基于单目视觉的移动机器人室内定位与运动目标跟踪

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2、Ｉｎｍｍ±剧ｉｆｅｌｉｉ抽ｍＭｘｆｉ■ｉ壬鞠升辉ｌ＾ｔ＾ｉｆＪｉｉｄ李杨民教授天津理工大学研究生晓二０—年一月；採刮牲是明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导＞进行的研究：！：作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ柄巧和致谢么处外，论文中不包含巧他人己经发表或撰写过的硏究成巧，也不包含为获得义津理工大孝或一其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学化备丈作者签名斗签李口姻：ｉ月＞哥学化冷

3、丈敕权使巧按权书本学位论文作巧完全了解义津理工大孝有关保留、使用学位论文的规定。特授权义津理工大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有化关数据库进行检絮，并巧川賠印、缩印或巧描巧复制手段保存、汇编，供蒼阅和借阅。问意学校巧岡东乂部ｎ或机构送交论文的挺本和屯子文件。（保密的学位论文巧解密后适用本授权说明）学位冷丈作者签名：鞠：签可辞导巧签名牵口典］：玄。／＾年含月义円签李日期：办化年５月玄口分类号：TP242密级：天津理工大学研究生学位论文基于单目视觉的移动机器人室内定位与运动目标跟踪（申请

4、工程硕士学位）工程领域：机械工程作者姓名：鞠升辉指导教师：李杨民教授2016年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeIndoorlocalizationofmobilerobotandmovingobjecttrackingbasedonmonocularvisionByShenghuiJuSupervisorYangminLiJanuary2016摘要众所周知，利用双目摄像头可以方便地进行室内地图的构建，并进行移动机器人自身的定位，

5、但是，由于双目摄像机在进行这些工作之前，首先要进行图像的匹配，而图像匹配是非常耗时的一项工作，目前的计算机系统尚没有办法实现快速计算并进行实时性反馈。为了解决室内移动机器人的实时自定位问题，本文提出了采用单目摄像头对机器人进行室内定位的方法。文中首先分析了世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系以及计算机像素坐标系之间的坐标变换关系，这构成了摄像机进行标定的理论基础，接下来进行摄像机的标定，并分离出内参数矩阵，进而计算出下一步进行定位所必需的视野角等信息；然后，巧妙利用摄像机的小孔成像几何模型，并结合研究对象与摄像机感光平面之间的投影

6、关系，详细推导了地面坐标系同摄像机图像坐标系之间的坐标转换关系，并分析了摄像机图像坐标系与计算机像素坐标系之间的转换关系，以及与摄像机标定过程中坐标变换的异同点；最后，提出了采用基于图像处理的运动目标跟踪方法，该方法根据运动目标的历史轨迹点，拟合出一条运动曲线，并预测下一时刻运动目标的可能范围，并在该范围内进行搜索，这样就大大缩短了搜索时间，提高了图像处理的速度，可以初步实现实时性反馈。关键字：移动机器人，摄像机标定，坐标变换，单目摄像头，坐标定位，运动目标跟踪AbstractAsisknowntoall,thebinocular

7、cameracanbeeasilyusedtoconstructindoormapandlocalizethemobilerobot.However,imagematchinghastobeaccomplishedfirstofallbeforetheconstructionofindoormapandlocalizationofmobilerobot.Infact,theprocessofimagematchingistime-consuming.Thereisnowaytoachieverapidcalculationandr

8、eal-timefeedbackforcomputernowadays.Toaddresstheproblemofindoormobilerobotreal-timelocalization,thepaperpresentsmonocularcam