文档介绍：江南大学
硕士学位论文
基于全景视觉的移动机器人视觉系统研究
姓名:刘光宇
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:刘国栋
20090501
緇,瑆ⅥⅣ..瑆—.,,.瑆,,.琲,,,,瑃瑀瓸甌瑃:.痵..琻瓵猟,瓵瑂琩,琒
签名:朗进关于论文使用授权的说明独创性声明取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别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,也不包含本人为获论文,并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。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得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定:江南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和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位保密的学位论文在解密后也遵守此规定。导师签名:期:签名:日
,是机器人感知外部环境的主要“感觉器官”。机器人要想正常的完成行驶、跟踪、寻迹以及躲避障碍物等工作,视觉系统就必须具有较高的准确性和实效性。由此可见视觉处理技术是移动机器人研究中最为关键的技术之一。机器人视觉可以定义为以下描述的过程:机器人利用视觉传感器获取外部环境的视觉信息话闶泳跣畔⒌男问绞且恍┨厥獾耐枷瘛浚ü扑慊泳跫案髦滞枷翊理方ザ酝枷裥畔⒔写怼⒎治龊徒馐停玫接泄鼗肪车拿枋觯⑽;魅说奶囟行为和指定任务提供有用的数据信息或指令的复杂过程⋯。机器人视觉系统按其发展历程可分为:按规定流程对图像进行处理并输出结果的第一代机器人视觉系统;由一台计算机,一个图像输入设备和结果输出硬件构成的第二代机器人视觉系统;以采用高速图像处理芯片,,能模拟人的高层视觉功能为目标的第三代机器人视觉系统。随着计算机的普及和相关软件的不断更新升级,机器人视觉技术在生产监控、导航、军事目标识别、反恐、远程医疗和玩具娱乐等领域所发挥的作用愈为重要。近些年来国内外在积极推进各方面的研究并取得了一定的成果,如用以代替人类从事危险、有害和恶劣环境下工作的排爆、排雷机器人,如图所示;把人从肮脏、繁重的劳动中解放出来的生产监测视觉系统、采摘机器人等。相信随着计算机计算能力的进一步增强,以厦图像处理硬件和阆窕目焖俜⒄梗泳趸魅讼低潮亟ǔ就更辉煌的未来。图军用机嚣人
.ň笆泳跫际醺攀ň笆泳醯母拍视觉传感器较其他方式的传感器具有信息量大、信息完整等优点。这使得通过视觉传感器准确获取信息成为智能机器人的主要发展方向之一。近年来,随着科学技术的迅速发展,视频设备及计算机硬件运行速度得到了极大的提高,使得由于图像采集及处理的硬件设备运行速度低对机器人视觉产生的影响变小。然而仅仅解决传感器运行速度的问题是不足以全面提高机器人视觉系统的工作效率的。这是因为:传统的局部视觉摄像机尽管成像形变较小、使用方便,但观察范围有限,只能观测到摄像机前方几十度视场内的目标,在场地复杂环境下能够提供的信息较少,不利于优化决策。因此就需要附加一套随动系统以锁定目标,但这增加了整个系统的体积、重量及成本,导致跟踪效能下降,并且存在着跟踪目标易丢失的问题。与传统视觉环境感知系统视场较小不同,全景视觉系统指成像大于半球视场‘×的球面成像,全景视觉系统利用单视点双曲面反射镜通过上竦ピ一次成像大于半球视场‘。淮位袢≌龀【暗哪勘晷畔ⅲ辉傩枰N9獾跟踪系统附加一套随动系统,因此具有十分重要的应用前景。全景视觉技术是新兴的技术,随着大规模罅谐上窦际鹾屯枷癫⑿写理技术的飞速发展,全景视觉环境感知与目标探测系统将在移动机器人定位导航、机载导弹对运动目标检测和跟踪、舰船空间目标探测与跟踪、外部空间探测及视频监控、视频会议、远程教育等民用领域具有广泛的应用前景。当然全景视觉系统也存在其缺点,主要是比成像图像扭曲:全方位视觉图像在成像时有扭曲现象,不符合人的观察习惯,需要进行转换或制作特殊的全向反射镜限制形变,才能生成符合人观察习惯的图像内容。图像细节损失:这包括两大方面:一是图像中容纳了更多的信息,必然导致图像部分细节信息的丢失。二是在转换成适合人类理解的全景和透视图时,也会丢失部分的图像信息。所以全方位图像应用到实际工程中时,需要提供较高的分辨率。成像密度不均匀:空间中的信息在全方位设备上成像时,其成像密度存在着很大的差别。如双曲面全方位设备中,当双曲面离心率为保占渲锌拷路浇半的信息在全方位图像中仅占画面信息的。在其他曲率的双曲面镜头中,