小型地面移动机器人视觉图像处理的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）小型地面移动机器人视觉图像处理研究硕士研究生：尹玉京导师：莫宏伟教授学位级别：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2012年10月论文答辩日期：2012年11月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng（MasterofEngineering）AnResearchonVisualImageProcessingofLittleGroundMobileRobotCand

2、idate:YinYujingSupervisor:Prof.,MoHongweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ControlEngineeringDateofSubmission:Oct.2012DateofOralExamination:Nov.2012University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方

3、法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印

4、、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日小型地面移动机器人视觉图像处理研究摘要随着计算机技术、机器视觉以及图像处理算法的不断发展，人们对带有视觉系统的移动机器人的研究越来越深入。本文研究了户外非结构化环境中移动机器人视觉图像处理的相关问题。

5、通过对视觉图像预处理算法、特征提取及分类的研究，以期提高移动机器人对户外复杂环境的感知和识别能力。通过对图像预处理的深入研究，本文引入了模糊度因子来评价经过处理后的图像质量。比较和分析了直方图均衡化和规定化的效果以及几种平滑滤波方法处理后的图像效果，对比实验结果显示采用直方图均衡化调节对比度以及结合中值滤波和高斯滤波去除图像噪声得到的图像具有较低的模糊度。为了能较好地描述一幅图像，本文结合颜色、纹理和形状三个特征来描述一幅图像，采用了颜色矩法、灰度共生矩阵法和Hu不变矩法分别提取颜色、纹理和形状特征，并验证了它们对图像的旋转以及尺度变化

6、的敏感性。实验结果显示，颜色矩法、灰度共生矩阵法以及Hu不变矩法对图像旋转及尺度变化都具有良好的不变性。针对户外常见环境，采集了草地、道路、沙地、树干和岩石这五种地形（障碍物），并对其进行颜色、纹理和形状特征提取。为了提高分类的正确率，并降低处理时间，本文对原始特征进行了定性和定量的统计分析，定义了可分性因子，用于度量在特定维度特征下五种地形（障碍物）间的可分性。去除可分性因子小的特征，实现了特征的选择与降维处理。通过对降维后的特征进行分类实验，分类正确率和实时性都有所提高。最后实现了地形（障碍物）分类系统的软件设计，并在旅行家Ⅱ号机器

7、人实验平台上进行了实验验证。实验表明该系统软件功能正常，对地形区域的分类效果良好。关键词：移动机器人；图像预处理；特征提取与降维；可分性因子；地形分类小型地面移动机器人视觉图像处理研究ABSTRACTDeeperresearchmenthasbeenmadeonmobilerobotwithvisualsystemalongwiththecontinuedevelopmentofcomputertechnology,machinevisualandimageprocessingalgorithm.Thispaperhasmaderese

8、archmentontheproblemsrelatedtothevisualimageprocessingofthemobilerobotwhichworksintheoutdoorunstructure