基于單目視覺移動機(jī)器人的避障研究.pdf

1、目前，計算機(jī)視覺技術(shù)正處于飛速發(fā)展的階段，使用該技術(shù)可以對獲取的視頻圖像信息進(jìn)行相關(guān)的算法處理，從而實現(xiàn)測距、目標(biāo)匹配和幾何建模等功能。相比于雙目視覺技術(shù)，在應(yīng)用于移動機(jī)器人的避障研究時，單目視覺技術(shù)可以更好地完成移動機(jī)器人避障過程中的視覺處理任務(wù)，且算法處理速度較快，提高了系統(tǒng)的實時性。因此，本論文采用單目視覺技術(shù)進(jìn)行移動機(jī)器人障礙物檢測和避障決策研究。
　　研究過程中，單攝像機(jī)獲取周圍環(huán)境信息之后，需要對視頻圖像中的障礙物進(jìn)行

2、檢測，針對該處理任務(wù)，本文提出了一種基于幀間差分法和金字塔LK光流法相結(jié)合的障礙物檢測算法。相比于幀間差分法，該算法可以檢測到運(yùn)動速度較快的障礙物；相比于傳統(tǒng)的金字塔LK光流法，該算法的計算區(qū)域較小，計算量較低，因而提高了算法處理的速度，能夠更好的滿足移動機(jī)器人避障系統(tǒng)對實時性的要求。
　　完成障礙物的檢測之后，需進(jìn)行移動機(jī)器人的避障決策，避免移動機(jī)器人與障礙物的碰撞。本論文通過分析移動機(jī)器人的運(yùn)動模型，最終采用VFH避障算法進(jìn)行

3、避障決策。該算法根據(jù)各柵格存在障礙物的概率和當(dāng)前時刻移動機(jī)器人與障礙物之間的距離來控制移動機(jī)器人下一時刻的運(yùn)動方向：當(dāng)前方出現(xiàn)障礙物且距離小于設(shè)定的閾值時，移動機(jī)器人根據(jù)當(dāng)前障礙物所在位置進(jìn)行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)運(yùn)動；當(dāng)前方出現(xiàn)障礙物而此時移動機(jī)器人與障礙物的距離大于設(shè)定的閾值時，移動機(jī)器人直行；當(dāng)運(yùn)動前方無障礙物時，移動機(jī)器人直行。
　　為了驗證本文所做理論研究和算法設(shè)計的有效性和合理性，本課題組搭建了移動機(jī)器人的視覺避障平臺：拆除NI起

4、步包上的超聲波傳感器并在正前方安裝單個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)AXIS206，實現(xiàn)LabVIEW和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸；使用華碩路由器RT-G32實現(xiàn)計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、NI起步包的無線網(wǎng)絡(luò)通信；在NI平臺上完成網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和路由器的電源供應(yīng)。使用LabVIEW語言編寫移動機(jī)器人整個的避障系統(tǒng)，其中包括視覺采集、障礙物檢測和避障決策等算法，并在視覺平臺進(jìn)行實驗。實驗結(jié)果表明，本文提出的算法避障準(zhǔn)確，且較為迅速，滿足了系統(tǒng)實時性的要求，具有較強(qiáng)的實用價值