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集控式足球机器人视觉系统研究与实现的中期报告

一、选题意义及研究内容

1.1选题意义

随着全球技术的不断进步和机器人技术的发展，机器人越来越受到人们的关注和青睐，目前已经广泛应用于工业、军事、医疗等领域。而足球机器人，则是一个涉及机械、电子、计算机等综合技术的集成系统，足球机器人的智能化程度是衡量机器人技术发展水平的重要标志之一。

足球机器人视觉系统是足球机器人中比较核心的一个组成部分，它不仅可实现对足球的实时跟踪和定位，还可以提取足球机器人周围环境信息，为机器人的下一步决策提供依据，因此，足球机器人视觉系统在机器人足球比赛中发挥着重要作用。

1.2研究内容

本次研究旨在设计和实现一种高效的集控式足球机器人视觉系统，主要研究内容包括：

（1）设计并实现足球机器人视觉系统的硬件平台和软件平台；

（2）实现足球机器人视觉系统的实时跟踪和定位；

（3）提高足球机器人视觉系统的鲁棒性和准确性；

（4）针对足球机器人比赛场景，优化视觉系统的参数和算法。

二、研究方法

2.1系统设计

本系统采用单目相机+ARM+DSP的硬件平台设计，并通过OpenGL编程实现对足球机器人的三维图像显示。为了提高系统的实时性和精度，同时减轻算法的运算压力，本系统采用分布式视觉处理的方式，即将图像处理部分的任务分布在ARM和DSP两个处理器上进行并行处理。

2.2视觉算法设计

本系统主要采用了基于颜色识别和形态学处理的足球目标检测方法。首先，通过颜色空间变换，将RGB图像转换为HSV图像，然后采用二值化算法来提取足球目标的轮廓，并通过形态学处理来消除阴影和噪声的干扰，最后利用轮廓匹配算法实现对足球目标的跟踪和定位。

2.3系统测试

为了验证系统的可行性和有效性，我们进行了大量的实验和测试。实验结果表明，本系统能够准确地检测和定位足球目标，同时具有较高的鲁棒性和实时性，能够满足足球机器人比赛中的要求。

三、成果与展望

3.1研究成果

本次研究设计和实现了一种高效的集控式足球机器人视觉系统，完整地实现了足球机器人的实时跟踪和定位。同时，本研究采用了分布式视觉处理的方式，提高了系统的效率和精度，为机器人足球比赛中的决策提供了更为准确和及时的信息。

3.2研究展望

本次研究针对足球机器人视觉系统的鲁棒性和准确性进行了优化，但是在一些复杂情况下，如多机器人互动竞技等，视觉系统的性能仍有待提高。因此，今后的研究方向可以致力于进一步提升系统的泛化能力和应对能力，优化算法的稳定性和鲁棒性，从而更好地满足机器人足球比赛的应用需求。