基于V3图像处理板的机器人目标跟踪算法研究-控制理论与控制工程专业论文.docx

哈尔滨’L稗大学硕士学位论文摘 哈尔滨’L稗大学硕士学位论文 摘 要 机器人的诞生无疑是20世纪人类科学技术的重大成就。机器人视觉技 术是80年代发展起来的新兴技术。近年来，已成为高技术邻域罩一个重要的 研究课题。 机器人视觉系统的一个重要特点是数据量大且要求处理速度快，特别是 用于目标定位与跟踪的自主移动机器人视觉系统，对计算机运行速度的要求 要更高。因此，处理速度就成为机器人视觉系统急待解决的一个瓶颈问题。 基于DSP高速数据处理能力的V3图像处理板，能够快速完成视频信号数字化 和视频信号处理，因此，可以满足自主移动机器人视觉系统实时定位与跟踪 的要求。 本文对自主移动机器人的各种目标跟踪算法进行了较深入的研究。以透 视成像模型为基础，提出了用物理方法来提取摄像机内部参数；从图像处理 角度出发，针对机器人目标定位与跟踪的特殊性，提出了几种行之有效的图 像平滑、锐化、边缘提取以及边界跟踪的方法；同时，为了完成目标的识别， 介绍了目标特征参数的提取方法；在目标图像匹配上，提出了两种快速有效 的目标匹配算法；基于目标深度信息恢复原理，提出两种目标特征点三维坐 标恢复的方法，同时完成了目标运动参数估计和目标的跟踪与预报，并最后 给出了实验结果。 在以智能移动机器人平台GAIA一2为丌发工具，对移动机器人目标跟踪 算法进行了实验与分析后，提出了一种适用于基于V3图像处理板的机器人目 标定位与跟踪算法。此算法针对单摄像机机器人视觉系统目标定位与跟踪的 特点，基于特征颜色为目标特征，辅以形状判别算法和目标边缘检测，通过 获取目标物体在图像中的位置特征点坐标，来完成对目标物体的定位与跟踪。 实验结果表明，此种方法快速、有效，能够很好的完成自主移动机器人视觉 系统目标定位与跟踪的任务。 关键词：机器人视觉系统；目标定位与跟踪；V3图像处理板 哈尔滨工程大学硕十学位论文Abstract 哈尔滨工程大学硕十学位论文 Abstract The birth of the robot IS undoubtedly a great achievement of human science and technology ofthe 20th century．The vision technology ofthe robot is the new technology developed in the eighties and has almady become an important subject for research in high—tech neighborhood in recent years． One important characteristic of the robot vision system is a large amount of data and the fast processing speed．Especially the vision system of autonomous mobile robot used in object localization and follow requires much higher operation speed of the computer．So the processing speed of the computer has become a bottle-neck problem that the robot vision system need to resolve urgently,One of the methods to solve this problem is to design a type of new computer system structure that is suitable for the video signal processing of robot vision．V3 image processing board based on DSP data processing ability at a high speed is exactly a new-type hi曲performance device designed for meeting this kind ofrequest．It Can complete rapidly video si孕1al digitalization and processing． So it Can meet the request of localization and tracking in real time for the vision system ofautonomous mobile