單目視覺家庭機(jī)器人環(huán)境建模與導(dǎo)航問題研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和成熟，機(jī)器人系統(tǒng)逐漸進(jìn)入家庭生活與服務(wù)領(lǐng)域，近年來，家庭室內(nèi)機(jī)器人的研究成為許多人關(guān)注的焦點(diǎn)。對于家庭機(jī)器人來說，導(dǎo)航是一個重要的問題，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能性的核心技術(shù)。它主要由環(huán)境信息獲取、環(huán)境信息描述和建模以及實(shí)現(xiàn)自動定位組成，其中環(huán)境信息描述和建模是核心內(nèi)容。 本文主要以家庭移動機(jī)器人開發(fā)應(yīng)用為背景，對基于單目視覺的家庭機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高性能的自主導(dǎo)航、環(huán)境建模等問題進(jìn)行了深入研究，提出了特征-拓?fù)?/p>

2、混合環(huán)境模型。 為了創(chuàng)建特征-拓?fù)浠旌檄h(huán)境模型，本文提出了兩種環(huán)境描述方法：基于垂直邊緣特征的環(huán)境描述和基于局部灰度分布特征的環(huán)境描述。 基于垂直邊緣特征的環(huán)境描述采用Sobel算子和非極大值抑制算法進(jìn)行邊緣的提取和細(xì)化，完成物體邊緣垂直投影，利用得到的投影曲線，分析了一種基于投影曲線的比例不變性的垂直特征匹配方法，基于該匹配方法采用了一種利用單目視覺計(jì)算垂直特征世界坐標(biāo)的方法，利用垂直特征在世界坐標(biāo)系中的位置來描述環(huán)境

3、。 基于局部灰度分布特征的環(huán)境描述方法采用SURF特征來描述環(huán)境，文中詳細(xì)介紹了SURF特征的提取、描述器的構(gòu)造、匹配、自然路標(biāo)構(gòu)造的方法和識別實(shí)驗(yàn)評估。 最后，給出了家庭機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，分析了每個模塊的作用，并對基于該模型的家庭機(jī)器人進(jìn)行定位，節(jié)點(diǎn)處采取了節(jié)點(diǎn)HMM估值識別定位方法，在連接邊處利用環(huán)境的垂直邊緣特征進(jìn)行定位，這樣可以避免里程計(jì)的誤差。實(shí)驗(yàn)證明該方法可以提高節(jié)點(diǎn)識別處方向的定位精度和連接邊處的位