ROS移动机器人跟踪系统的设计与实现

《ROS移动机器人跟踪系统的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201522182341密级专业硕士学位论文ROS移动机器人跟踪系统的设计与实现作者姓名：王继玉导师姓名：姚利娜教授专业学位名称：控制工程培养院系：电气工程学院完成时间：2018年9月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterDesignandImplementationofROSMobileRobotTrackingSystemByJiyuWangSupervisor:Prof.LinaYaoControlEngineeringSch

2、oolofElectricalEngineeringSeptember,2018学位论文原创性声明：，是本人在导师的指导下本人郑重声明所呈交的学位论文，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集。。体，均已在文中以明确方式标明本声明的法律责任由本人承担学位论文作者：日期必扮年丨么月／日学位论文使用授权声明。本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学根据郑州大学有关保留、使用学位

3、论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时一，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：五日期：年丨Ｚ月／曰摘要随着机器人和人工智能技术的快速发展，服务机器人也得到迅速发展，人们对服务机器人的需求日益增加，而目标跟踪功能是服务机器人领

4、域研究的重要内容。机器人操作系统（RobotOperatingSystem，ROS）具有分布式的开源软件架构，能将机器人的底层硬件进行抽象，提高代码的开发效率，受到众多学者和开发者的关注与研究。本文使用ROS系统设计的移动机器人目标跟踪和人脸跟踪功能，能够自动调节跟踪速度，保持安全的跟踪距离。本文搭建了移动机器人的硬件平台，配置了适用于ROS系统的Kinect2.0视觉传感器和无线网卡Intel7260ACHMW的驱动系统，以及Kobuki的软件系统。在下位机搭建了Ubuntu14.04和ROSindigo操作系统，并在系统中建立了自动

5、连接的wifi，设置了.bashrc文件的环境变量，便于移动机器人的开发和测试。论文的主要内容为：1.在ROS框架下设计了MeanShift跟踪节点、Camshift跟踪节点和Kalman跟踪节点，详细阐述了三种跟踪节点的设计过程，并通过实验分析了每种跟踪节点的优缺点。2.针对移动机器人目标跟踪实时性差的问题，设计实时目标跟踪节点，根据目标的先验信息，利用Kalman滤波预测目标位置，Camshift算法在预测信息的基础上搜索目标，提高了系统的处理速度，缩短了目标搜索时间，满足系统的实时性要求。针对目标跟踪完全遮挡问题，建立跟踪的状态方

6、程和观测方程，设计遮挡跟踪节点，根据遮挡前目标的状态信息，对目标进行预测跟踪。遮挡结束后，重新锁定目标，自动切换回实时跟踪模式。实验结果验证了跟踪系统的实时性和鲁棒性。3.人脸跟踪节点使用人脸检测节点、亚像素级角点检测节点和光流跟踪节点设计的功能，实现了移动机器人的人脸跟踪。功能块中的人脸检测节点，能够准确地检测出图像中的人脸。针对人脸检测节点的跟踪滞后问题和图像显示延迟问题，改变跟踪策略，跟踪人脸区域的特征点。设计了角点检测节点，提取人脸区域的特征点，再使用光流跟踪节点，追踪这些特征点，实现了移动机器人人脸的实时跟踪。针对人脸跟踪节点

7、计算复杂度较高和目标跟踪容易受到颜色干扰的问题，设计了颜色干扰目标跟踪节点，解决了一定条件下移动机器I人人脸跟踪的实时性问题和颜色干扰问题，满足了人脸跟踪的实时性要求，提高了系统的跟踪效率。针对人脸跟踪的遮挡问题，设计了人脸遮挡跟踪节点，解决了人脸跟踪过程中的遮挡问题，提高了跟踪系统的鲁棒性，更好地实现了移动机器人的人脸跟踪功能。关键词：ROS机器人操作系统移动机器人目标跟踪人脸跟踪IIAbstractWiththerapiddevelopmentofrobotandartificialintelligencetechnology,se

8、rvicerobotshavealsobeendevelopedrapidly,people’sdemandforservicerobotsisincreasing.Thetrackingfunctioni