基于特征跟蹤的全自主移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航研究.pdf

1、視覺(jué)導(dǎo)航具有采用其他傳感器導(dǎo)航方式所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，已成為移動(dòng)機(jī)器人智能導(dǎo)航的主要發(fā)展方向。截止目前，視覺(jué)信息處理的實(shí)時(shí)性與魯棒性依然是制約全自主移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航發(fā)展的主要瓶頸。本文在國(guó)家863計(jì)劃和中科院自動(dòng)化研究所創(chuàng)新基金的資助下，以全自主足球機(jī)器人和室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人的視覺(jué)導(dǎo)航為應(yīng)用背景，對(duì)基于特征跟蹤的視覺(jué)導(dǎo)航方法進(jìn)行了探討和研究。本論文的主要工作和創(chuàng)新之處如下： 第一，分析比較了當(dāng)前使用較多的顏色空間模型和顏色分布描述方

2、法，在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)較為精確的橢球描述模型，并對(duì)其進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換，使之更有利于顏色分割計(jì)算和模型參數(shù)更新。提出基于自適應(yīng)顏色分布模型的目標(biāo)跟蹤方法，在足球跟蹤和道路檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證了該模型的有效性和可靠性。 第二，提出了一種可用于視覺(jué)導(dǎo)航的線型目標(biāo)跟蹤方法。該方法以基于哈夫空間的tracker為核心內(nèi)容，通過(guò)對(duì)走廊邊界和門框豎直邊緣的跟蹤來(lái)為機(jī)器人提供導(dǎo)航信息。在跟蹤過(guò)程中，每個(gè)tracker獨(dú)立地完成建立目標(biāo)支持

3、集、哈夫變換檢測(cè)直線、更新數(shù)據(jù)等工作。最后，將所有tracker的信息綜合起來(lái)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制表直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體行為。室內(nèi)走廊環(huán)境中的導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)表明，該方法十分簡(jiǎn)潔實(shí)用。 第三，為減少圖像中的冗余信息，提高復(fù)雜場(chǎng)景中特征跟蹤的效率，提出了一種特征預(yù)測(cè)方法。該方法僅僅利用了圖像信息，在機(jī)器人限定在平面運(yùn)動(dòng)、攝像機(jī)光軸平行于該運(yùn)動(dòng)平面的前提下，不需對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，建立的求解方程也是線性的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法精度滿足視覺(jué)導(dǎo)航的需求。