基于立體視覺的移動機器人路徑規(guī)劃與避障技術(shù)的研究.pdf

1、本文針對機器人路徑規(guī)劃與避障技術(shù)中的幾個關(guān)鍵問題，如雙目視覺測距、物件識別、路徑規(guī)劃以及避障策略等，進行了深入的研究和討論。本文的主要工作集中在： (1)提出路徑規(guī)劃和避障系統(tǒng)的系統(tǒng)框架，整個系統(tǒng)主要包括：雙路視頻采集模塊、視覺測距模塊、路面分析和物件提取區(qū)分模塊、路線規(guī)劃和避障模塊等部分。 (2)環(huán)境采集子系統(tǒng)，利用雙目視覺傳感器和紅外傳感器相結(jié)合進行環(huán)境信息的采集和分析。通過架構(gòu)DirectShow到OpenCV的橋

2、梁，結(jié)合兩者進行視頻數(shù)據(jù)的處理；系統(tǒng)采用張氏平面標定法實現(xiàn)攝像機參數(shù)的標定，采用變焦測距技術(shù)實現(xiàn)測距。實驗證明所提出的方法能有效提高系統(tǒng)效率，擴展系統(tǒng)測距的距離。 (3)圖像處理和物件提取子系統(tǒng)，利用多種經(jīng)典的圖像處理算法，對采集到的圖像進行了路面及背景區(qū)域分離和障礙物及目標物的識別。采用改進的模板匹配算法實現(xiàn)雙目視覺下的匹配，改進方法能有效提高系統(tǒng)的效率；根據(jù)障礙物和目標物的幾何外形不同，系統(tǒng)采用圖像的統(tǒng)計特征矩(Hu矩)，實

3、現(xiàn)對障礙物和目標物的區(qū)分。 (4)路徑規(guī)劃和避障子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的決策環(huán)節(jié)，利用雙目視覺信息采集子系統(tǒng)測得的物件深度信息還原物件的位置和大小信息，以移動機器人為原點構(gòu)建動態(tài)的地圖；根據(jù)得到的地圖，采用人工勢場法進行路徑規(guī)劃，并通過修改斥力場函數(shù)，消除人工勢場法存在局部最小值的現(xiàn)象；采用模糊控制原理，設計模糊控制器，制定避障策略，并提出了幾種同步控制系統(tǒng)各個模塊的方法。 文章給出了立體視覺移動機器人路徑規(guī)劃和避障系統(tǒng)實驗的