基于單目視覺移動機器人的避障研究.pdf

1、目前，計算機視覺技術正處于飛速發(fā)展的階段，使用該技術可以對獲取的視頻圖像信息進行相關的算法處理，從而實現(xiàn)測距、目標匹配和幾何建模等功能。相比于雙目視覺技術，在應用于移動機器人的避障研究時，單目視覺技術可以更好地完成移動機器人避障過程中的視覺處理任務，且算法處理速度較快，提高了系統(tǒng)的實時性。因此，本論文采用單目視覺技術進行移動機器人障礙物檢測和避障決策研究。
　　研究過程中，單攝像機獲取周圍環(huán)境信息之后，需要對視頻圖像中的障礙物進行

2、檢測，針對該處理任務，本文提出了一種基于幀間差分法和金字塔LK光流法相結合的障礙物檢測算法。相比于幀間差分法，該算法可以檢測到運動速度較快的障礙物；相比于傳統(tǒng)的金字塔LK光流法，該算法的計算區(qū)域較小，計算量較低，因而提高了算法處理的速度，能夠更好的滿足移動機器人避障系統(tǒng)對實時性的要求。
　　完成障礙物的檢測之后，需進行移動機器人的避障決策，避免移動機器人與障礙物的碰撞。本論文通過分析移動機器人的運動模型，最終采用VFH避障算法進行

3、避障決策。該算法根據(jù)各柵格存在障礙物的概率和當前時刻移動機器人與障礙物之間的距離來控制移動機器人下一時刻的運動方向：當前方出現(xiàn)障礙物且距離小于設定的閾值時，移動機器人根據(jù)當前障礙物所在位置進行左轉或右轉運動；當前方出現(xiàn)障礙物而此時移動機器人與障礙物的距離大于設定的閾值時，移動機器人直行；當運動前方無障礙物時，移動機器人直行。
　　為了驗證本文所做理論研究和算法設計的有效性和合理性，本課題組搭建了移動機器人的視覺避障平臺：拆除NI起

4、步包上的超聲波傳感器并在正前方安裝單個網(wǎng)絡攝像機AXIS206，實現(xiàn)LabVIEW和網(wǎng)絡攝像機的數(shù)據(jù)傳輸；使用華碩路由器RT-G32實現(xiàn)計算機與網(wǎng)絡攝像機、NI起步包的無線網(wǎng)絡通信；在NI平臺上完成網(wǎng)絡攝像機和路由器的電源供應。使用LabVIEW語言編寫移動機器人整個的避障系統(tǒng)，其中包括視覺采集、障礙物檢測和避障決策等算法，并在視覺平臺進行實驗。實驗結果表明，本文提出的算法避障準確，且較為迅速，滿足了系統(tǒng)實時性的要求，具有較強的實用價值