基于全景视觉的移动机器人视觉系统研究

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1、江南大学硕士学位论文基于全景视觉的移动机器人视觉系统研究姓名：刘光宇申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：刘国栋20090501摘要机器人是自动执行指定工作的机器装置。它可以根据周围的环境信息，自主的完成某些特定的任务，从而将人类从危险或繁杂的工作中解脱出来。移动机器人要想感知外部环境，最主要的工具便是视觉传感器。但是传统的视觉摄像系统存在视角的限制，往往不能满足要求。本论文研究一种全景视觉的摄像装置，它由摄像机和全向反射镜组成，能够一次成像机器人周围360。的环境信息，从而为机器人的自主定位

2、和导航工作奠定良好的基础。本文主要研究了基于全景机器人视觉系统的硬件设计与软件开发方面的内容，并对相关内容进行了实验，验证了方法的有效性。硬件方面，本文主要研究全景视觉系统的成像原理，介绍单视点反射镜对成像效果的影响，比较四种不同形状的全向反射镜的成像特点，并确定使用双曲面镜制作全向反射镜。在此基础上，引入了水平和垂直等比镜面的概念，并将等比、等高镜面组合成为全向反射镜，有效地限制了全景视觉系统的成像畸变。软件方面，首先介绍全景视觉系统的软件处理流程，研究摄像机标定、图像采集等内容。并基于全景视觉图片讨论采用

3、图像平滑和图像锐化的图像预处理过程。其次，研究彩色图像处理的基本方法。介绍色彩空间的组成，比较几种色彩空间的区别，改进由RGB到yW色彩空间的转换公式；研究彩色图像分割的基本方法，并使用基于咒肜色彩空间的多阈值法完成对图像的色彩分割。接着，识别分割图像的特征区域，并采用二值化形态学方法去除微小干扰，计算得到特征区域的特征点坐标。最后，研究基于点和线的定位方法。提出一种降{k毳Hough变换运算量的线检测改进算法。对点定位和线定位的优缺点进行对比，确定了使用三角定位法实现机器人的自主定位。文章结尾对全景视觉系统

4、的应用前景和发展方向进行展望。关键词：全景视觉，图像处理，机器人，彩色图像分割，特征提取，自主定位AbstractRobotsareautomaticallydesignatedworkmachineequipment．Inaccordancewitllthesurroundingenvironmentinformation，itmaycompletesomespecifictasks．皿1iswillpeoplefromdangerorcomplexworkfreed．删lemobilerobottoper

5、ceivetheexternalenvironment，themaintoolisvisualsensor．Butthevisualangleoftraditionalcamerasystemhaverestriction,oilendoesnotmeettherequirements．TKspaperintroducesakindofomni．directionalvisiondevicethatllsescameraandthemirrorimageofeffectiveenvironmentaround

6、arobot，whichCanprovideinformationoftherobot’s360。space．Itfoundthebasesofself-localizationandnavigation．Tmspapermainlystudiesthedesignofhardwareandsoftwaredevelopmentbasedontheomni—directionalvisionsystemofrobot．，nleexperimentalresultsverifiedtheeffecfivenes

7、softhemethod．Hardware，thispaperstudiestheprincipleofomni-directionalvisionsystem，introducestheinfluenceofsingleviewpoint,comparestheeffectsoffourdifferentshapesofthereflector．Anddeterminetheimagingfeaturestomakefulluseofthehypoidmirrormirror．Onthisbasis，wed

8、esignanornni—directionalvisionsystem，whichmadeupofanisomerichorizontalmirrorandanisomericverticalmirror,whicheriectivelylimitingomni—directionalvisionimagesdiscrepancy．Software，firstintroducedtheom．ni-