基于机器人的运动控制和目标跟踪方法研究

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1、山东大学硕士学位论文基于机器人的运动控制和目标跟踪方法研究姓名：王璐申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：常发亮20090520山东大学硕士学位论文摘要运动目标检测与跟踪是计算机视觉的核心课题之一，它融合了图像处理、模式识别、人工智能、自动控制等相关领域的研究成果，在视频监控、机器人导航、视频传输、视频检索、医学图像分析、气象分析等许多领域有着广泛的应用，因此本课题具有重要的理论意义和广阔的实用价值。同时，随着机器人技术的发展，机器人能代替人类做更多的事情，那些人类无法到达的高温高危地段都可以让机器人代替人类的活动。为

2、了让机器人的活动更加及时准确，为机器人装上眼睛是十分必要的，于是便出现机器视觉与机器人技术的结合，出现了自主移动的机器人。本文的研究平台就是AS．R自主移动机器人，主要的研究内容是基于机器人的目标跟踪。本文的主要工作有：(1)描述AS．R机器人的系统结构，对系统的各个模块进行了描述，详细讲解了他们工作原理。并且指出了各个模块所封装的接口函数，以及这些接口的应用方法。(2)然后研究了均值漂移跟踪算法，针对均值漂移算法在目标跟踪过程中没有考虑目标实际的宏观运动，在严重干扰情况下容易跟踪失败的问题，提出了结合目标位置预测的改进的均值漂移算

3、法。算法对跟踪过程中的干扰进行检测，根据目标所受干扰的强弱，采用不同的比例因子将Kalman滤波预测结果与均值漂移算法得到的跟踪结果进行线性组合，改进算法有效利用了目标的空间位置信息，提高了跟踪的可靠性。(3)在VC6．0的基础上，对AS．R机器人进行软件开发，利用云台摄像机采集图像到系统内存，进行目标检测及跟踪，将图像上物体的像素级位移转化为机器人使动轮的运动，从而达到跟踪的目的。运用了两种基于视觉的目标跟踪，一种是基于物体颜色的目标跟踪，这种跟踪是把单色物体的颜色信息作为跟踪的依据，对被跟踪物体的要求较高。另～种是基于均值漂移的

4、目标跟踪，这种跟踪算法适用性较为广泛，对跟踪丢失的处理效果较好。此外，在跟踪的同时，利用平台上的传感器模块，让机器人进行蔽障等活山东大学硕士学位论文动，使机器人始终与障碍物和被跟踪物体保持一定的距离，从而保证了跟踪的安全性。跟踪结果表明，本文采用的跟踪方法可以较好的实现跟踪任务。关键词：目标跟踪：机器人；机器视觉；均值漂移II山东大学硕士学位论文ABSTRACTThedetectionandtrackingofthemovingobjectsisoneofthemostimportantbranchesinthecomputervi

5、sion，whichcombinesadvancedtechnologiesandresearchachievementsinimageprocessing，patternrecognition，artificialintelligence，automaticcontrolandotherrelativefields．Ithasbroadlyappliedinvideosurveillance，robotsnavigation，videotransmission，videoretrieval，medicalimageanalysis

6、，Meteorologicalanalysisandotherfields，sothissubjecthasimportanttheoreticalsignificanceandwidepracticalvalue．Atthesametime，withthedevelopmentofrobottechnology,humanbeingisgoingtobereplacedbyrobotinmoreandmoresections，andthosehighdangerandtlightempretureplacewherehumanbe

7、ingscallnotgettoisabletobeadventured．Inordertomakeroboticactivityespeciallytimely，itisverynecessarytoassembleaneyefortherobot．Withtheunionbetweenrobottechnologyandmachinevision，theauto-movingrobotappeared．ThemainplatformofthisissueistheAS-Rrobotwhichhavetheatuo-movinga

8、bility,andit’scontentmainlyisowingtorobotictargettracking．Themainofthisissuemainlycontantsthefollowingclauses：1．Ithas