基于特征跟蹤的全自主移動機器人視覺導(dǎo)航研究.pdf

1、視覺導(dǎo)航具有采用其他傳感器導(dǎo)航方式所無法比擬的優(yōu)點，已成為移動機器人智能導(dǎo)航的主要發(fā)展方向。截止目前，視覺信息處理的實時性與魯棒性依然是制約全自主移動機器人視覺導(dǎo)航發(fā)展的主要瓶頸。本文在國家863計劃和中科院自動化研究所創(chuàng)新基金的資助下，以全自主足球機器人和室內(nèi)服務(wù)機器人的視覺導(dǎo)航為應(yīng)用背景，對基于特征跟蹤的視覺導(dǎo)航方法進行了探討和研究。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)上建立了一個較為精確的橢球描述模型，并對其進行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換，使之更有利于顏色分割計算和模型參數(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實驗中，驗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，通過對走廊邊界和門框豎直邊緣的跟蹤來為機器人提供導(dǎo)航信息。在跟蹤過程中，每個tracker獨立地完成建立目標(biāo)支持

3、集、哈夫變換檢測直線、更新數(shù)據(jù)等工作。最后，將所有tracker的信息綜合起來根據(jù)經(jīng)驗控制表直接驅(qū)動機器人本體行為。室內(nèi)走廊環(huán)境中的導(dǎo)航實驗表明，該方法十分簡潔實用。 第三，為減少圖像中的冗余信息，提高復(fù)雜場景中特征跟蹤的效率，提出了一種特征預(yù)測方法。該方法僅僅利用了圖像信息，在機器人限定在平面運動、攝像機光軸平行于該運動平面的前提下，不需對攝像機進行標(biāo)定，建立的求解方程也是線性的。實驗結(jié)果表明，該方法精度滿足視覺導(dǎo)航的需求。