图像处理技术在机器人视觉系统中的运用.ppt

目录 机器人视觉系统的概念与应用 基于图像处理的机器人视觉系统 机器人视觉系统研究概况 1. 机器人视觉系统是什么？ 一.机器人视觉系统的概念与应用 机器人视觉系统是：机器人通过其感知工作环境中信息或者其感兴趣信息，并记录这些信息作为决策依据，对之进行分析的系统。机器人视觉系统目前在机器人系统中的主要应用有：提供描述场景的数据、控制所需的目标位置方位或运动等数据，常见的视觉系统如视觉搜索定位系统，视觉跟踪系统等。 机器人视觉系统的一般组成结构 一.机器人视觉系统的概念与应用 2. 机器人视觉系统的应用 一.机器人视觉系统的概念与应用 用视觉进行产品检验,代替人的目检 辅助机器人完成分类、搬运和装配任务 为移动机器人进行导航 3. 基于图像处理的机器人视觉系统与其他方法的比较 一.机器人视觉系统的概念与应用 我们以机器人测距为例，来比较不同方法： 微波雷达测距:性能相对稳定但成本高，而且空间的覆盖面积有限,彼此之间有可能会产生一些电磁干扰。 一.机器人视觉系统的概念与应用 2.激光雷达测距:测量的精度比较高、量程较长、测量时间短；但是激光雷达的耗能大、造价高、容易伤害人的眼睛。 一.机器人视觉系统的概念与应用 3.超声波测距:原理简单且成本低,但是超声波传输速度易受到天气的影响,致使得到的距离信息有很大差异性。 一.机器人视觉系统的概念与应用 4.基于图像处理的视觉测距:通过图像处理算法及摄像机模型,计算目标物体与机器人的距离信息。这种方法具有噪声低、尺寸小、功耗小、质量轻、动态范围大等优越特性。 3. 基于图像处理的机器人视觉系统与其他方法的比较 一.机器人视觉系统的概念与应用 从上面我们不难看出，在机器人视觉系统的某些运用中，基于图像处理的方法具有明显的优势。 1. 机器人视觉系统构成与工作原理 二.基于图像处理的机器人视觉系统 机器人视觉系统从功能上主要包括数字图像的获取、图像的预处理、特征提取和图像识别几部分。 2. 涉及到的图像处理关键技术 二.基于图像处理的机器人视觉系统 图像分割 图像识别 运动目标检测与追踪 二.基于图像处理的机器人视觉系统 图像分割 1、基于阈值的分割算法 迭代式阈值法，双峰阈值法，直方图阈值法，自适应阈值法等 2、基于边缘的分割算法 常见的边缘检测算子有：Robert算子，Laplacian算子，Sobel算子，Canny算子等。 3、基于区域的分割算法 该方法对噪声具有一定的抗干扰能力，但是区域特性的选取比较困难 二.基于图像处理的机器人视觉系统 B. 图像识别 1.基于目标几何模型(即CAD模型)的方法 2.基于目标的实际外观效果的方法:诸如直方图法,特征空间法等 3.基于局部特征不变量的方法:在描述图像局部区域和处理外来噪音方面有着优良特性 二.基于图像处理的机器人视觉系统 C.运动目标检测与追踪 一类是采用双目立体视觉技术，例如美国研究的机遇号与勇气号这两个火星探测车,对障碍物的检测主要是基于立体视觉的方法； 二.基于图像处理的机器人视觉系统 C.运动目标检测与追踪 另一类方法是采用单目视觉系统采集图像，再根据一定算法进行运动目标检测，运动目标检测算法有很多,主要包括了背景差分法、帧间差分法和光流法等。； 1.光流法 2.背景差分法 3.帧间差分法 1. 机器人视觉系统的研究现状 三.机器人视觉系统研究概况 A.国外现状与著名研究机构 目前，美国、日本等国家在机器人视觉领域的研究处于领先地位。美国麻省理工学院的Margritt实现了基于路标的移动机器人定位。日本学者S.Murakami等研究的弧焊机器人焊缝跟踪控制系统，采用了视觉传感器并用神经网络进行图像处理以获得焊缝的形状数据，进行焊缝跟踪。Nagata和Konishi将机器人视觉伺服技术和遗传算法相结合，实现对机器人的控制。瑞士的Alain Codourey对微机器人的视觉进行了研究。澳大利亚Western大学研制了Australia’s Telerobot机器人，它是一个具有视觉系统的六自由度工业机器人，通过不断更新的图像进行操作。 三.机器人视觉系统研究概况 A.国外现状与著名研究机构 上图分别为麻省理工学院的猎豹机器人和日本安川电机公司开发的弧焊机器人，均采用了先进的机器人视觉系统设计技术以及图像处理技术。 1. 机器人视觉系统的研究现状 三.机器人视觉系统研究概况 B. 国内现状与著名研究机构 国内很多高校在机器人视觉领域也进行了大量研究。华中科技大学彭刚利用机器视觉和超声测距对运动的目标进行跟踪和抓取。北京航空航天大学孟偲利用手眼视觉系统的测量与定位，判断是否可抓持目标物体。东南大学席文明在焊接中引入了一种视觉引导的机器人。华中理工大学刘延林通过基