基于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和目標(biāo)跟蹤方法研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的核心課題之一，它融合了圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、自動(dòng)控制等相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，在視頻監(jiān)控、機(jī)器人導(dǎo)航、視頻傳輸、視頻檢索、醫(yī)學(xué)圖像分析、氣象分析等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，因此本課題具有重要的理論意義和廣闊的實(shí)用價(jià)值。 同時(shí)，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人能代替人類(lèi)做更多的事情，那些人類(lèi)無(wú)法到達(dá)的高溫高危地段都可以讓機(jī)器人代替人類(lèi)的活動(dòng)。為了讓機(jī)器人的活動(dòng)更加及時(shí)準(zhǔn)確，為機(jī)器人裝上眼睛是十分必要的

2、，于是便出現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)與機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)了自主移動(dòng)的機(jī)器人。本文的研究平臺(tái)就是AS-R自主移動(dòng)機(jī)器人，主要的研究?jī)?nèi)容是基于機(jī)器人的目標(biāo)跟蹤。 本文的主要工作有： （1）描述AS-R機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了描述，詳細(xì)講解了他們工作原理。并且指出了各個(gè)模塊所封裝的接口函數(shù)，以及這些接口的應(yīng)用方法。 （2）然后研究了均值漂移跟蹤算法，針對(duì)均值漂移算法在目標(biāo)跟蹤過(guò)程中沒(méi)有考慮目標(biāo)實(shí)際的宏觀運(yùn)動(dòng)，在嚴(yán)重干擾

3、情況下容易跟蹤失敗的問(wèn)題，提出了結(jié)合目標(biāo)位置預(yù)測(cè)的改進(jìn)的均值漂移算法。算法對(duì)跟蹤過(guò)程中的干擾進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)目標(biāo)所受干擾的強(qiáng)弱，采用不同的比例因子將Kalman濾波預(yù)測(cè)結(jié)果與均值漂移算法得到的跟蹤結(jié)果進(jìn)行線性組合，改進(jìn)算法有效利用了目標(biāo)的空間位置信息，提高了跟蹤的可靠性。 （3）在VC6.0的基礎(chǔ)上，對(duì)AS-R機(jī)器人進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，利用云臺(tái)攝像機(jī)采集圖像到系統(tǒng)內(nèi)存，進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)及跟蹤，將圖像上物體的像素級(jí)位移轉(zhuǎn)化為機(jī)器人使動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)，

4、從而達(dá)到跟蹤的目的。 運(yùn)用了兩種基于視覺(jué)的目標(biāo)跟蹤，一種是基于物體顏色的目標(biāo)跟蹤，這種跟蹤是把單色物體的顏色信息作為跟蹤的依據(jù)，對(duì)被跟蹤物體的要求較高。另一種是基于均值漂移的目標(biāo)跟蹤，這種跟蹤算法適用性較為廣泛，對(duì)跟蹤丟失的處理效果較好。 此外，在跟蹤的同時(shí)，利用平臺(tái)上的傳感器模塊，讓機(jī)器人進(jìn)行蔽障等活動(dòng)，使機(jī)器人始終與障礙物和被跟蹤物體保持一定的距離，從而保證了跟蹤的安全性。跟蹤結(jié)果表明，本文采用的跟蹤方法可以較好的實(shí)