機(jī)器人圖像傳感技術(shù)的研究.pdf

1、機(jī)器人從20世紀(jì)60年代誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有半個世紀(jì)，在此階段，伴隨著其高速發(fā)展，應(yīng)用也越來越廣泛，幾乎滲透到所有的領(lǐng)域。應(yīng)該看到，無論是世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人“尤尼梅特”，還是代表當(dāng)今機(jī)器人研究最高技術(shù)水平的“ASIMO”，都是依靠各種各樣的傳感器作用，機(jī)器人才能獲得周圍的環(huán)境信息，從而做出高度智能化的反饋動作。因此對傳感器的研究是智能機(jī)器人學(xué)研究的基礎(chǔ)和重點技術(shù)之一，也是機(jī)器人實現(xiàn)自主運動控制的第一步。
　　 人類感知客觀世界有

2、70％以上的信息是靠視覺獲取的，所以對于機(jī)器人而言，“眼睛”同樣是一種重要的感知設(shè)備。伴隨著CCD和CMOS圖像傳感器件的產(chǎn)生和發(fā)展，機(jī)器人能夠獲取三維景物的二維圖像，并通過視覺處理算法對一幅或者多幅圖像進(jìn)行處理、比較、分析和理解，得到有關(guān)景物的符號描述，從而為特定的任務(wù)提供有用的信息以引導(dǎo)機(jī)器人的動作。機(jī)器人中的圖像傳感器正如人的眼睛一樣，成為機(jī)器人感知局部環(huán)境的重要“器官”；這種傳感器具有環(huán)境信息探測范圍寬，獲取信號量豐富等優(yōu)點，使

3、得通過視覺傳感器準(zhǔn)確獲取信息成為智能機(jī)器人領(lǐng)域的一個研究重點。
　　 本文正是以機(jī)器人圖像傳感技術(shù)為研究出發(fā)點，根據(jù)需要搭建三個試驗裝置實現(xiàn)了移動機(jī)器人的完全自主導(dǎo)航和空中機(jī)器人所拍攝的地面圖像中目標(biāo)信息的提取。其中第一個試驗采用線陣CCD傳感器，用模擬方式來捕捉處理視頻圖像信號，第二個試驗采用基于面陣CMOS圖像感應(yīng)芯片的集成傳感器，先對輸出的PAL制式視頻信號進(jìn)行分離解碼后做數(shù)字量化處理，再對模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行比較、分析得到所

4、需要的信息。第三個試驗是通過圖像采集卡對視頻圖像信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像后用PC對單幀圖像進(jìn)行處理，找出圖像中的目標(biāo)連通區(qū)域，并報告出這些連通區(qū)域的準(zhǔn)確數(shù)目和方位。試驗中采用的圖像信息處理載體分別基于單片機(jī)和PC，其中前兩個試驗基于簡單且適應(yīng)性強(qiáng)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由于其運算能力比較低，故只適合處理數(shù)據(jù)量較少的圖像信息，采用的是基于底層的信息處理方式；最后一個試驗中利用USB2.0接口的圖像采集卡將圖像數(shù)據(jù)送入PC，在VC++6.