基于单目视觉的轮式移动机器人目标测距及跟踪研究

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1、学校代码：１０２８６分类号：ＴＰ２４２密级．：公开ＵＤＣ：拍０学号：＾：－＇ｊ＇．。’－：乃＾．％可！：ｒ’，ｃ１：間調，攒表馬嗦Ｉ工程硕±学位论文基于单目视觉的轮式移动机器人目标测距及跟踪研究（学位论文形式：应用研究）研究生姓名：肖大伟导师姓名：墨军勇教授申请学位类别工程硕±学位授予单位东南大学工程领域名称控制工程论文答辩日期２０１６年０５月１１曰研究方向控制巧论及应用学位授予日期答辩委员会主席陈勇教巧评阅人谈英姿副巧巧李涛副教授２０１６年０５月１０日乘兩大

2、硕壬学位论文基于单目视觉的轮式移动机器人目标测距及跟踪研究专业名称：控制工程研究生姓名：肖大伟导师姓名：餐军勇教授ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＭＯＮＯＣＵＬＡＲＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＡＮＤＴＡＲＧＥＴＴＲＡＣＫＩＮＧＯＦＷＨＥＥＬＥＤＭＯＢＩＬＥＲＯＢＯＴＢＡＳＥＤＯＮＭＯＮＯＣＵＬＡＲＶＩＳＩＯＮＡＴｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＢＹＤａｗｅｉＸｉａｏＳ

3、ｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙ：Ｐｒｏｆ．ＪｕｎｏｎＺｈａｉｙｇＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃ）打ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａ１１２０１６ｙ，东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：１日期；中东南大学学

4、位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名；矜导师緣名；日期：如心ｔ木辱奏摘要随着我国科技水平的不断提高，轮式移动机器人在工业、农业、服务业、国防和宇宙探索等领域得到广泛应用，对人类社会的生产及生活产生了积极的影响。由于环境的复杂性及任务的多样一

5、－性，轮式移动机器人应用的自主化Ｒ型轮式移、智能化有待进步研究。论文针对ＭＴ动机器人研巧了基于单目视觉的目标测距及跟踪问题，主要内容如下：－１ＴＲ型ｅｎ针对Ｍ轮式移动机器人目标跟踪任务中目标识别问题，研究了基于ＯＣＶ的目标识（）ｐ别方法，。利用目标的形状特征给出基于轮廓的边缘检测法来获取候选目标。再结合目标颜色特征提出基于颜色的阔值分割法，交叉匹配得出目标所在图像中的位置。实验结果表明该方法能较好地识别出目标。一２ＭＴ－Ｒ考虑型轮式移动机器人目标跟踪任务中实时测距的需求，提出种新的基于单目视觉（）的轮式移动机器人目标测距方法，。该方法将测距目标从平面物

6、体推广到立体物体克服了特征匹配Ｗ及摄像机光轴倾斜对单目测距造成的误差，，。首先建立小孔平面成像模型得到世界坐标系与像一素坐标系的对应关系，对坐，，。然后标变换矩阵中出现奇异的情况引入面积这特性来求解给出一－了种特定矩阵奇异情况下目标距离与像素面积的关系。最后，在ＭＴＲ型轮式移动机器人上进行实验，结果表明该方法综合误差率均在化７％Ｗ内，能够满足轮式移动机器人单目视觉测距实时性和可靠性的要求。３）研究了基于点镇定的轮式移动机器人视觉伺服控制问题。首先，建立轮式移动机器人运动（学模型及虚拟跟踪目标，结合单目测距获得的目标位姿差来没计控制器，并运用Ｌｙａｐｕ

7、ｎｏｖ稳定性ａｅ，理论及Ｌ沾ｌｌ不变原理对闭环系统进行稳定性分析。然后针对控制器中线速度受到偏差角影响一Ｌ的问题，设计种改进的控制器，结合ｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论及ＬａＳ扯ｅ不变原理证明闭环系统的稳定性，通过。最后数值仿真及实体实验验证了改进后的控制器能使得机器人快速、有效地跟踪上目标。关键词：轮式移动机器人Ｉ目标识别，单目测距，目标跟踪ＩＡｂｓｔｒａｃｔｍｗｈｅｍｏｂＵｅ－Ｗｉｔｈｔｈｅｉｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆ化ｉｅｎｃｅａｎｄｔ