基于單目視覺(jué)的輪式移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)測(cè)距及跟蹤研究.pdf

1、隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，輪式移動(dòng)機(jī)器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、國(guó)防和宇宙探索等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對(duì)人類社會(huì)的生產(chǎn)及生活產(chǎn)生了積極的影響。由于環(huán)境的復(fù)雜性及任務(wù)的多樣性，輪式移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用的自主化、智能化有待進(jìn)一步研究。論文針對(duì)MT-R型輪式移動(dòng)機(jī)器人研究了基于單目視覺(jué)的目標(biāo)測(cè)距及跟蹤問(wèn)題，主要內(nèi)容如下：
　　(1)針對(duì)MT-R型輪式移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤任務(wù)中目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題，研究了基于OpenCV的目標(biāo)識(shí)別方法。利用目標(biāo)的形狀特征，給

2、出基于輪廓的邊緣檢測(cè)法來(lái)獲取候選目標(biāo)。再結(jié)合目標(biāo)顏色特征提出基于顏色的閾值分割法，交叉匹配得出目標(biāo)所在圖像中的位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能較好地識(shí)別出目標(biāo)。
　　(2)考慮MT-R型輪式移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤任務(wù)中實(shí)時(shí)測(cè)距的需求，提出一種新的基于單目視覺(jué)的輪式移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)測(cè)距方法。該方法將測(cè)距目標(biāo)從平面物體推廣到立體物體，克服了特征匹配以及攝像機(jī)光軸傾斜對(duì)單目測(cè)距造成的誤差。首先，建立小孔平面成像模型，得到世界坐標(biāo)系與像素坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)

3、關(guān)系。然后，對(duì)坐標(biāo)變換矩陣中出現(xiàn)奇異的情況，引入面積這一特性來(lái)求解，給出了一種特定矩陣奇異情況下目標(biāo)距離與像素面積的關(guān)系。最后，在MT-R型輪式移動(dòng)機(jī)器人上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該方法綜合誤差率均在0.7％以內(nèi)，能夠滿足輪式移動(dòng)機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)距實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。
　　(3)研究了基于點(diǎn)鎮(zhèn)定的輪式移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)伺服控制問(wèn)題。首先，建立輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及虛擬跟蹤目標(biāo)，結(jié)合單目測(cè)距獲得的目標(biāo)位姿差來(lái)設(shè)計(jì)控制器，并運(yùn)用Lyapu