基于全景视觉系统的机器人定位研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文俞飞摘要随着移动机器人的在各方面得到了广泛应用，比如足球比赛机器人、探测机器人等，移动机器人的视觉感知功能变得越来越重要，视觉信息是移动机器人实现自主避障、路径规划等的前提。然而普通的摄像机存在视野狭小、转动不灵活、难以精确确定内外参数等缺陷。从上世纪70年代开始，国外最先展开了折反射式全景视觉的研究。目前已经取得了一些成果，折反射式全景视觉技术开始在视频会议、监控、机器人全维视觉中得到了应用。然而，在对全景视觉图像处理与信息提取方面，仍然面临着很多困难。究其原因是因为这类全景图

2、像由于经过了折反射成像过程，图像信息损耗较大并且存在较大畸变。而且，由于工艺水平问题，曲面反射镜的表面不可能做到理想的平滑，从而使得对系统参数的糟确确定存在较大误差，从两对目标的精确定位变得困难。另外，国内外对全景立体视觉方面的研究还很少，处在起步的阶段。在上述研究背景下，本文基于全景视觉系统研究了机器人自定位和对目标的定位。首先，分析了全景立体视觉系统的结构及成像模型；然后分析了图像中对目标的检测识别方法；然后研究了基于单目全景视觉系统的机器人自定位；最后探讨了基于全景立体视觉系统的人工神经网络目标定位方

3、法。实景实验和仿真实验表明，本文研究的全景视觉系统的模型及方法效果令人满意，对实际应用有一定的价值。关键词：全景视觉；全景立体视觉；目标检测识别；定位；神经网络2中国科学技术大学硕士学位论文俞飞AbstractW弛thebroadapplicationofmobilerobots．suchasfootballgamerobot,exploringrobot,itsfunction’ofvisionbe4∞menloreandmoreimportanLtheinformationfromvisioniSthe

4、baseofthatthemobilerobotrealizesitsavoidancefTomobstacleandmuteplanning．Buttheordinarycanleraonlyhasnarrowview,anditiSnotconvenientton皿around,andit’snoteasytocalibrateitsparameters．Beginfromthe70soflastccntusy,foreigncountriesstartedtheresearchoftheomni-vi

5、sionsystembaseoncaladioptriccalneras．Nowadays，someachievementshavebeenobtained,thecatadioptricomni-visionsystemstartedtobeusedinvideocoRferenoe,monitoringandtherobot．Contrastingly,theimageprocessingofpanoramicpictureandtheinformationextractingarefacingmany

6、difficulties．确ereasonisthatthesepanoramicuTlagesexperiencedcatadinptricimagingprocess，thelossofimageinformationisbiggishandthereisbiggishdistortionintheimage．And,becauseofthetechniqueslevel，it'simpossibletomakethe吼Ⅱ鼬ofcurvedmJlTorsmoothideally,thereisbiggi

7、sh岛'rorwithinthecalibrationofsystemparameters，soitbecomesdifficulttolocatingthetargetaccurately．Otherwise，researchesofomni-stereovisioninsideandoutsideOurcountryarefew,andtheyarcinthestartingstage．Ontheaboveresearchbackground，thisdissertationresearchesthes

8、elf-locationandtarget-locationofrobotbasedonomnivision．First,thestructureandimagingmodelofomni-visionareanalyzed．Then,themethodoftargetdetectingandrecognizingfromimageareanalyzed．Then,theself-locationmethodba