基于单目视觉的巡检机器人道路导航技术

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1、基于单目视觉的巡检机器人道路导航技术摘要视觉导航技术是辅助驾驶技术的一部分，是一个比较热门的研究方向。本文主要是针对工业园区巡检机器人自主导航的技术进行研发，目的是研发一种单目视觉导航系统，能够辅助甚至代替园区巡检工人自主的在园区进行巡检。单目视觉导航系统的关键技术是摄像头的标定技术、特征线的提取和道路导航算法。其中提取的准确性、实时性，决定了导航系统是否具备工程应用性。首先，在摄像头标定技术中，分析了原有文献的标定方法，根据导航系统的实际导航环境，设计了一种新的摄像头标定算法。该算法是构建基于摄像头、巡检机器人和地面相互之

2、间的空间几何关系的数学映射模型，通过标定获取的数据与实际测绘获得的数据对比。算法的标定精度达到导航的要求。然后，对传统的图像处理算法进行分析，确立一种通过图像处理算法检测出道路特征线的方法。依据检测到的特征线，设计了一种特征线提取的算法，并通过实验验证，该算法能够提取道路特征线上的一系列的点，并把这些点拟合出与道路特征线十分相近的一条直线。在实验测试时，提取的道路特征线具有很好的准确性和稳定性。最后，对移动机器人的道路导航技术进行分析，根据车体与车道线的位置变化关系，设计一种依据提取的特征线相对于车体中轴线的角度和车体前方标

3、识点的距离参数进行道路导航的控制算法。在实际的导航实验中，该导航算法能够很好的控制巡检机器人，通过左转和右转的方式调整自身相对于车道线的姿态，沿着道路特征线移动。关键词：单目视觉，摄像头标定，道路导航，特征线中北大学学位论文MonocularVision-basedPatrolRobotRoadNavigationTechnologyAbstractVisualnavigationtechnologyisapartofdrivingassistancetechnology.Itisahotresearchdirection.

4、Thisarticlemainlyaimsattheresearchanddevelopmentofautonomousnavigationtechnologyofindustrialrobotsinindustrialparks.Thepurposeistodevelopamonocularvisualnavigationsystemthatcanassistorevenreplacetheparkinspectionworkerstoautonomouslyinspectthepark.Thekeytechnologie

5、softhemonocularvisualnavigationsystemarethecameracalibration,featurelineextractionandroadnavigationalgorithm.Whichextractionaccuracy,real-time,determineswhetherthenavigationsystemhasengineeringapplications.Firstly,inthecameracalibrationtechnology,thecalibrationmeth

6、odoftheoriginalliteratureisanalyzed.Accordingtotheactualnavigationenvironmentofthenavigationsystem,anewcameracalibrationalgorithmisdesigned.Thealgorithmistobuildamathematicalmappingmodelbasedonthespatialgeometryrelationshipbetweenthecamera,inspectionrobotandthegrou

7、nd.Thedataobtainedbycalibrationiscomparedwiththedataobtainedbyactualmapping.Thecalibrationaccuracyofthealgorithmmeetsthenavigationrequirements.Then,thetraditionalimageprocessingalgorithmsareanalyzedtoestablishamethodfordetectingroadfeaturelinesthroughimageprocessin

8、galgorithms.Basedonthedetectedcharacteristiclines,analgorithmforfeaturelineextractionisdesigned.Throughexperimentalverification,thealgorithmcanex