室內服務機器人視覺處理與導航方法研究.pdf

1、自主服務機器人的導航技術已經(jīng)成為二十一世紀智能機器人領域的一個重要研究方向，其中視覺導航具有其它傳感器導航方式所無法比擬的優(yōu)點，是自主服務機器人的關鍵技術和研究熱點。最近二十年來，隨著計算機圖像處理技術的飛速發(fā)展以及數(shù)字圖像處理設備性價比的提高，越來越多的人投入到機器人視覺導航的研究中。機器人視覺導航的研究具有十分重要的理論和實踐意義。
　　 本文在現(xiàn)有的研究成果的基礎上，借助圖像處理技術和機器人導航原理，針對室內移動式服務機器

2、人的視覺導航方法展開研究，主要工作如下：
　　 （1）在分析了單目攝像機和雙目立體視覺的成像模型的基礎上，選用單目攝像機作為本課題的視覺傳感器，并采用一種基于主動視覺的攝像機自標定方法進行攝像機標定。攝像機標定實驗使用開源的Matlab工具箱作為平臺，成功標定出攝像機的內外參數(shù)，實驗結果表明標定效果較好。
　　 （2）通過改進圖像處理算法對室內服務機器人的視覺信息進行處理與仿真。針對走廊圖像的邊緣提取，將數(shù)學形態(tài)學引入邊

3、緣檢測中，提出了一種改進的形態(tài)學多結構元自適應加權邊緣檢測算法，仿真實驗表明該算法可以較好保持走廊圖像的完整性，同時減少偽邊緣信息的干擾。本文設計了一個門牌號識別系統(tǒng)，首先采用圖像行列掃描對門牌區(qū)域進行定位與分割：然后利用最佳閾值二值化方法進行字符圖像二值化，在此基礎上進行字符分割；最后采用一種字符輪廓結構特征和統(tǒng)計特征相結合的方法進行字符識別，仿真結果表明該識別系統(tǒng)對門牌號具有較好的識別能力。
　　 （3）針對走廊環(huán)境下的定位

4、方法進行了研究。首先建立了攝像機圖像平面與三維道路的幾何模型，采用一種基于參數(shù)離線標定的方法進行機器人定位；然后采用基于改進的Hough變換和顏色匹配的方法進行門的定位與識別：最后設計了一種基于門牌號識別的走廊房間搜索算法。仿真實驗表明了上述算法的有效性。
　　 （4）針對服務機器人動態(tài)不確定的室內工作環(huán)境，首先采用自適應背景差分法和擴展卡爾曼濾波算法進行運動物體的軌跡檢測與跟蹤，然后提出了一種基于極坐標圖和滾動窗口的局部路徑規(guī)