学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于双目视觉的机器人目标检测与控制研究

作　者: 余俊
导　师: 李平康
学　校: 北京交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 双目视觉图像处理目标检测 Stateflow 实时仿真九点五态
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 525次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

双目立体视觉是机器人技术的一个重要分支,是智能机器人的重要标志。双目立体视觉是通过对同一目标的两幅视频图像的提取、识别、匹配和解释等,实现重建三维环境信息的过程。其内容主要包括：图像采集、摄像机标定、图像预处理和特征提取、立体匹配以及三维重建等。通过对双目立体视觉技术的深入研究,将为解决机器人的视觉问题如智能移动机器人的导航问题、工业机器人的视觉检测以及视觉伺服等问题提供途径。本文首先综述了双目立体视觉技术的国内外发展现状,总结和分析了现有双目视觉应用中的关键点与难点；在介绍双目视觉系统研究的目的、意义以及系统的构成的基础上,利用张氏平面标定算法,实现了CMOS摄像机的标定。其次,考虑到机器人实际应用情况,分析和对比了两种双目视觉模型,确定了任意放置的双摄像机安装模式。并将麦克纳姆轮应用到四轮机器人的机械设计中,搭建了机器人视觉系统与机器人运动控制系统的软硬件平台,给出了一种双机RTWT模式的实时仿真系统构架,并设计了双目视觉四轮机器人的实时目标跟踪系统。相比于传统RTWT模式,大幅度提高了实时仿真系统的数据处理能力,并拓展了硬件的适用范围。然后,本文对Matlab/Simulink中的Image Acquisition toolbox和Video and Image Processing Blockset两个工具箱进行了深入研究。提出了一种基于YCbCr色彩空间的颜色分离算法,并比较了几种运动目标检测方法,结合机器人系统,实现了机器人动态和静态目标的检测、识别,再利用双目视觉技术对目标进行了三维定位。最后,利用Matlab/Stateflow工具箱设计出九点五态控制器,基于所研究的视觉反馈技术,在Matlab/RTW环境下,实现了目标检测、定位与机器人的运动控制。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
插图目录  12-14
表格目录  14-15
1 绪论  15-23
  1.1 课题研究的目的与意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-18
  1.3 研究的关键点与难点  18-19
    1.3.1 课题的研究内容  18
    1.3.2 研究的关键点与难点  18-19
  1.4 本文的主要工作  19-23
    1.4.1 本文的技术路线  19-21
    1.4.2 论文章节安排  21-23
2 基于双目视觉的机器人系统总体设计  23-33
  2.1 引言  23
  2.2 系统总体设计方案  23-24
  2.3 系统的硬件平台设计  24-29
    2.3.1 双目视觉系统的设计  24-27
    2.3.2 机器人结构设计  27-29
  2.4 双机RTWT模式的视觉机器人实时仿真系统设计  29-31
  2.5 基于双目视觉的机器人目标检测与控制系统构架  31-32
  2.6 本章小结  32-33
3 CMOS摄像机的标定与双目视觉原理  33-51
  3.1 引言  33
  3.2 基于CMOS的双目摄像机标定  33-45
    3.2.1 视觉系统的坐标系  33-35
    3.2.2 线性摄像机模型  35-36
    3.2.3 非线性摄像机模型  36-38
    3.2.4 本文所应用的标定方法  38-42
    3.2.5 标定实验  42-45
  3.3 双目视觉原理  45-50
    3.3.1 双目视觉基本原理  45-46
    3.3.2 双目视觉模型  46-49
    3.3.3 测距实验  49-50
  3.4 本章小结  50-51
4 机器人实际目标检测与定位  51-63
  4.1 引言  51
  4.2 运动目标检测  51-53
  4.3 静态目标提取  53-56
    4.3.1 颜色空间的选取  54-55
    4.3.2 基于YCbCr的目标颜色高斯模型  55-56
  4.4 MtalbaS/imuhkn目标检测系统设计  56-59
    4.4.1 动态目标检测系统设计  56-58
    4.4.2 静态目标检测系统设计  58-59
  4.5 Matlab/Simulink目标定位系统设计  59-62
    4.5.1 目标定位系统设计  59-60
    4.5.2 小球定位实验  60-61
    4.5.3 误差成因分析  61-62
  4.6 小结  62-63
5 基于视觉反馈与Stateflow的机器人九点五态控制  63-79
  5.1 引言  63
  5.2 基于九点五态的机器人运动控制  63-66
    5.2.1 九点五态控制器原理  63-64
    5.2.2 九点五态控制器设计思路  64-66
  5.3 基于双机RTWT与Stateflow的机器人控制逻辑设计  66-75
    5.3.1 有限状态机及Stateflow简介  66-68
    5.3.2 双目视觉机器人整体逻辑模块的设计  68-75
  5.4 机器人目标跟踪实验与分析  75-77
    5.4.1 基于RTW的目标实时跟踪系统  75
    5.4.2 目标跟踪实验  75-77
  5.5 本章小结  77-79
6 结论与展望  79-81
  6.1 结论  79-80
  6.2 展望  80-81
参考文献  81-84
作者简历  84-86
学位论文数据集  86

基于双目视觉的机器人目标检测与控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文