基于形状特征的视觉导航 AGV路径标识符识别技术研究.pdf

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1、2013年11月机械设计与制造工程NOV．2013第42卷第11期MachineDesignandManufacturingEn~neefingV01．42No．11DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．11．015基于形状特征的视觉导航AGV路径标识符识别技术研究周涛涛，徐娅萍，吴恒(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)摘要：为提高视觉导航AGV在运行过程中对路径标识符识别的可靠性和实时性，首先设计了实际应用中常见的几类标识符，然后针对这些标识符提出了一种基于形状特征的识别算法

2、，最后通过实验验证了该算法的可行性，并对实验结果进行了分析，分析表明当标识符存在污损、旋转、比例缩放以及光照条件变化等情况时，该算法仍然能够获得快速高精度的识别效果。关键词：视觉导航；路径标识符识别；形状特征；Canny算子；梯度方向直方图中图分类号：TP242．2文献标识码：B文章编号：2095—509X(2013)ll一0059—04作为自动化物流运输系统、柔性制造系统的关时性不利。键设备，自动导航小车(AutomatedGuidedVehicle，为提高标识符识别的鲁棒性和实时陛，本文设AGV)有多种引导方式，

3、其中基于路径识别跟踪的计并研究了一种基于形状特征的标识符识别技术。视觉导航AGV因其具有路径设置灵活、导航原理采用形状特征中的边缘轮廓来建立梯度直方图简单、环境适应性强等优点，得到飞速发展和广泛(HOG)，然后采用欧氏距离来衡量实时图像目标应用。视觉导航AGV在实际应用中存在多种工与模板库中各模板图像的相似性，从而进行匹配，况，如加速、减速、停车及不同工位判断等，各种路完成识别过程。算法采用一系列不依赖于像素栅径标识符设置的灵活性，识别的准确性、实时I生，也格的边缘曲线，获得标识符的几何形状，然后在搜成为视觉导航AG

4、V优越于其他导航方式的标志之索图像中寻找相似的形状，不受特定灰度值的限。一制，并且由于图像的特征点较像素点要少很多，大O传统的路径标识符识别算法主要有基于线扫大减少了匹配过程的计算量，并且在标识符存在污描的标识符识别和基于灰度特征的标识符识损、旋转、比例缩放以及光照条件变化等情况时仍别]。文献[2]根据不同标识符水平所截线段宽然能够获得快速高精度的识别效果。度的变化规律，通过抽行扫描标识符前、中、后三段区域来识别各标识符。该算法仅在标识符完整、粘1路径标识符的设计贴规范的情况下可以取得较好的识别效果，当标识AGV在实

5、际运行中存在多种工况，如靠近停符存在污损、旋转的情况时，识别可靠性迅速下车站点两侧时要求运行速度减慢，以实现平稳停车降J。文献[3]设计并研究了0—9这10个数字和缓慢起动。远离停车站点后要求加快速度，以提标识符的识别，主要采用图像的灰度均值为主要特升运输效率。在停车站点处需要进行工位判断，以征量，实现对数字特征的提取和识别J。该算法决定是否停车等。对标识符的设计要求较高，同样不满足在标识符存针对以上几种情况，并结合工厂、物流中心等在污损、旋转等情况时应有的可靠识别，并且基于多以数字表示不同工位的实际情况，设计了如图

6、1灰度特征的识别算法计算量较大_4]，对识别的实所示的几类路径标识符。图中：正方形代表加速标收稿日期：2013—07—10作者简介：周涛涛(1988一)，男，河南灵宝人，西北工业大学硕士研究生，主要研究方向为工业机器人控制系统、图像处理与机器视觉等。·59·2013年第42卷机械设计与制造工程识符，其中辅以加号进行说明；圆形代表减速标识的特征描述子，可以从统计意义上表征物体边缘的符，其中辅以减号进行说明；三角形代表停车站点，分布特性J。其中数字0～9代表该站点的工位号。使用简单的对目标图像边缘像素点构造梯度方向直方图

7、正方形、圆、三角形可以迅速地查找标识符边缘轮日(n)=[h(1)，h(2)，⋯，(k)]，将该直方图横廓，数字工位号0—9外边加上三角形停车符，可以坐标360。量化为k级，即1≤n≤k，纵坐标表示边使每一个工位数字满足在旋转情况下的唯一标识，缘点梯度方向落在第n级中的点数。由此可见，梯例如6号位和9号位，无三角形停车符时，在标识度方向直方图对图像的几何平移、光学形变等情况符存在旋转的情况时不能准确进行识别。可以保持良好的不变性]。当目标图像存在缩放变化情况时，需要构造归一化的梯度方向直方图，这样可使其具有缩放不变性，

8、构造公式如下：田o△h(n)=加速标识符减速标识符O号停车站点其中nPixel为所有边缘点的个数。图1路径标识符设计图采用归一化的梯度方向直方图表示目标物体的形状，可以使图像具有几何平移、光学形变、尺度2路径标识符的识别缩放的不变性。本文采用欧氏距离来计算参考图本文研究的标识符的识别算法主要基于目标像和实时图像二者梯度方向直方图的距离，并以此识