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《哈尔滨工程大学》 2010年
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全景视觉智能移动机器人固有环境定位

王博  
【摘要】: 智能移动机器人已经成为近年来机器人研究中的一个十分重要的领域,随着研究的开展,机器人的智能化水平越来越高,自主能力也越来越强。而移动机器人的定位问题更是智能化研究中至关重要的方向,是机器人智能化实现的先决条件。论文研究了移动机器人在已知固有环境下通过全景图像传感器进行自主定位的问题。 首先,对全景传感器的成像模型进行了分析,对适合于全景图像特征提取的SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)算法进行了研究和探讨。针对经典SIFT算法运算量巨大匹配时间消耗大的问题,设计了一套改进的特征提取方法,该方法基本解决了实时图像处理的问题,大大提高了定位的时间效率。 其次,设计了特征图与网格图相结合的特征地图表示方法。运用索引搜索的思想,将图像特征根据位置、类别信息进行保存。通过这种方式能够在不减少特征信息的基础上,减少匹配过程中大量冗余信息的搜索和查询。 再次,根据全景视觉图像特征的分布特点设计了一套独特的地图匹配搜索方式。该搜索方法提出了大环境查找和方向逼近分级查找的思想,可以将机器人从繁重的图库特征搜索中解脱出来,能够使机器人在对地图概况进行分析后极快的将搜索范围集中在当前位置所在区域,降低定位匹配的时间消耗。 最后,针对图像匹配定位过程中可能发生的误匹配,误定位的问题,在对机器人运动状态进行建模的基础上,将超声波传感器返回的机器人位置信息与图像匹配结果进行融合,运用卡尔曼滤波思想,设计了位置校正的定位方式。
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