基于单目视觉的移动机器人目标识别及抓取系统研究.pdf

劣妻未交硕士学位论文基于单目视觉的移动机器人目标识别及抓取系统研究北京交通大学作者:冉冉导师:阮秋琦年
胁◇签字日期:锣/。年‘月,多日驯濞翴学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:导师签名:签字日期:
北京交通大学硕士学位论文基于单目视觉的移动机器人目标识别及抓取系统研究作者姓名:学职称:教授学位类别:工学学位级别:学科专业:信号与信息处理研究方向:图像处理年冉冉导师姓名:阮秋琦号:硕士中图分类号:学校代码:密级:公开
致谢本论文的工作是在我的导师阮秋琦教授的悉心指导下完成的,阮秋琦教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来阮秋琦老师对我的关心和指导。阮秋琦教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作,在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助,在此向阮老师表示衷心的谢意。另外,杨唐文老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间,李晓娟、李倩颖、李亚东、李小利、高海燕、党兵、姚永红等同学对我论文中的许多研究工作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。
中文摘要摘要:本文主要研究基于单目视觉的移动机器人目标识别及抓取系统,所做的工作涉及了彩色图像分割、目标识别、单目摄像机离线标定、单目视觉测距等算法,整体系统达到了比较理想的效果。本文的主要贡献如下:一、图像颜色分割阶段,本文改进了前人基于你兄捣指钏惴ǎ岢隽新的分割策略,对各种不同的颜色可以比较好的区分,受光照影响较小,并且在复杂背景下通过使用畛渌惴ǎ梢匀サ舸蟛糠指扇徘颍〉煤芎玫姆割效果;对待识别目标是单一颜色的物体,且背景不包含过多与目标相近的干扰色的情况下,该方法非常有效。二、模板匹配和目标识别阶段,对分割得到的二值图像的每个候选目标连通区,采用基于外轮廓的不变矩算法进行模板匹配,相当于对图像采用了基于形状特征的进一步分割,与传统的基于区域的不变矩算法相比,大大降低了匹配时间,并且利用该轮廓计算目标重心点和近地点,取代了传统的利用区域像素进行求取的方法,进一步节约了运算时间,系统实时性得到保证。三、目标定位和测距阶段,利用立体几何理论和摄影测量学推导出理想地平面约束测距模型,用该模型进行距离计算。另外,在实验过程中发现了实际成像的非理想性,推导出测距校正模型,进一步提高了测距精度。实验表明本方法具备可行性和较高的精度。关键词:单目视觉;指睿徊噬勘晔侗穑宦掷2槐渚兀徊饩啵恍U分类号:
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序本课题是计算机视觉与机器人学的结合,最初由王红波等人于年驴始投入研究,年陆崾ぷ鳎币荒辏诩淇7⒘艘桓鼋贤暾囊贫器人视觉导航系统。后于年轮月期间由本人进行算法改进,形成了一个更为完善的机器人视觉导航系统。目前广泛使用的视觉导航技术一般为视觉与多传感器融合,设备价格极高。本文纯粹使用单个摄像头,不但节省了成本,而且提高了实时性。重点在目标物识别、单目测距算法上进行深入细致的研究。在目标识别性能上,已经能够达到识别特定颜色和特定形状物体的要求,测距的精度也能达到一般室内机器车导航的要求。本课题的研究成果可以应用到工业自动化,车辆自动导航,服务型机器人等领域。本课题得到国家自然科学基金和机器人国家重点实验室基金淖手
目录中文摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.本课题的研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..本文相关技术研究现状和研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯移动机器人系统组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.系统硬件结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯系统软件结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯~目标识别算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图像特征分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..ⅰ.巫葱畔ⅰ.占涔叵堤卣鳌彩色图像分割方法⋯⋯⋯