基于雙目視覺的移動機器人室內(nèi)導航方法.pdf

1、隨著計算機、自動化控制工程等學科的快速發(fā)展，移動機器人在社會生活的各個領域中得到越來越廣泛的應用。與此同時，機器視覺與模式識別技術不斷進步，視覺傳感器也成為移動機器人研究的熱點，基于視覺傳感器的機器人定位導航研究是涉及圖像處理、立體匹配、地圖構建和路徑規(guī)劃等多種技術的新課題。
　　本文以雙目視覺傳感器在移動機器人定位導航中的應用為主要研究內(nèi)容，結合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了機器人障礙物檢測、圖像匹配、地圖構建以及路徑規(guī)劃等方面存在的一

2、些問題，并提出改進或創(chuàng)新的解決算法。
　　在機器人定位導航系統(tǒng)中，障礙物檢測是機器人運動控制的前提和關鍵環(huán)節(jié)，障礙物檢測的魯棒性和準確性決定了整體系統(tǒng)的魯棒性和準確性。本文針對環(huán)境光照嚴重干擾障礙物提取的問題，提出了Retinex增強修復下的二次障礙物提取算法。首先對獲得的環(huán)境圖像進行Retinex圖像增強處理，消除不均勻光照的影響，然后運用種子填充算法填充圖像中的路面，分割路面、背景和障礙物，最后對分割后的圖像進行二值化、邊緣檢

3、測和輪廓提取獲得障礙物的形狀信息和位置信息。在走廊環(huán)境中，本文采用Retinex算法與圖像閾值分割相結合，穩(wěn)定地提取走廊踢腳線信息，并在此基礎上，完成走廊路面的完整提取。
　　Retinex算法常用于遙感圖像和霧雨天模糊圖像的圖像增強處理，本文采用Retinex算法消除圖像中的光照陰影，取得良好的效果。在對比和實驗了同態(tài)濾波、光照無關圖等方法的陰影消除效果后，本文采用單尺度Retinex算法增強圖像，并對算法過程中的高斯模板尺度參

4、數(shù)做了實驗探究;本文對結果圖像進行線性變換與灰度拉伸的組合操作，顯著縮小了環(huán)境路面點的灰度差異，為下一步圖像分割提供良好的基礎。
　　針對圖像匹配過程中圖像掃描范圍大、耗時長的問題，本文根據(jù)幾何極線約束原理以及機器人感興趣區(qū)域目標最大視差范圍，計算總結出最小掃描范圍，將單次匹配時間縮短到毫秒級，顯著提高了系統(tǒng)實時性。
　　本文采用拓撲地圖與幾何地圖相結合的混合地圖形式描述環(huán)境地圖，并采用佛洛依德算法將全局路徑規(guī)劃與拓撲地圖創(chuàng)

5、建過程結合完成，同時將全局拓撲地圖劃分為路徑結點間的局部區(qū)段，完成拓撲地圖與幾何地圖的連接。在局部區(qū)段避障過程中，本文將幾何地圖障礙物分層表示，并設計應變式避障策略，提高機器人導航應變能力。
　　在機器人定位方面，本文設計了紅、白、黑三色的標志性幾何人工路標，通過顏色提取、體態(tài)比和密集度特征檢測等過程，達到機器人快速準確定位的目的。同時，人工路標也是機器人導航運行過程中局部區(qū)域劃分的標志。通過簡單高效的人工路標設計，本文實現(xiàn)了機器