文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
基于机器人视觉的运动目标检测及跟踪算法研究
姓名:高卓
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:孟浩
20070101
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草们游闭哈尔滨工程大学学位论文原创性声明一肌刁汤本人郑重声明: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。年字签者日,●●
第滦髀课题研究目的及意义图像是人类获取信息最主要的来源,在许多场合里图像比其它形式表达的信息要更丰富和真切。同样,图像被认为是机器人最主要的感知能力。视觉为机器人提供了丰富的外界信息,在不需要传感器以及物体无任何接触的情况下,就可以达到对环境和目标的识别,因此机器入视觉是机器人智能化的一个主要研究方向,对它进行研究具有重大意义。机器人视觉系统是指通过机器人视觉产品赐枷裆闳∽爸茫謈街把图像抓取到,然后将该图像传送至处理单元,通过数字化处理,根据像素分布和亮度、颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别,进而根据判别的结果来控制机器人的动作。在其他相关技术中,机器人视觉包括图像数字化、图像操作和图像分析,通常使用计算机来完成,它是一门覆盖图像处理和计算机视觉的专业。机器人视觉的任务是应用视觉信息来控制机器人相对于目标物或一个目标特征集的姿态,从而进行目标跟踪或目标抓取。它利用机器视觉原理,从直接得到的图像信息中,进行图像处理,给出反馈信息,构成机器人的位置闭环控制。视觉系统是一个复杂的感观系统,它包含大量的信息,要从中抽取有用的信息,需要复杂的算法、耗费大量的运算时间;并且视觉通常是通过摄像头来实现的,在图像过程中会受到多种因素的影响缟阆窕木ǘ取光照强度、传输噪声等沟檬泳跣畔⒅胁豢杀苊獾拇性肷黾恿送枷处理的难度。由于机器人本身又是一个非线性、强耦合的复杂系统,所以实现机器人视觉伺服控制的难度很大,是机器人学中一个十分具有挑战性的课题。机器人视觉系统应用于很多方面,如用于海洋石油开采,海底勘查的水下机器人;用于医疗外科手术及研究的医用机器人;帮助人类了解宇宙的空间机器人;’完成特殊任务的工业机器人等。虽然我相比还有一定差距,但机器人视觉系统的研制工作也取得哈尔滨工程大学硕士学位论文
国内外发展现状我国视觉机器人应用主要有以下目的:代替人类从事危险、有害和恶劣环境、超净环境下的工作;把人从肮脏、繁重的劳动中解放出来;提高劳动生产率,改善产品质量,快速响应市场要求,加强在国际市场的竞争能力。总而言之,研究机器人视觉是为工业中的制造业提供更多有利于提高产品质量和提高生产效率的支持。本课题以十五“こ獭苯ㄉ柘钅俊爸悄芤贫魅丝刂葡低场蔽;础,在安装在移动摇摆平台上的五自由度机械手的手爪上加装一阆裢罚构成一基于视觉的多自由度机器人控制系统。以此为研究平台,展开对运动目标的检测与跟踪的算法研究,该技术的研究在空间对接、太空服务等领域有广泛的应用前景。机器人视觉是随着上世纪年代末计算机与电子技术的快速发展而出现的。把视觉信息用于机械手定位的研究可以追溯甏笔背鱿至艘恍┦用性的视觉系统,应用于集成电路生产、精密电子产品装配、饮料罐装场合的检验等。到了年代后期,出现了专门的图像处理硬件,人们开始系统地研究机器人视觉控制系统。到了年代,随着计算机计算能力的增强和价格下降,以及图像处理硬件和阆窕目焖俜⒄梗魅耸泳跸低澄酥诙嘌芯咳嗽投身于其中。年代后期到现在,视觉控制技术从结构形式、图像处理方法、控制策略上都有了长足的进步。但是,机器人视觉、计算机视觉和图像处理不是同义的。它们其中之一都不是任何其他两个的子集。计算机视觉是计算机科学的一个分支,而机器视觉是系统工程一个特殊领域。机器人视觉没有说明一定要使用计算机,但是在获取高速处理速度上经常会使用特殊的图像处理硬件,这个速度是普通计算机不能达到的。基于视觉的机器人跟踪乃至捕捉运动目标是智能机器人的一个前沿应用课题,在工业、航天和娱乐等领域有良好的应用前景,也是涉及多学科,交叉性很强的研究方向。了一定的成果。哈尔滨工程大学硕士学位论文
机器人视觉系统按其发展可分为三代:第一代机器人视觉的功能一般是按规定流程对图像进行处理并输出结果。这种系统一般由普通数字电路搭成,只能用于一些简单的,比如平板材料的缺陷检测的操作。第二代机器人视觉系统一般由一台计算机,一个图像输入设备和结果输出硬件构成。视觉信息在机内以串行方式流动,有一定学习能