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基于视觉的铣刨机作业导航系统的研究

作　者: 杜成华
导　师: 胡永彪
学　校: 长安大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 视觉导航铣刨机图像处理模糊控制
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 30次
引　用: 1次
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内容摘要

针对目前路面铣刨机作业行走完全由人工操作转向这种工作方式中存在作业效率低下及操作人员劳动强度大的问题,为了提高铣刨机智能化和自动化水平,也为了能为今后路面铣刨机和行走作业机械无人驾驶技术提供技术支撑,本文提出了将机器视觉技术运用到铣刨机的作业导航这一课题。本文设计了铣刨机视觉导航系统的系统结构和视觉导航算法,以及道路图像处理的相关方法。其中视觉导航算法主要解决由图像信息获取三维世界信息以及导航参数的提取问题。而探讨图像处理是为了寻找适合道路图像处理的方法以便能提取准确的导航参数。在导航算法方面,采用增加合适约束的办法使得可以用反透视理论解决二维图像信息到三维空间信息的映射。在图像处理方面,为了能够找到合适的道路图像处理方法,文中对比了各种图像处理方法的处理效果,并采用先二值化后滤波的图像处理流程,目的是为了减小滤波的计算量以提高处理的实时性。最后针对视觉导航铣刨机对象复杂,作业环境存在不确定因素、对象本身存在非线性和大时滞的特点,采用模糊控制的办法实现视觉导航铣刨机对导航基准线的跟踪。文中设计了视觉导航的模糊控制器,并在MATLAB环境下对控制器性能进行了仿真分析。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题提出的背景及意义  9-10
  1.2 国内外视觉导航技术的发展与现状  10-12
    1.2.1 国外视觉导航的发展  10-11
    1.2.2 国内视觉导航的发展  11-12
    1.2.3 当前视觉导航技术的难点  12
  1.3 课题的提出  12-13
  1.4 本课题研究的主要内容  13-15
第二章摄像机模型及其标定试验  15-27
  2.1 摄像机模型  15-19
    2.1.1 摄相机坐标系、图像坐标系、世界坐标系  15-17
    2.1.2 摄像机线性模型  17-19
    2.1.3 摄像机非线性模型  19
  2.2 摄像机标定  19-22
    2.2.1 摄像机标定综述  19-20
    2.2.2 两步法标定摄像机  20-22
  2.3 角点检测  22-25
  2.4 摄像机标定试验  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章铣刨机视觉导航系统结构及导航算法分析  27-37
  3.1 视觉导航概述  27-28
  3.2 基于视觉的铣刨机作业导航原理  28-29
  3.3 视觉导航系统结构  29-31
  3.4 视觉导航算法分析  31-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章道路图像处理及导航基准线提取  37-59
  4.1 引言  37
  4.2 道路图像的增强处理  37-42
  4.3 道路图像的二值化  42-48
  4.4 道路图像的滤波处理  48-53
  4.5 导航基准线提取  53-57
  4.6 本章小结  57-59
第五章视觉导航铣刨机的跟踪控制  59-74
  5.1 视觉导航铣刨机转向系统  59-60
  5.2 跟踪控制概述  60
  5.3 两轮差速转向铣刨机简化运动学模型  60-63
  5.4 视觉导航模糊控制器的设计  63-72
    5.4.1 模糊控制简介  63
    5.4.2 模糊控制基本原理  63-65
    5.4.3 视觉导航模糊控制器的设计过程  65-72
  5.5 模糊控制器的仿真分析  72-73
  5.6 本章小结  73-74
第六章结论及展望  74-76
  6.1 结论  74
  6.2 问题及展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80

基于视觉的铣刨机作业导航系统的研究

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