集控式足球機(jī)器人視覺子系統(tǒng)的研究.pdf

1、機(jī)器人足球是一個(gè)新興的交叉學(xué)科，涉及到機(jī)器人學(xué)，人工智能，人工生命，智能控制等多個(gè)領(lǐng)域。目前，國際上對于機(jī)器人足球的研究得到了迅速的發(fā)展。隨著機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了由控制型機(jī)器人，半自主，全自主機(jī)器人到類人型自主機(jī)器人的發(fā)展。而機(jī)器人足球是一個(gè)典型的而且非常具有挑戰(zhàn)性的多智能體系，它是由幾個(gè)機(jī)器人組成球隊(duì)，在復(fù)雜的環(huán)境條件下，與另一只機(jī)器人球隊(duì)進(jìn)行對抗比賽的項(xiàng)目。從控制的角度上來看，足球機(jī)器人分為四個(gè)子系

2、統(tǒng)，即視覺子系統(tǒng)，決策子系統(tǒng)，通信子系統(tǒng)，機(jī)器人小車子系統(tǒng)。其中，視覺子系統(tǒng)可看作系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)，決策子系統(tǒng)可看作系統(tǒng)的控制器，機(jī)器人小車子系統(tǒng)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而通信子系統(tǒng)是決策子系統(tǒng)和小車子系統(tǒng)之間的連接橋梁。在四個(gè)子系統(tǒng)中，作為機(jī)器人的主要感知設(shè)備，視覺系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)器人的眼睛，是系統(tǒng)獲取外部信息最主要的通道，是足球機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它不斷采集場上的信息，對圖像進(jìn)行處理、分析，完成目標(biāo)識(shí)別和跟蹤，并把得到的目標(biāo)信息傳遞給決策系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)

3、的好壞對機(jī)器人性能的發(fā)揮起著決定性作用，由于足球機(jī)器人的快速運(yùn)動(dòng)和激烈的對抗，要求視頻捕獲頻率為30.60幀/秒，即必須在幾十毫秒內(nèi)完成視覺信息處理、通訊、動(dòng)作等一系列任務(wù)，以形成下一周期的比賽策略，這對視覺系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、魯棒性和準(zhǔn)確性等要求都很高。因此，本文著重對此類機(jī)器人的視覺子系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。 本論文主要研究內(nèi)容如下： 1、本文首先討論了足球機(jī)器人的視覺子系統(tǒng)的工作過程，對現(xiàn)有足球機(jī)器人視覺子系統(tǒng)的工作原理等進(jìn)

4、行了分析和研究。 2、對機(jī)器人視覺系統(tǒng)預(yù)處理過程進(jìn)行了分析，該預(yù)處理主要包括：圖像分割、圖像調(diào)整、圖像增強(qiáng)與恢復(fù)及圖像壓縮。其中針對關(guān)鍵的圖像分割部分，提出了一種基于模糊理論的圖像分割方法。 3、討論了視覺子系統(tǒng)的色彩空間模型，分析了顏色查找表CLUT的工作原理。并對比了RGB、HIS、YUV等不同的顏色空間模型，提出轉(zhuǎn)換為YUV顏色空間進(jìn)行色彩采集。 4、考慮到視覺系統(tǒng)中無法避免的噪聲影響，提出了一種基于小波算