RoboCup中型組機(jī)器人視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、本文以第三代全自主機(jī)器人為研究對象,在了解近年來Robocup比賽規(guī)則及開展情況的前提下,結(jié)合研制需要,設(shè)計(jì)和制造了一套由全向反射鏡、圖像采集設(shè)備和視覺處理軟件組成的折反射式全向視覺系統(tǒng),基本上實(shí)現(xiàn)了整個比賽場地圖像的實(shí)時采集與動態(tài)存儲,場地多目標(biāo)的顏色分割和識別,動態(tài)目標(biāo)的實(shí)時跟蹤和機(jī)器人的特征點(diǎn)定位,從而為決策層和執(zhí)行層提供了場地和目標(biāo)信息。 全向視覺系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和精度取決于二次成像過程中反射鏡的特性,因此,針對比賽場地的

2、特點(diǎn)和圖像處理的要求,本文根據(jù)水平和垂直方向的成像原理,分析并得到了反射鏡面特性曲線和水平、垂直方向畸變關(guān)于像素距離和實(shí)際距離之間的二階微分關(guān)系。由此,從控制反射鏡視場角出發(fā),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了易于加工的常規(guī)雙曲面反射鏡；再從控制畸變出發(fā),又設(shè)計(jì)加工了組合反射鏡面。 在圖像攝取方面,彩色信息具有非常豐富的視覺特性,但目前攝像機(jī)常用的彩色空間模型各顏色分量光照相關(guān)性較大,易產(chǎn)生干擾,因此要對原始的圖像信息作預(yù)處理,先將目標(biāo)識別轉(zhuǎn)至YUV

3、空間進(jìn)行,再結(jié)合直方圖去噪,經(jīng)預(yù)處理的圖像信噪比效果有大幅改善。 針對比賽場地中識別球、球門和標(biāo)準(zhǔn)參照物的顏色特征,研究了關(guān)于彩色圖像多閾值分割的算法。所編制的相關(guān)軟件功能達(dá)到了預(yù)期的識別目的； 全向視覺系統(tǒng)的圖像處理效率是機(jī)器人決策和控制的關(guān)鍵。實(shí)時性不僅與攝像機(jī)和視頻卡的采集頻率有關(guān),還在很大程度上取決于圖像處理的算法。本著“空間換取時間”的原則,本文建立了顏色空間轉(zhuǎn)換庫和目標(biāo)顏色分析庫,并將繁復(fù)的浮點(diǎn)運(yùn)算和迭代改為