基于改进粒子群算法的护理机器人摄像机标定.pdf

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1、第31卷第1期计算机仿真2014年1月文章编号：l006—9348(2叭4)0l—042l—04基于改进粒子群算法的护理机器人摄像机标定李宝玺，马建伟，胡志刚(河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳471000)摘要：在护理机器人的研究中，摄像机标定是护理机器人伺服控制的前提和重要的步骤。建立包含摄像机内参数、外参数及畸变系数的非线性模型，在优化摄像机标定参数的过程中，设计了一种在Ps0算法的基础上融合蒙特卡罗算法非线性优化的MPs0(Modi6edPanicleSwamOptimimlionAl驴it}lm)，在精度、稳定性和全局搜索能力等方面与一般算法

2、有明显提高。对所求的初始参数进行非线性优化，得到最终的摄像机参数精确值。在Madab环境下进行仿真，实验结果表明与传统标定算法相比，非线性模型下的MPs0算法标定精度较高。根据摄像机标定结果，可实现护理机器人快速精准定位，并准确地进行视觉伺服控制。关键词：摄像机标定；非线性模型；改进粒子群算法；护理机器人中图分类号：TP242文献标识码：BCameraCalibrationforNursingRobotUsingModinedParticleSwamAlgorithmLIBao—xi，MAJian—wei，HUZhi—gang(CoUegeofElectm

3、nicalandInfo珊ationEn舀neering，HenanUniVersityofScienceandT色chnology，LuoyangHenan471000，China)ABSTRACT：C帅emc址ibrationisthepremiseandimportantstepofthenursingmboIservocontml．InIhepmcessofoptimizationofc锄eracalibmtionparameters，thispaperestablishedanonlinearmodeIincludeingt11ec枷eraint

4、e卜nalpammeters，theextemaJpar锄etersanddistonioncoemcients，anddesignedaModi矗edP叭icleSw蛐0ptimiza-cionAlgorichm(MPS0)fornorLIinearoptimizalion．BasedonPS0algorit}lmandmontecarloalgorithm，theaccura—cy，stabilityaIlddobalsearchabilityareobviouslyenhancedcomparedwitht}letmditionalcalibrati

5、onalgorithm．Nonlinearoptimizationwasc面edouttomeetthedesiresofinitiaJpar锄eters，aJldthefinalaccuratec砌erapar哪e·ferswereobtained．BasedontheMatIabsimulation，theexpe^mentalresulIshowsthatcalibmtionprecisionofthenonlinearmodeloftheMPS0a190rithmisbetterthantraditionalcalibrationalgo—thm．

6、Accordingtotheresults0fcameracalibration，servoingcontmlofnursingmboIvisualismoreaccurately，whichachievesf矗tandaccurateoden—fation．KEYWOIUDS：Cameracalibmtion；Non—linearmodel；Modmedpanicleswa册optimizationalgorithm；Nursingm·hot1引言随着科技的发展和人类社会老龄化趋势的日渐加剧，服务类机器人进人家庭环境的诉求愈加迫切。护理机机器人是一种半自

7、主或全自主工作的机器人，主要用来帮助老年人和残疾人更好地适应日常的工作和生活，部分补偿了他们弱化的机体功能。本文为使个人卫生护理机器人控制更精确，对摄像机标定进行了研究⋯。摄像机标定是指建立摄像机图像像素位置与场景点位基金项目：国家国际科技合作项目(2叭1DFAl0440—3)收稿日期：2013—09—12置之间的关系口’，其途径是根据摄像机模型，由已知特征点的图像坐标和世界坐标求解摄像机的模型参数，包括确定内部光学和几何特性的内参数，以及相机的位置和方向的外参数，并利用非线性优化算法进一步提高标定精度。其中，以张正友提出的标定方法为代表‘2o。利用最小二

8、乘法求解畸变参数。3～‘，再用非线性优化的方法全局寻优‘4J。将非