基于单目视觉的港口agv自主导航关键技术研究

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1、学校编码10390分类号TP242.6学号201211802005密级硕士学位论文基于单目视觉的港口AGV自主导航关键技术研宄指导教师：陈宁副教授作者姓名：赵黎明串请学位级别：硕士学科专业：机械设计及理论研究方向：论文提交曰期：2015年4月7日论文答辩日期：2015年5月30日位授予单位：集美大学位授予日期：2015年6月答辩委员会主席：李钟慎教授论文评阅人：学术诚信声明兹呈交的学位论文，是本人在导师指导-K独立进行的究1；11：及取得的研宄成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含

2、其他个人或集体已经发表或撰写过的研宂成果。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。声明人（签名）：银一’时间：6v1^>保护知识产权声明本人完全了解集美大学有关保留、使用学位论文的规记，即:学校衧权保留送交论文的U印件禾丨I磁盘，允1^1•-论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。M意集美大学可以用不同方式在小同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。作者（签名)：輩吻导师（签名h^硕士学位论文基于单目视觉的港口AGV自主导航关键技术研究ResearchonK

3、eyTechnologyofAutonomousNavigationforthePortAGVBasedonMonocularVision学科门类：工学作者姓名：赵黎明指导教师：陈宁副教授专业名称：机械设计及理论研究方向：学位授予单位：集美大学论文答辩日期：2015年5月30日基于单目视觉的港口AGV自主导航关键技术研究摘要我国港口集装箱吞吐总量已经连续十年位居全球第一，然而这却给传统的港口运输模式带来空前压力，国外在20世纪90年代开始将AGV系统应用于港口水平运输，从而大幅度提高了港口集装箱的

4、运转效率，但目前应用于港口AGV的导引系统都是基于固定路径的模式，这种方式简单可靠，但灵活性较差，智能化程度不高。近年来，随着图像处理技术和计算机技术的发展，基于视觉导航技术受到广泛关注，本课题基于NI的StarterKIT移动小车搭建了单目视觉系统，利用单目视觉技术解决了港口AGV的自主定位、路径规划和避障等问题，对港口AGV完全自主导航的实现进行了探索性研究。主要工作如下：(1)港口AGV单目视觉里程计定位系统设计。利用摄像机获取的连续图像信息推算港口AGV的位姿变化，主要针对SIFT特征点提

5、取和匹配进行了改进，提出了一种实时性和准确性都较好的单目视觉里程计算法，进而能够实时准确获取AGV的位姿。(2)港口AGV的全局路径规划。根据港口环境结构化程度较高的特点，考虑了AGV运行时能量消耗和安全性，对A*算法的评价函数进行了改进，设计了一种适合港口环境的全局路径规划算法。(3)港口AGV的局部路径规划。以单目视觉系统实时获取的道路平面为样本，基于道路平面的颜色特征提出了一种自适应图像分割的障碍物检测算法，利用单目几何定位技术确定障碍物的位置，根据子目标和障碍物的位置选择通往目的地的最佳航

6、向角。(4)硬件设计和导航系统软件编程。搭建了港口AGV实验平台，利用D-link-DIR617无线路由器搭建局域网，实现了AGV、IP摄像机和上位机的无线通信，采用LabVIEW和MATLAB混合编程设计了港口AGV自主导航和远程控制软件。(5)在搭建的模拟港口环境内完成了港口AGV实验车的远程控制和自主导航实验。在远程控制模式下，根据IP摄像机获取的实时道路信息，通过LabVIEW发布的共享变量对AGV进行远程控制。在自主导航模式下，港口AGV实验车完成了自主定位、路径规划和避障实验，实验结果

7、表明基于单目视觉系统的自主导航算法具有较好的鲁棒性。关键字：港口AGV；自主导航；单目视觉里程计；路径规划；动态避障IIResearchonKeyTechnologyofAutonomousNavigationforthePortAGVBasedonMonocularVisionAbstractTheportcontainerthroughputofChinahasbeenrankedfirstintheworldforthelasttenyears.However,itbringsunprece

8、dentedpressuretothetraditionalmodeofporttransportation.OverseasportshaveappliedAGVSystemsince1990s,whichgreatlyimprovesthetransportationefficiencyoftheport.Basedonfixedpathmode,guidancesystemappliedintheportAGVatpresentissimpleandreliable,butw