高压带电机器人视觉跟踪

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1、摘要本论文结合国家电力总公司的重点基金项目“高压带电作业机器人的研制”，对其视觉跟踪问题展开了深入研究。1．在仔细研究机器人三维视觉信息获取方法的基础上，本论文采用单目视觉的方法，避免了多摄像机的匹配问题，提高了系统的稳定性和识别速度，采用摄像机安装在手上的结构，可以防止图象特征被遮盖。2．使用微软提供的VideoForWindows(VFW)函数库，开发基于Windows的视频捕获和图象处理(分割、增强、边缘检测等)应用程序，提高了整个系统的通用性。3．基于Lucas—Kanade方法提出了用金字塔结构，逐层迭代求解光流的算法。使

2、算法在图像位移比较大时，也能很好的做出估计。用计算功能强大的Matlab语言进行了光流的计算。4．为保证系统的实时性，跟踪计算的时间必须尽可能的短，因此，先用简单的卡尔曼滤波器，在前面计算出的光流的基础上进行图像点的位置预测，然后用扩展的卡尔曼方法估计目标物体的运动参数。本论文针对高压带电机器人的实际情况，开发了用Vc++6．0在Windows98环境下视频图像采集和处理的程序，并研究了通过计算光流和利用卡尔曼滤波器进行参数估计的方法，为高压带电作业机器人的研制奠定了坚实的理论基础。关键词：机器人高压带电作业机器人单目视觉光流卡尔曼

3、滤波器ABSTRACTOnthebasisoftheproject_‘‘Researchonrobotformaintenanceofhighvoltagepowerline”，thisdissertationmainlyfocusesonvisualtracingofrobotformaintenanceofhighvoltagepowerline．1．Bythinkingoverthemethodsofobtainingthe3Dvisioninformationofrobot．thewayofMonocularImageiSa

4、doptedtoavoidtheproblemofmatchingofmulti-camera，toquickenthespeedofdiscernandtoenhancethestabilityofthesystem．A“eye—hand’’structureisintroducedtopreventsomecharacteristictobeenveloped．2．ByusingVideoForWindows(VFW)functionlibraryprovidedbyMicrosoftCompany,theprogramonvi

5、deocapturingandimageprocessingisdevelopedbasedonWindows98whichcanapplytovariedimagecardsupportedbyVFW：increasesgeneralityofthesystem．3．ByaccordingastheLucas—Kanademethodandconsultingpyramidstructure，ahierarchicaliteratedalgorithmtocalculateopticalflowispresented．Thisal

6、gorithmCanworkwell．4．Inordertoguaranteerealtimedemandofthesystem，thespeedofcomputingandtracingmustbefast，So，firstly,asimplekalmanfilterisadoptedtoestimatethelocationofamovingpointatnextinstantOnimageplaneonthecalculatedopticalflOW,secondly,theextendedkalmanfilterisintr

7、oducedtoestimatethemotionparametersoftheobject．Inthisdissertation．inallusiontothepracticalsituation，theschemeaboutparameterestimationbyopticalflowcomputationandprocessingofkalmanfilterispresented；TheprogramforvideocapturingandimageprocessingundertheWindows98operationsy

8、stemisdevelopedthroughVC++6．0．Theabovestudylaythefoundationoffollowingresearchonrobotformaintenanceofhighvoltagepower