文档介绍：摘要根据周围环境信息,检测障碍物是移动机器人导航技术研究的一个重要内容。本文研究的是未知环境中移动机器人基于视觉的障碍物检测。主要的研究内容包括:图像自适应分割、立体视觉标定、立体视觉障碍物检测三个部分。图像自适应分割部分分析了颜色的色彩系统,研究了各类图像分割的方法,然后提出了当机器人行进路面颜色基本一致时,采用自适应分割的方法可初步划分出可疑障碍物区域。立体视觉标定部分是立体视觉障碍物检测研究的前提。该部分简单介绍了摄像机模型、各坐标系之间的关系:同时由于实验过程中,我们采用的立体视觉系统是通过控制摄像头和云台的旋转,构成类似于双摄像机平行放置的系统,因此我们提出了一种直接利用投影直线相交的原理对立体视觉摄像机系统进行标定的方法。该方法简单,计算量较传统标定方法明显减少。立体视觉障碍物检测部分提出直接选取待判断区域的对角线作为研究对象,通过空间点三维重建获得图像中点的三维信息,然后根据其高度值判断是否为障碍物区域。通过对以上内容的研究可知:如果对图像中的每个像素都应用立体视觉的方法来检测障碍物,则计算非常复杂,而单独应用自适应分割的方法又无法识别一些伪障碍物区域,因此,本文提出了一种基于自适应图像分割和立体视觉方法相结合的障碍物检测算法。首先实时提取机器入行进参考路面的平均色度值,对图像进行自适应分割,初步划分出可疑障碍区域;然后选取可疑障碍区域对角线上的点,运用立体视觉的方法进一步提取出可靠的障碍区域。同时,本文找到并且理论证明了两摄像机平行放置时,左右图像中区域对角线的对应关系。在此基础上进行图像的匹配搜索,减少了搜索区域。最后,通过实验验证了上述方法的正确性和可行性。本文摄像机标定部分采用喑蹋贫魅苏习锛觳庀低呈窃赩境下开发的,实验结果表明该系统能适应光照条件变化,快速可靠地检测出移动机器人行进前方的障碍物。关键词自适应分割,标定,立体视觉,障碍物检测
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作者签名:塑导师签名:二趣丕碰日期:皿年互月望日日期:兰卫让月翌日作者签名:盘堡关于学位论文使用授权说明原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特另吐加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文;学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。明。
第一章绪论课题的研究意义自主移动的机器人在未知环境中导航的一项基本功能是对周围环境信息进行理解,快速识别和检测出障碍物,确定移动机器人的可行区域,然后做出相应的避障决策,控制执行机构完成各种运动操作,·实现导航功能,并保证移动机器人处于最佳的运动状态。随着机器人技术的发展,它们的工作环境也从单纯的室内环境变成了今天的各种环境,包括天空、地下、地面等。其中地面作为人类大部分活动的场所,地面移动机器人的研究是最广泛的。由于机器人所处环境是多变的、不可预测的,且机器人所要完成的任务也越来越复杂,因此如何在未知环境下检测出障碍物并对障碍物实现实时避障是移动机器人技术关键中的关键。根据统计,人类接受的信息以上是来自视觉“’,人类视觉为人类提供了关于周围环境最详细可靠的信息。近年来,视觉传感器在移动机器人导航,障碍物识别中豹应用越来越受人们重视,一方面由于计算机图像处理能力和计算机相应技术的发展,加之视觉系统具有信号探测范围宽、目标信息完整、获得环境信息的速度快等优势“;另一方面由于激光雷达和超声的原理都是通过主动发射脉冲和接受反射脉冲来测距的,多个机器人一起工作时相互之间可能产生干扰,同讨它们对一些吸收性或者透明性强的障碍物无法很好的识别啪。在移动机器人导航避障的实际应用过程中,为了达到一定的实时性我们不需要像人类视觉一样来区分不同的外界事物,简单的避障功能只需要能分辨可行区域和障碍物区域,能得到障碍物的一些深度及位置信息,以及根据得到的障碍物信息采取相应的避障措施即可。因此,视觉导航技术成为移动机器人的关键技术之一。它的主要功能包括对各种道路场景进行识别和理解、障碍物的快速识别和检测,从而确定移动机器人的可行区域。本论文的研究目的就是设计一种基于移动机器人视觉信息的障碍物检测系统,能利用摄像机所拍摄的图像信息划分出机器人行进道路上的可行区域和障碍物区域,并得到障碍物的位置信息,提供给机器人导航的避障控制系统。课题