基于机器视觉移动机器人控制与研究.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
基于机器视觉的移动机器人控制研究
姓名:伍翼
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:黄心汉
20050512
摘要
基于视觉信息的移动机器人导航是当前移动机器人研究的一个焦点同人类一
样视觉也是机器人获取周围世界信息最重要的来源可以为移动机器人提供周围
的环境信息如目标相对机器人的距离方位等信息研究移动机器人视觉系统及
其摄像机标定多传感器信息融合导航控制理论与方法具有非常重要的意义
彩色视频信号是移动机器人视觉系统感知外围环境最基本的信息如何快速准
确的从视频信号中获得环境和目标物的位置是整个控制系统的关键本文针对移动
机器人视觉图像处理算法控制的软件平台设计开展研究工作
本文首先从颜色模型的角度对移动机器人视觉系统中的颜色识别进行了阐述
介绍了 RGB YUV 和 HSV 等几种常用的颜色模型通过试验对几个颜色模型进行
了直观和量化的比较进而讨论了图像分割和聚类算法在图像中目标物定位的作用
使用 H 分量的双阈值对目标物进行分割并提出了一种针对二值图像的快速聚类算
法只需搜索图像一次就可定出图像中所有的目标区域
从图像二维信息中还原出三维信息是机器视觉的终极目标也是机器人进行自
身定位的首要任务机器人进行三维感知必须建立摄像机的成像模型并得到内外参
数摄像机的成像模型可以分为线性成像模型和畸变模型根据标定方式的不同
有三种不同的摄像机标定方法基于已标定平面网格的摄像机自标定算法是最近出
现的一种主动标定算法本文使用该算法对机器人摄像头进行了标定在实验室环
境下使用单个摄像头进行目标定位并在实验室的条件下实现了基于单摄像头局部
视觉的机器人定位及导航控制算法
P2 移动机器人的视觉导航系统采用基于网络的控制结构在 PC 机上实现图像
处理和控制算法通过 Socket 通讯发送命令来控制机器人机器人上的服务器程序
负责状态的采集和命令的执行使用微软的 DirectShow 技术进行视频捕获在其基
础上实现图像处理算法机器人的运动控制采用 Pioneer2 附带的 ARIA 开发库

关键字移动机器人颜色空间图像分割聚类算法摄像机标定目标跟踪

I
Abstract
Computer vision based mobile robot navigation is one of the hot topics in robot field
recently. Just like humans, vision is also the most important source for robot to know the
world around; it can supply the information of the environment, such as the objects’
distance and direction. It is significant to research on mobile robot vision system and the
related technology, such as camera calibration, multi-sensor fusion, robot navigation and
control theory.
Color vision signal is the basic information for mobile robot to “feel” the world
around it. So, it is the key for mobile robot to get the information of the environment from
the vision signal rapidly and correctly; the vision system is the basis of the control system.
This dissertation is devoted to the research of the digital image process, the design and
realization of the mobile robot vision control system.
First of all, the color model is discussed to present the color recognition theory for
mobile robot. Some popular color space