基于單目視覺的輪式移動機器人目標(biāo)測距及跟蹤研究.pdf

1、隨著我國科技水平的不斷提高，輪式移動機器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、國防和宇宙探索等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對人類社會的生產(chǎn)及生活產(chǎn)生了積極的影響。由于環(huán)境的復(fù)雜性及任務(wù)的多樣性，輪式移動機器人應(yīng)用的自主化、智能化有待進一步研究。論文針對MT-R型輪式移動機器人研究了基于單目視覺的目標(biāo)測距及跟蹤問題，主要內(nèi)容如下：
　　(1)針對MT-R型輪式移動機器人目標(biāo)跟蹤任務(wù)中目標(biāo)識別問題，研究了基于OpenCV的目標(biāo)識別方法。利用目標(biāo)的形狀特征，給

2、出基于輪廓的邊緣檢測法來獲取候選目標(biāo)。再結(jié)合目標(biāo)顏色特征提出基于顏色的閾值分割法，交叉匹配得出目標(biāo)所在圖像中的位置。實驗結(jié)果表明該方法能較好地識別出目標(biāo)。
　　(2)考慮MT-R型輪式移動機器人目標(biāo)跟蹤任務(wù)中實時測距的需求，提出一種新的基于單目視覺的輪式移動機器人目標(biāo)測距方法。該方法將測距目標(biāo)從平面物體推廣到立體物體，克服了特征匹配以及攝像機光軸傾斜對單目測距造成的誤差。首先，建立小孔平面成像模型，得到世界坐標(biāo)系與像素坐標(biāo)系的對應(yīng)

3、關(guān)系。然后，對坐標(biāo)變換矩陣中出現(xiàn)奇異的情況，引入面積這一特性來求解，給出了一種特定矩陣奇異情況下目標(biāo)距離與像素面積的關(guān)系。最后，在MT-R型輪式移動機器人上進行實驗，結(jié)果表明該方法綜合誤差率均在0.7％以內(nèi)，能夠滿足輪式移動機器人單目視覺測距實時性和可靠性的要求。
　　(3)研究了基于點鎮(zhèn)定的輪式移動機器人視覺伺服控制問題。首先，建立輪式移動機器人運動學(xué)模型及虛擬跟蹤目標(biāo)，結(jié)合單目測距獲得的目標(biāo)位姿差來設(shè)計控制器，并運用Lyapu