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《燕山大学》 2017年
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基于视觉的移动机器人全局定位算法设计与实现

黄瑞民  
【摘要】:移动机器人定位是移动机器人能够完成自主导航的关键,针对移动机器人定位开展研究具有重要而且现实的意义。全局视觉定位方法在多移动机器人场景下具有经济高效等优点而被广泛应用。然而在全局视觉定位过程中,算法易出现姿态求解困难、实时性差等缺点。为解决上述问题,本文开展基于视觉的移动机器人全局定位算法设计与实现研究。主要从以下几个方面开展:首先,对实验中使用的全局视觉定位原理进行了分析。通过对实验中使用的摄像机进行标定,得到了摄像机的内参数和畸变参数,建立了图像像素坐标系和世界坐标系之间的转换关系,并使用得到的参数对摄像机成像进行了矫正。为后续完成移动机器人全局视觉定位实验奠定了实验基础。其次,针对Camshift算法无法求解移动机器人姿态角问题,以及其定位失败时不能自动恢复的问题,提出了一种Camshift组合SIFT的定位方法。首先通过Camshift求解移动机器人位置坐标,随后利用SIFT算法中特征点主方向角求解移动机器人姿态角,从而得到移动机器人的位姿信息。当Camshift算法定位失败时,使用SIFT算法对移动机器人进行定位并初始化其特征,然后再由Camshift进行定位。实验验证了该组合算法的有效性。最后,针对Camshift组合SIFT算法实时性差问题,提出了一种使用BRISK特征对移动机器人进行定位的方法。首先对移动机器人模板和当前视频帧进行BRISK特征提取和匹配,然后使用特征点拓扑结构不变来筛选匹配的特征点,解决了错误特征点筛选困难的问题。在正确匹配的特征基础上,使用特征点向量夹角求解移动机器人位姿角,实现了对移动机器人的定位。最后对算法的可行性进行了实验验证。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.41;TP242

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