及对环境建模及内容生成，你甚至可以吩咐机器人到前面给你取拖鞋。教师主讲多媒体听讲解10分钟操练（掌握初步或基本能力）1、介绍多传感器数据融合在智能机器人的应用：立体视觉、地标识别、障碍探测、目标物探测；2、介绍谷歌一般物体识别算法及应用GoogleAIYVisionKit；3、介绍3D深度摄像头以及双目算法介绍4、介绍环境建模及内容生成的概念师生互动讨论小组讨论25分钟深化（加深对基本能力的体会）学会阐述通过环境建模自动生成环境内容，使得机器人能自己在此环境中导航的技术师生互动讨论小组讨论10分钟归纳(知识和能力)3D深度传感器给机器人前面的景象距离传感器多远，而一般物体识别将前面的景象里的物体能一一分别出来。这两者的信息融合到一起，就能让机器人在一定程度上对环境进行解释。教师主讲讨论小组讨论10分钟训练巩固拓展检验在对环境的内容生成上，需要用到的信息还有很多，例如人的性别区分、表情等等信息，都需要一定的算法才能让计算机拥有人类这些能力。教师主讲多媒体指导+实操10分钟总结将机器人放置在一个环境里，机器人不能像人那样可以通过观察得知周边情况。所有这些信息需要一些更先进的传感器来完成。本节介绍了基于立体视觉的3D深