基于视觉的机器人环境感知系统研究

论文题目: 基于视觉的机器人环境感知系统研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 导航,制导与控制

作者: 孙承琦

导师: 孙毅刚

关键词: 机器人视觉,颜色识别,形状识别,边缘检测,变换,色码识别,单目定位

文献来源: 中国民用航空学院

发表年度: 2005

论文摘要: 人类对周围环境的感知有70％以上是通过视觉获得的，视觉也被认为是机器人感知环境的最主要手段，是机器人得以自主的先决条件。视觉部分的核心是目标识别。本文以自主机器人视觉为研究对象，把基于视觉的环境感知作为研究课题，目标是建立一个具有自主感知已知动态环境能力的机器人系统。本文主要研究了基于颜色特征的识别方法和基于形状特征的识别方法。通过对目标颜色阈值特征的提取和颜色配匹识别问题的研究，提出了一种基于颜色的实时多目标识别算法，提高了视觉系统的实时性，还在一定程度上增强了系统的鲁棒性。研究了得到物体轮廓的方法，在改进的Hough变换基础上，提出了识别简单形状的快速算法。实验证明本文的颜色与形状特征相结合的识别算法可以识别位于复杂背景之中的简单形状的单一颜色目标，并且可以满足机器人视觉实时性的要求。设计了自主机器人的视觉感知系统并应用于自动化航材库系统。将上述基于颜色特征和形状特征的识别算法，以及后续提出的利用色码进行目标识别的方法和基于单目摄像机的目标定位算法运用于该视觉系统，把视觉感知结果传递给控制决策系统，实现了机器人的视觉伺服控制，得到了良好效果。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 引言

1.2 机器人视觉概述

1.2.1 机器人视觉的发展历程

1.2.2 机器人视觉的分类

1.2.3 机器人视觉系统的组成

1.3 机器人视觉的国内外研究现状及应用

1.4 本论文需要解决的问题

1.5 本课题的研究背景和主要内容

第二章基于颜色特征的物体识别

2.1 颜色空间选择

2.2 颜色特征学习

2.2.1 特征学习

2.2.2 应用扩展

2.3 颜色匹配识别

2.3.1 基于颜色的像素聚类

2.3.2 颜色区域分割

2.3.3 颜色识别及实验结果

2.4 本章小节

第三章基于形状特征的物体识别

3.1 形状识别概述

3.2 边缘检测

3.2.1 边缘检测的数学基础

3.2.2 边缘检测的方法

3.3 目标边界提取

3.4 形状特征的描述

3.4.1 常用的形状特征描述方法

3.4.2 基于 Hough变换的形状描述

3.5 基于先验知识的形状识别

3.5.1 简单形状的目标识别

3.5.2 复杂形状的目标识别

3.6 对旋转、平移、缩放特征的分析

3.7 本章小节

第四章机器人视觉感知系统的实现

4.1 视觉感知系统硬件设计

4.1.1 自动化航材库系统组成

4.1.2 视觉系统组成

4.1.3 摄像机的选取

4.2 航材的识别

4.2.1 识别技术的选择

4.2.2 图像平滑

4.2.3 基于颜色与形状特征的识别

4.2.4 利用色码的识别

4.3 航材的定位

4.4 视觉感知系统软件设计综述

4.5 本章小节

第五章结论与展望

致谢

参考文献

在校期间研究成果及发表论文

发布时间: 2007-07-05

参考文献

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基于视觉的机器人环境感知系统研究

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