运载机器人的彩色目标识别与跟踪策略的研究

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1、中文摘要摘要视觉系统是人类最重要的功能器官，人类所获得的大部分外界信息都来自视觉。计算机视觉是用计算机模拟人眼功能，从图像或者图像序列中提取信息，对外界环境中的事物进行形态和运动识别。视觉系统处理的主要内容是光学图像，对图像中的特定目标进行识别与跟踪是视觉的一个重要应用。在各种光学图像中，彩色图像是对外部客观世界的最为逼真的描述，因此相比灰度图像来说，对彩色图像的处理可以获得更大的信息量。本文的主要贡献是建立了一个基于全景视觉的机器人彩色目标识别、跟踪与搬运系统。基于该系统对彩色图像分割，模式识别和移动机器人运动控制等关键技术进行了研究。本文首先从颜色模型的角度

2、对机器人视觉系统中的颜色识别进行了阐述。介绍了RGB和HSI两种常用的颜色模型，通过实验对两种颜色模型进行了直观和量化的比较。进而讨论了图像分割和聚类算法在图像中目标物定位的作用。使用H分量和S分量的双阈值对目标物进行分割，并提出了一种针对二值图像的扫描线种子填充的快速聚类算法，只需搜索图像一次就可搜索到图像中的目标区域。然后，对轮式移动机器人的运动学模型进行了分析，并提出了对轮式移动机器人的运动控制方法。最后，在Pioneer3．DX智能机器人实验平台上进行了目标识别、跟踪与搬运实验。实验表明，彩色目标识别系统采用上述算法在实际操作中行之有效，而且实时性好。关

3、键词：智能移动机器人；彩色图像分割；种子填充；目标识别与跟踪英文摘要ResearchofColorTargetRecognisingandTrackingforCarryingRobotAbstractAsthesameashumanvisionsystem，visionsystemisplayingallimportantroleincomputeroutsideinformationcollectingsystem．Itisbecausecomputervisionsystemsimulatesthefunctionofhumaneyestocollecto

4、utsideinformationfromimage，andtorecognizetheconfigurationandfeatureofthegoalobjects．Colorimagecalldescribeobjectsbetterthanthegray-levelimage，SOthatthemoreinformationCanbeobtainedfromprocessingcolorimage．Themaincontributionsoftheworkincludethatacolortargetrecognisingandtrackingandtra

5、nsitsystemisestablished，andthenbasedonthetheoriesandtechnologiesaboutthesegmentationofchromaticimage，themotioncontrolofmobilerobotiSstudied．Firstofall，thecolormodelisdiscussedtopresentthecolorrecognisingtheoryforrobot．Somepopularcolorspacemodels，RGBandHSI，aleintroduced．Therelationand

6、differencebetweenthemarecomparedinbothpictureanddatasheet．Theimagesegmentationandclusteringalgorithmarediscussedandusedtodetectobjectsinimages．AmethodofusingdoublethresholdofHandSvaluetosegmenttheobjectfromthebackgroundisusedinthispaper．Afastscanlineseedfillingbasedonclusteringalgori

7、thmfortwo·valueimageisproposedtogettheobjects’rectanglearea．Then,kinematicmodelofthewheeledmobilerobotsareanalyzedandthealgorithmformotioncontrolofwheeledmobilerobotispresentedfinally,thetargetrecognisingandtrackingexperimentiscarriedoutbasedORPioneer3-DXmobilerobot．Experimentalresul

8、tsshowthatth