基于動(dòng)態(tài)圖像序列的魯棒伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、將視覺傳感器得到的圖像信息作為反饋信息同機(jī)器人控制相結(jié)合，從而形成視覺伺服控制系統(tǒng)，是當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)主要方向。為了提高視覺伺服系統(tǒng)的控制精度和使用范圍，本文對(duì)圖像預(yù)處理技術(shù)、目標(biāo)特征提取、伺服控制器的設(shè)計(jì)及攝像機(jī)標(biāo)定這四方面進(jìn)行了研究。首先，針對(duì)去噪、增強(qiáng)和邊緣檢測(cè)等問(wèn)題在圖像預(yù)處理技術(shù)中的重要作用，提出基于同態(tài)濾波的圖像增強(qiáng)方法和基于Radon變換的軟閾值邊緣檢測(cè)方法。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)目前動(dòng)態(tài)圖像序列跟蹤中存在的問(wèn)題，提出了一種

2、基于圖像序列的逼近式相關(guān)跟蹤算法。在一定的誤差范圍內(nèi)，該法往往一次就能準(zhǔn)確定位，大大提高了跟蹤效率，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，缺點(diǎn)就是有精度要求，存在穩(wěn)態(tài)誤差。為進(jìn)一步提高精度，又給出一種基于圖像矩的子像素特征提取跟蹤方法，該法僅計(jì)算四個(gè)一階矩就能較為準(zhǔn)確的提取到目標(biāo)特征，計(jì)算簡(jiǎn)單，魯棒性強(qiáng)，具有很好的實(shí)時(shí)性。隨后就圖像反饋在進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)時(shí)存在的問(wèn)題，結(jié)合Kalman濾波器提出了兩種視覺伺服控制器設(shè)計(jì)方法。一種是魯棒自適應(yīng)估計(jì)算法，將目標(biāo)跟蹤的問(wèn)題

3、表述為對(duì)一非線性系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)的估計(jì)問(wèn)題，采用擴(kuò)展Kalman濾波器和遞歸最小二乘法在計(jì)算量與性能指標(biāo)之間尋求一種均衡，使得系統(tǒng)在跟蹤過(guò)程中處于最優(yōu)或次優(yōu)狀態(tài)。另一方法是基于圖像Jacobian陣的視覺伺服控制方法，結(jié)合Kalman濾波器對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行預(yù)估計(jì)，在一定的誤差范圍內(nèi)得到較為理想的控制量，改善了對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的跟蹤能力。最后，根據(jù)本文所研究對(duì)象的特點(diǎn)，僅研究了單攝像機(jī)絕對(duì)定位的標(biāo)定問(wèn)題，提出一種改進(jìn)的攝像機(jī)標(biāo)定方法。在Tsai