自主机器人视觉信息处理与跟踪导航研究

《自主机器人视觉信息处理与跟踪导航研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、StudyonautonomousrobotvisioninofrmationProcessingandnavigationDissertationSubmitedtoNanjingUniversityofTcchnologyinP叭摘要自主移动机器人导航技术是智能机器人领域的一个重要研究方向,其中视觉导航具有其它传感器导航方式所无法,比拟的优点是自主移动机器人的关键技术和研究热点。本文从视觉理论出发,对机器人低层视觉图像处理算法、视觉系统建模以及实时动态环境下的运动目标跟踪与导航进行了深入研究,。一并在自主机器人开发平台上进行了实验论证低层视觉图像

2、处理是视觉导航的基础,针对环境图像存在噪声干扰的特点,文章分别从时域和频域上分析了图像滤波的方法。在研究了经典边缘检测算子的基础上,介绍了基于小波变换边缘检测的一般方法,研究了一种自适应小波变换的图像边缘检测方法,获得了更为细致准确的边缘。在研究了自主机器人垂直异构双目视觉系统结构的基础上,根据摄像机透视原理,对机器人视觉导航进行了建模,推导了世界坐标系、摄像机坐标系以及图像坐标系之。分析了传统的摄像机标定技术和基于主动视觉的摄像间的映射关系机自标定技术。本文设计了机器人运动目标跟踪导航的整体框架,分别研究了基于自适应背景差分的运动目标跟踪导航与基于

3、卡尔曼滤波与预测的跟踪导航。前者采用帧间差分技术与动态背景更新模型识别运动目标,后者采用不变矩理论与卡尔曼滤波相结合的方法进行运动目标检测与识别。卡尔曼滤波技术的引入,有效实现了目标特征点的位置预测及目标相对运动速度的获取。,,一相关算法研究在自主机器人平台上进行了实验论证从实时性出发研究,更趋于一般性的,了基于颜色识别的双目导航系统研究了基于卡尔曼滤波,,。一的跟踪导航技术从物体形状的角度实现了运动目标的跟踪与导航考虑到机器人跟踪与导航的实时性要求,本文选用了合适的预处理方法,基于图像,,,块的动态窗口分割方法减少了图像数据的计算量降低了目标误匹配

4、率能较。、一好地满足实时动态环境下的机器人跟踪与导航实验表明机器人能实时准确和稳定地识别并跟踪运动目标,实现定位与导航。在路径规划部分,本文采用了一种新的遗传算法,小生境伪并行遗传算法用于机器人路径优化。实验结果表明该方法比和并行遗传算法具备更快的收敛性,能有效避免早熟现象的发生。文章最后从一机器人模块化设计思想出发,探讨了一种基于分层递阶控制的多处理器机器人结构设计方案。关键词全自,运动目标跟踪,视觉导航,垂直异构双目视觉、卡主移动机器人尔曼滤波、小波边缘检测ABSTRACTtonomousmobilerobotnvaigation15oneoft

5、hemostimPortantresearchAu.一branchesofintelligentrobot矶',,,一一,,一,一一onoousoeroo.oonaonocaerasaseoncooruatmmbilbtRbtvaigtiwithwtCCDmbdlseenon5useoeeereaereureen.sreuroseogmtati1dtmtthltimqimtAofthPPf,universalaPPlicationinmovementdetectionandnavigation一一,一一一,,一矶一一硕士学位论文口录摘要…………第一章

6、绪论……引言…………研究内容和现状论文的研究内容与组织结构……第二章低层视觉图像处理算法……引言……数字图像的采集与表示……图像的平滑滤波技术……图像的边缘检测……第三章移动机器人视觉系统建模……引言……自主机器人视觉系统结构……摄像机透视模型与平面投影……摄像机标定技术……第四章实时动态环境下的跟踪导航……引言……基于自适应背景差分的跟踪导航……基于卡尔曼滤波与预测的运动目标跟踪……遗传算法在自主机器人路径规划中的应用……第五章一自主机器人视觉跟踪导航……引言……一自主机器人体系结构……一基于彩色闽值分割的跟踪与定位……自主机器人视觉信息处理与跟踪

7、导航研究一垂直异构双目视觉导航系统研究……一基于卡尔曼预测的导航研究……自主机器人分层递阶控制……第六章总结与展望……︸全文总结…………研究工作展望参考文献……作者攻读硕士期间参加的科研工作……致谢……硕士学位论文第一章绪论引言【。机器人视觉导航`以机器视觉的发展为前提机器视觉是近几十年来发展的一门新兴技术,它是计算机科学、自动化技术和人工智能领域的重要分支。人类感知外部世界信息主要是通过视觉,统计表明,以上的外界信息是由视觉获取的。因此,对于智能机器来说,赋予机器以人类视觉功能对发展智能机器是及其重要的。机器视觉主要借助各类成像系统,如单目视觉系统

8、、双目视觉系统、立体视觉系统等,以此来代替机器视觉器官作为图像采集与输入方式,并通过高速处理器进行图像信息的