机器人图像传感技术的研究

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1、分类号密级UDC学位论文机器人图像传感技术的研究作者姓名：李指导教师：陈副教授东北大学工程图学教学与研究中心申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：机械电子工程论文提交日期：2008年2月论文答辩日期：2008年2月学位授予日期：2008年3月答辩委员会主席：黄英评阅人：范功伟肖平阳东北大学2008年1月ADissertationinMechanicalElectronEngeneeringResearchonRobotimagesensortechnologybyLiZhengxiangSupervisor:ProfessorChenShupingNortheasternU

2、niversityJanuary20-iv-独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。（如

3、作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年□一年□一年半□两年□学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期-iv-东北大学硕士学位论文摘要摘要机器人从20世纪60年代诞生到现在已经有半个世纪，在此阶段，伴随着其高速发展，应用也越来越广泛，几乎渗透到所有的领域。应该看到，无论是世界上第一台工业机器人“尤尼梅特”，还是代表当今机器人研究最高技术水平的“ASIMO”，正是有了各种各样的传感器作用，机器人才能获得周围的环境信息，从而做出高度智能化的反馈动作。因此对传感器的研究是智能机器人学研究的基础和重点技术之一，也是机器

4、人实现自主运动控制的第一步。人类感知客观世界有70%以上的信息使用视觉获取的，所以对于机器人而言，“眼睛”同样是一种重要的感知设备。伴随着CCD和CMOS图像传感器件的产生和发展，机器人能够获取三维景物的二维图像，并通过视觉处理算法对一幅或者多幅图像进行处理、比较、分析和理解，得到有关景物的符号描述，从而为特定的任务提供有用的信息以引导机器人的动作。机器人中的图像传感器正如人的眼睛一样，是机器人感知局部环境的重要“器官”；这种传感器方式具有信息号探测范围宽，获取信号量丰富等优点，使得通过视觉传感器能准确获取信息成为智能机器人领域的一个研究重点。本文正是以机器人图像传感技术为研究出发

5、点，根据需要搭建三个试验平台实现了移动机器人的完全自主导航和空中机器人所拍摄的图像中目标信息的提取。其中第一个试验采用线阵CCD传感器，用模拟方式来捕捉处理图形信号，第二个试验采用基于面阵CMOS图像感应芯片的集成传感器，先对输出的PAL制式视频信号进行分离解码后将其做数字量化处理，再对模数转换结果进行比较，分析得到所需要的信息。第三个试验是通过图像采集卡对视频图像信号进行转化，将其转化为数字图像后用PC对单帧图像进行处理，找出图像中的目标连通区域，并报告出这些连通区域的准确数目和方位。试验中采用的图像信息处理载体分别基于单片机和PC,其中前两种基于简单且适应性强的单片机应用系统，

6、由于其运算能力比较低，故只适合处理数据量较少的图像信息，采用的是基于底层的信息处理方式；最后一个试验中利用USB2.0接口的图像采集卡将图像数据送入PC,利用PC强大的运算能力在Windows操作系统上在VC++6.0集成开发环境中利用图像采集卡的SDK编写了视频图像的处理程序，实现对目标信息的获取，是基于系统层次的信息处理。经过努力，三个试验都取得了成功，试验装置都能根据图像信息的处理结果，识别出目标标示并做出适当的反应，并获取了一些有价值的实验数据和使用经验，很好地达到了试验目的。关键词：机器人；图像采集；线阵CCD；CMOS图像传感器-iv-东北大学硕士学位论文Abstrac

7、tAbstractIthasbeenhalfacenturysincethebirthofrobotin1960s.Duringthisperiod,withitsrapiddevelopment,robothasbeenextensivelyusedandalmostpervadeseveryfield.Nomatterthe1stindustrialrobot–‘Unimate’intheworld,ortherepresentativeofhighestleve