基于雙目視覺(jué)智能輪椅導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。智能輪椅作為一種服務(wù)機(jī)器人，它融合了移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿生學(xué)、模式識(shí)別等領(lǐng)域的先進(jìn)成果，其發(fā)展也受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注;同時(shí)，具有地圖記憶、自行行走避障，并能通過(guò)人機(jī)接口與用戶進(jìn)行簡(jiǎn)單交流的智能輪椅的出現(xiàn)使智能輪椅的功能出現(xiàn)了革命性的變革。智能輪椅雖然大量應(yīng)用了移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)，但其服務(wù)對(duì)象是人，因而安全性是其首要問(wèn)題。能夠安全的自主或半自主導(dǎo)航并規(guī)劃出一條無(wú)碰撞

2、路徑是其主要任務(wù)，也是當(dāng)前有關(guān)智能輪椅研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　 基于視覺(jué)的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航是近年發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)。與其它的非視覺(jué)傳感器導(dǎo)航相比，它具有信息豐富、探測(cè)范圍寬、目標(biāo)信息完整等優(yōu)點(diǎn)。本文以智能輪椅為研究對(duì)象，在此平臺(tái)上分析了基于雙目視覺(jué)導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)，其主要研究結(jié)果有：
　　 1.提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)。攝像機(jī)標(biāo)定作為一個(gè)完整的視覺(jué)系統(tǒng)工作的前提條件，其精度直接影響后續(xù)工作的可靠性。本文先

3、綜合分析了傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定方法，指出其在實(shí)際具體應(yīng)用中的局限性。之后結(jié)合現(xiàn)代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)。建立了三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以雙目視覺(jué)系統(tǒng)獲取的圖像作為輸入，并在MATLAB6.0試驗(yàn)環(huán)境下編程驗(yàn)證了算法的有效性，使其成為攝像機(jī)標(biāo)定的一種可選的有效方法。
　　 2.系統(tǒng)分析了圖像采集的軟硬件系統(tǒng)和圖像處理的整個(gè)流程。圖像是視覺(jué)系統(tǒng)工作的最原始的基本數(shù)據(jù)。恰當(dāng)合適的圖像處理算法能夠大量節(jié)省系統(tǒng)的工作時(shí)間

4、，并提高系統(tǒng)工作的魯棒性?；诖?，本文分析了圖像預(yù)處理、圖像分割、圖像的邊緣檢測(cè)與提取等領(lǐng)域的常用的算法，并對(duì)比討論了各種算法的適用范圍。這為后續(xù)的路徑規(guī)劃工作提供參考。
　　 3.提出了基于遺傳算法的智能輪椅路徑規(guī)劃算法。路徑規(guī)劃作為移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域里的經(jīng)典難題，其發(fā)展和研究一直受到人們的關(guān)注。路徑規(guī)劃的實(shí)質(zhì)是一個(gè)迭代優(yōu)化尋找最佳路徑的過(guò)程，而遺傳算法在迭代優(yōu)化方面具有很好的適用性。本文建立了簡(jiǎn)單的環(huán)境模型，用來(lái)模擬智能輪椅的工