移動機(jī)器人全局定位與運(yùn)動目標(biāo)檢測方法研究.pdf

1、移動機(jī)器人是一類能夠通過傳感器感知自身狀態(tài)和環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動態(tài)環(huán)境下以目標(biāo)為導(dǎo)向自主移動的機(jī)器人系統(tǒng)。一般由于所處環(huán)境的復(fù)雜性以及傳感器感知能力的限制，移動機(jī)器人獲取的信息通常具有不確定性與不完備性。而移動機(jī)器人根據(jù)感知信息實(shí)現(xiàn)對環(huán)境信息準(zhǔn)確理解，是其完成人類指定任務(wù)的重要前提。其中，根據(jù)所獲取的不完備信息對環(huán)境中運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行感知與判斷，是提高移動機(jī)器人在動態(tài)環(huán)境下自主運(yùn)動魯棒性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。移動機(jī)器人運(yùn)動目標(biāo)感知主要可以分為兩個

2、子問題:自身狀態(tài)估計(jì)和運(yùn)動目標(biāo)檢測。
　　移動機(jī)器人根據(jù)已建立的環(huán)境地圖以及環(huán)境感知信息對自身狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)的過程即為全局定位過程。由于相機(jī)傳感器成本較低而且能夠感知豐富的環(huán)境信息，應(yīng)用視覺信息進(jìn)行全局定位是目前的主流方法。視覺全局定位方法主要面臨以下兩個挑戰(zhàn):一、由于視覺信息受環(huán)境光照、遮擋以及視角等影響較大，如何提取魯棒的視覺特征實(shí)現(xiàn)對場景的穩(wěn)定描述和識別。二、不確定性以及不完備性是視覺信息的本質(zhì)屬性，如何設(shè)計(jì)有效的信息融合機(jī)制

3、實(shí)現(xiàn)精確的全局位姿估計(jì)。本研究應(yīng)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境信息進(jìn)行表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了在環(huán)境表觀特征變化較大的情況下更加魯棒的場景識別，進(jìn)一步提出了一種基于粒子濾波器的視覺全局定位算法，該方法結(jié)合圖像序列的上下文信息，彌補(bǔ)了依據(jù)單一圖像幀進(jìn)行全局定位的缺陷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法有效提升了全局定位召回率。
　　在移動機(jī)器人全局位姿已知的前提條件下，移動機(jī)器人運(yùn)動過程中的目標(biāo)檢測問題可以轉(zhuǎn)化為靜態(tài)背景下的目標(biāo)檢測問題。針對現(xiàn)有基于2.5D柵格運(yùn)動目標(biāo)