移動機器人自主視覺跟蹤測控技術研究.pdf

1、移動機器人可以進入人類難以到達的危險環(huán)境中,它被廣泛應用于水下、空間、核工業(yè)、排險及軍事等領域。移動機器人自主視覺跟蹤測控技術能夠在無人控制情況下,通過機器視覺技術感知周圍環(huán)境、定位目標空間位置、提取和匹配目標圖像特征并實現(xiàn)目標跟蹤,提高移動機器人自組織、自適應導航控制能力。
　　自主視覺跟蹤過程中,由于目標的遮擋、形變、光線明暗、背景干擾、快速移動等因素的阻礙,目標跟蹤穩(wěn)定性與實時性較差。這一難題阻礙了當前智能移動機器人在實際生

2、活中的應用與推廣,已成為許多學者們研究的焦點。
　　本課題研究的重點是移動機器人自主視覺跟蹤測控技術,根據(jù)雙目立體視覺視差等相關原理,依次實現(xiàn)攝像機標定,特征點檢測、提取和跟蹤,圖像特征點匹配和目標空間位置求解,最后根據(jù)以上一系列工作獲取的數(shù)據(jù)完成對運動目標連續(xù)跟蹤。本課題主要研究工作包括:
　　(1)分析雙目視覺模型及視差和深度的關系,研究攝像機標定技術,制作標定棋盤模型,選擇介于傳統(tǒng)標定方法和自標定方法之間的張正友棋盤標

3、定方法對左右攝像機進行標定,通過標定實驗獲取了左右攝像機的內(nèi)外參數(shù)、畸變系數(shù)、旋轉(zhuǎn)和平移向量。
　　(2)研究圖像特征點的檢測與提取技術。針對Harris角點檢測算法在提取三維物體角點時存在較多偽角點的問題,提出一種改進的H-S角點檢測算法。該算法運用鄰域像素取差法和 SUSAN算法思想,通過雙重閾值的篩選從而排除偽角點的存在,通過實驗的對比分析,該算法能把Harris算法中6個偽角點去除,即使在帶噪點的圖片上該算法能把原算法中的

4、12個偽角點過濾掉,結(jié)果顯示該改進算法在去除偽角點的有效性。其次,還研究金字塔式L-K光流跟蹤算法,通過編程實現(xiàn)了序列圖像中連續(xù)兩幀圖像的強角點跟蹤。
　　(3)研究基于雙目視覺的圖像立體匹配和目標跟蹤方法,編程實現(xiàn)了近景匹配、尺度變化和圖像旋轉(zhuǎn)三種情況下SIFT特征點匹配算法的實驗,通過圖像匹配獲取匹配點對的坐標值,根據(jù)視差原理和三維重建求得深度信息。研究基于SIFT匹配和局部特征的快速塊匹配算法,通過VC++及OpenCV編程