写字机器人感知与推理方法研究

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1、分类号：____________密级：____________UDC：____________编号：____________工学博士学位论文写字机器人感知与推理方法研究博士研究生：杜同春指导教师：王科俊教授学科、专业：模式识别与智能系统哈尔滨工程大学2016年4月万方数据万方数据分类号：_______________密级：_______________UDC：_______________编号：_______________工学博士学位论文写字机器人感知与推理方法研究博士研究生：杜同春指导教师：王科俊教授学位级别：工学博士学科、专业：模式识别与智

2、能系统所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年4月论文答辩日期：2016年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex：U.D.C：ADissertationfortheDegreeofD.EngWritingRobotPerceptionandReasoningAlgorithmResearchCandidate：DuTongchunSupervisor：Prof.WangKejunAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：PatternRe

3、cognitionandIntelligentSystemDateofSubmission：Apr,2016DateofOralExamination：Jun,2016University：HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据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

4、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、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

5、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：年月日年月日万方数据万方数据写字机器人感知与推理方法研究摘要作为人工智能技术的重要载体，机器人扮演了越来越重要的角色。而智能写字机器人对于辅助人类书写、提高书写速度与质量具有重要意义，也是对多种人工智能技术的创新性与集成性应用。从让写字机器人具备学习和思考能力两方面分析，智能写字机器人存在普遍及其独特的研究难点，例如，用于帮助写字机器人获取写字场景知识的多目标分割算法及部分遮挡目标识别算法研究、用于训练写

6、字机器人学习写字相关动作的增强学习算法研究、用于实现写字机器人常识推理的知识表示与推理方法研究、用于实现写字机器人处理异常的异常检测与常识推理方法研究，以及如何将上述多种人工智能技术集成到写字机器人上等。本文重点研究写字机器人的视觉知识获取、动作学习、常识推理与异常处理算法，目的是实现写字机器人主动地学习关于环境及其自身的知识、智能地探索环境和操作目标、利用所获取的知识与推理逻辑更好地理解任务与环境、以及处理执行任务时遇到的异常，使写字机器人更加智能和具有柔性。首先，写字机器人应该获得较全面的关于写字场景的视觉知识，才能实现合理的目标操作、任务规

7、划及常识推理。鉴于深度数据对于感知环境和操作目标有独到的作用，本文以Kinect为传感器在获取深度图像的基础上，重点研究了深度图像滤波、深度图像分割、目标尺寸数据的自动获取方法，以及部分遮挡目标的自动识别方法。深度图像滤波是利用深度图像获取视觉知识的前提，本文针对由结构光和环境造成的深度图像中存在过多噪声的问题，提出了一种基于像素滤波与加权移动平均滤波的组合滤波算法，在大量对比实验的基础上得到组合滤波算法的最优参数和组合方式，通过比较双边滤波算法及引导滤波算法的结果，表明本文提出的组合滤波算法对去除深度图像噪声点及抑制噪声斑点闪烁效果更好。在深度

8、图像滤波的基础上，为帮助写字机器人获取写字场景中目标的信息，提出了一种基于深度值梯度特征与K均值聚类的深度图像多目标分割方法，该方法提取