基于視覺(jué)注意的移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、視覺(jué)是移動(dòng)機(jī)器人最重要的感知手段之一，機(jī)器人視覺(jué)研究的根本目的在于模擬人類視覺(jué)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，用機(jī)器人來(lái)代替人類進(jìn)行勞動(dòng)。研究表明，人類具有異常突出的數(shù)據(jù)篩選能力，而視覺(jué)注意機(jī)制是保證人眼高效率工作的重要機(jī)制，它對(duì)于機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航過(guò)程中如何從大量圖像數(shù)據(jù)中迅速識(shí)別出目標(biāo)等問(wèn)題具有重要的借鑒價(jià)值。本文的主旨在于從人類視覺(jué)注意機(jī)制仿生的思路出發(fā)，探索機(jī)器人視覺(jué)在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用。 本文首先在介紹移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根

2、據(jù)系統(tǒng)任務(wù)要求及當(dāng)前實(shí)驗(yàn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了總體研究方案，并論述了系統(tǒng)各個(gè)組成模塊的主要功能及實(shí)現(xiàn)方法。 在目標(biāo)識(shí)別算法模塊，本文基于視覺(jué)注意機(jī)制理論，在研究現(xiàn)有視覺(jué)注意模型的基礎(chǔ)上，采用自下而上數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和自上而下任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)了本文的目標(biāo)注意模型。首先在自下而上的視覺(jué)注意過(guò)程中，結(jié)合機(jī)器人運(yùn)行的實(shí)際特點(diǎn)，將采集的圖像底層數(shù)據(jù)分割為地面區(qū)域和非地面區(qū)域，再?gòu)姆堑孛鎱^(qū)域中提取出目標(biāo)顯著性區(qū)域。然后在自上而下的任務(wù)指導(dǎo)過(guò)程中，根

3、據(jù)所建立的目標(biāo)特征模型，通過(guò)目標(biāo)顯著性區(qū)域與特征模型的匹配，最終識(shí)別出目標(biāo)區(qū)域。 為獲取目標(biāo)的空間位置及運(yùn)行參數(shù)等信息，本文對(duì)視覺(jué)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及攝像機(jī)視覺(jué)模型進(jìn)行了分析，建立了目標(biāo)圖像像素坐標(biāo)與世界坐標(biāo)之間的變換關(guān)系。通過(guò)對(duì)攝像機(jī)逆投影模型進(jìn)行研究，將識(shí)別出的目標(biāo)圖像像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系下的地面坐標(biāo)，完成目標(biāo)的定位。然后結(jié)合機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，