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《南京工业大学》 2006年
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自主机器人视觉信息处理与跟踪导航研究

沈志华  
【摘要】: 自主移动机器人导航技术是智能机器人领域的一个重要研究方向,其中视觉导航具有其它传感器导航方式所无法比拟的优点,是自主移动机器人的关键技术和研究热点。本文从Prof. Marr视觉理论出发,对机器人低层视觉图像处理算法、视觉系统建模以及实时动态环境下的运动目标跟踪与导航进行了深入研究,并在AS-R自主机器人开发平台上进行了实验论证。 低层视觉图像处理是视觉导航的基础,针对环境图像存在噪声干扰的特点,文章分别从时域和频域上分析了图像滤波的方法。在研究了经典边缘检测算子的基础上,介绍了基于小波变换边缘检测的一般方法,研究了一种自适应小波变换的图像边缘检测方法,获得了更为细致准确的边缘。 在研究了自主机器人垂直异构双目视觉系统结构的基础上,根据摄像机透视原理,对机器人视觉导航进行了建模,推导了世界坐标系、摄像机坐标系以及图像坐标系之间的映射关系。分析了传统的摄像机标定技术和基于主动视觉的摄像机自标定技术。 本文设计了机器人运动目标跟踪导航的整体框架,分别研究了基于自适应背景差分的运动目标跟踪导航与基于卡尔曼滤波与预测的跟踪导航。前者采用帧间差分技术与动态背景更新模型识别运动目标,后者采用不变矩理论与卡尔曼滤波相结合的方法进行运动目标检测与识别。卡尔曼滤波技术的引入,有效实现了目标特征点的位置预测及目标相对运动速度的获取。 相关算法研究在AS-R自主机器人平台上进行了实验论证,从实时性出发,研究了基于颜色识别的双目导航系统,更趋于一般性的,研究了基于卡尔曼滤波的AS-R跟踪导航技术,从物体形状的角度,实现了运动目标的跟踪与导航。考虑到机器人跟踪与导航的实时性要求,本文选用了合适的预处理方法,基于图像块的动态窗口分割方法,减少了图像数据的计算量,降低了目标误匹配率,能较好地满足实时动态环境下的机器人跟踪与导航。实验表明AS-R机器人能实时、准确和稳定地识别并跟踪运动目标,实现定位与导航。 在路径规划部分,本文采用了一种新的遗传算法,小生境伪并行遗传算法用于机器人路径优化。实验结果表明该方法比SGA和并行遗传算法具备更快的收
【学位授予单位】:南京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242;TN966

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 余熠;基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计[D];安徽工程大学;2010年
3 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
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9 孙琛琛;大幅面丝网疵点的图像识别算法研究[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈国军;基于自动选取阈值的梯度法实现图像边缘检测[J];东北电力学院学报;2001年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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2 付景广;指纹识别中若干关键算法的研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王栋;基于ARM的智能探测小车的设计与实现[D];苏州大学;2010年
2 张宏宇;粗糙集理论及其在数据挖掘中的应用研究[D];山西大学;2003年
3 曾达幸;中型组足球机器人的视觉识别与视觉定位研究[D];燕山大学;2004年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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10 刘大维;严天一;王江涛;陈焕明;;基于PMAC的自动引导车视觉导航研究[J];计算机测量与控制;2006年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 杨杰;非结构化环境下自主导航系统视觉技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 张国权;基于视觉导航的智能车辆目标检测关键技术研究[D];兰州理工大学;2012年
9 张建畅;基于移动机械手的危险化学反应器泄漏监控与修补系统技术研究[D];河北工业大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈志华;自主机器人视觉信息处理与跟踪导航研究[D];南京工业大学;2006年
2 严卉;基于视觉的轮式移动机器人目标跟踪技术研究[D];南京理工大学;2005年
3 王丰年;基于视觉注意的运动目标跟踪系统[D];杭州电子科技大学;2010年
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5 张文玲;基于特征联合和多核学习的运动目标跟踪[D];大连理工大学;2010年
6 王静;视频运动人体目标跟踪方法与性能评估[D];西安电子科技大学;2010年
7 何谷慧;基于SOPC的运动目标跟踪技术研究[D];河南科技大学;2010年
8 陈俊峰;基于DSP的运动目标跟踪和网络监控系统的研究与实现[D];合肥工业大学;2011年
9 白冰;基于Kalman滤波的月球车视觉导航算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 耿明志;无人机自动着陆过程中的视觉导航技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
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