基于图像处理的AGV视觉导航研究

论文摘要

AGV(Automatic Guided Vehicle),即无人驾驶的自动导引车,能够装载货物在车间内沿指定的路径进行搬运。AGV是现代化物流和车间作业重要的自动化设备。随着技术的发展,AGV导航方式也从多元方面进行发展,模糊理论、神经网络等智能技术与其结合,产生了诸多成果,视觉导航方式就是其中的一种新型的导航方式,因为其具有路径铺设简单易维护,可以识别多种路标,柔韧性好等优点,所以是目前国内外研究的一个热点。本文为基于图像处理的视觉导航AGV的研究,对摄像机采集的数字图像进行处理,经过对比研究,从而确定了针对视觉导航更有利的图像预处理方法;然后利用图像的形态学知识,对路径图像进行边缘检测,进而确定了路径中心线的位置,并在中心线位置整合出一条直线作为最终的路径;然后设计了由位置偏差量与角度偏差量为输入的双输入单输出模糊控制,通过输出一个电压值来驱动两轮电机差速调节,调整速度和方向为满足需要的值。本文设计的模糊控制器通过了Matlab中Simulink环境下的仿真测试,能够在较小的误差下稳定的跟踪圆形路径。根据实验室的实验器材,搭建了实验平台,在平台上对文中的算法进行了大量的实验,实验验证了算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外AGV 的应用发展概况
• 1.3 AGV 的分类
• 1.3.1 固定路径导引方式
• 1.3.2 自由路径导引方式
• 1.4 国内外视觉导航AGV 的研究近况
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 AGV 运动学分析和数学模型的建立
• 2.1 运动学分析
• 2.2 数学模型的建立
• 2.3 本章小结
• 第3章 导航图像的处理技术
• 3.1 数字图像的采集与输出
• 3.1.1 视频获取的实现
• 3.1.2 数据显示的实现
• 3.2 数字图像的预处理
• 3.2.1 彩色图变灰色图
• 3.2.2 图像增强
• 3.2.3 灰度图的二值化
• 3.2.4 路径边界的提取
• 3.3 本章小结
• 第4章 导航图像的特征识别与标识
• 4.1 摄像头成像模型
• 4.2 摄像头逆透视映射
• 4.3 路径位置偏差和角度偏差的测量算法
• 4.3.1 路径中心线的确定算法
• 4.3.2 位置偏差与角度偏差的测量算法
• 4.4 本章小结
• 第5章 AGV 模糊控制器的设计
• 5.1 模糊控制理论概述
• 5.1.1 模糊控制理论的发展
• 5.1.2 模糊控制的优点
• 5.1.3 模糊控制器的组成和工作原理
• 5.2 模糊控制器的设计
• 5.2.1 模糊化过程
• 5.2.2 模糊规则的制定
• 5.2.3 清晰化过程
• 5.3 模糊控制器的仿真测试与分析
• 5.3.1 仿真工具的选择
• 5.3.2 模糊控制器性能仿真分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 实验和结果分析
• 6.1 实验平台概述
• 6.2 导航测试实验
• 6.3 误差分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢