基于全景视觉的机器人目标识别与跟踪-控制理论与控制工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 基于全景视觉的机器人目标识别与跟踪 硕士研究生 ：李 朋 指 导 教 师 ：朱齐丹 教授 学 位 级 别 ：工学硕士 学科、专业 ：控制理论与控制工程 所 在 单 位 ：自动化学院 论文提交日期 ：2013 年 12 月 论文答辩日期 ：2014 年 3 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Professional Degree of Master Robot Target Recognition and Tracking based on Panoramic Vision Candidate: Li Peng Supervisor: Prof. Zhu Qidan Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Control Theory and Control Engineering Date of Submission: December.2013 Date of Oral Examination: March.2014 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工 程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 基于全景视觉的机器人目标识别与跟踪 摘 要 对于人类来说眼睛是主要的器官，人们对环境中大量信息的获取都是通过眼睛的观 察。从上世纪开始，机器视觉逐步被人们所认知，其定义如下：使用机械设备来替代人 眼用于测距和判别，从摄像机采集得到的图像中，对环境中的目标进行进一步处理，是 智能系统研究范畴里一个重要的研究领域。传统的相机镜头只能观察到一定角度范围内 的环境，而全景视觉则可以观察到四周全部的环境景象，具有观察视角广阔，装置简单 等优点，所以广泛的应用于智能系统领域中。 本文主要针对机器人和机器视觉领域内的目标识别与跟踪方面进行了全面深入的 学习、研究。以全景视觉装置为基础，总结提出了搭载有全景成像系统的移动机器人目 标识别和目标跟踪等关键性问题的解决方法，设计了一套目标识别与跟踪系统软件，并 且应用在搭载有全景成像系统的机器人上，设计实验加以验证。 论文首先从特征匹配的角度出发，阐述利用特征匹配方法实现目标识别的过程。针 对以往的利用 SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法用作目标识别实时性不高的缺 点，总结提出了以颜色兴趣区域为基础的 SIFT 目标识别算法。其中详细阐述了 RGB(Red Green Blue)和 HSI(Hue Saturation Intensity)颜色空间模型，提出了一种在 HSI 颜色空间 模型下的双阈值自适应阈值分割法，使用这种颜色阈值分割算法先对图像进行预识别， 然后再使用 SIFT 算法进行特征匹配，识别出目标位置，使实时性，稳定性都得到提高。 对于目标跟踪的方面，首先阐述了压缩感知理论的基础知识，然后介绍了使用压缩感知 理论作为基础进行目标跟踪的算法流程，再结合搭载全景视觉装置的移动机器人进行了 目标跟踪的实验。并且对机器人的控制系统进行了分析，结合机器人自身携带的多种传 感器，设计了对机器人的运动控制算法。并且在 REVV-B32 移动机器人上使用全景视觉 装置进行了目标识别、跟踪的实验。 通过实验验证，本文提出的目标识别与跟踪算