隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,近幾年室內(nèi)服務(wù)型機(jī)器人成為國(guó)內(nèi)外的重點(diǎn)研究對(duì)象。自定位技術(shù)是室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人首先需要解決的關(guān)鍵技術(shù),由于GPS等全球定位系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精準(zhǔn)定位,移動(dòng)機(jī)器人需利用其他傳感器獲取周圍環(huán)境信息,從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)精準(zhǔn)定位。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于人工路標(biāo)的單目視覺定位系統(tǒng),解決了單目視覺距離信息缺失的問題,在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)視場(chǎng)下的移動(dòng)機(jī)器人自定位,既保證了較高的定位精度,又具備了較強(qiáng)的操作性。首先,設(shè)計(jì)一種基于弧角信息編碼的人工路標(biāo),路標(biāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于識(shí)別,編碼方式采用漢明編碼,具有適當(dāng)?shù)木幋a容量,且編碼容量具有擴(kuò)展性,同時(shí)路標(biāo)具有旋轉(zhuǎn)不變性,對(duì)較大的視場(chǎng)夾角、較遠(yuǎn)的拍攝距離有較強(qiáng)的魯棒性。利用路標(biāo)輪廓結(jié)構(gòu)進(jìn)行路標(biāo)檢測(cè),利用VS2013和OpenCV實(shí)現(xiàn)路標(biāo)檢測(cè)算法并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),之后對(duì)路標(biāo)圖像進(jìn)行傾斜矯正、圖像濾波增強(qiáng)處理以及分割,通過檢測(cè)路標(biāo)內(nèi)弧角大小識(shí)別路標(biāo),利用Matlab實(shí)現(xiàn)了路標(biāo)識(shí)別算法,并進(jìn)行了相關(guān)的識(shí)別實(shí)驗(yàn)。其次,對(duì)攝像機(jī)成像模型進(jìn)行分析,并利用張氏標(biāo)定法進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定,利用VS2013和OpenCV實(shí)現(xiàn)相機(jī)標(biāo)定,得到了相機(jī)內(nèi)參數(shù)和畸變系數(shù)。最后,... 

【文章來源】：南通大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

帶有條形碼的自相似路標(biāo)2010年，溫豐等人設(shè)計(jì)了一種人工路標(biāo)，稱為MR(MobileRobot)碼[24-27]

南通大學(xué)碩士學(xué)位論文但路標(biāo)檢測(cè)算法很復(fù)雜，計(jì)算量大，對(duì)光照和圖像噪聲的抗干擾能力較弱。圖1-1帶有條形碼的自相似路標(biāo)2010年，溫豐等人設(shè)計(jì)了一種人工路標(biāo)，稱為MR(MobileRobot)碼[24-27]。MR碼的邊緣輪廓為一個(gè)正五邊形，如圖1-2所示為8×8的MR碼，MR碼頂端的標(biāo)志用來指示MR碼的方向。MR碼編碼系統(tǒng)采用BCH碼[28]，BCH碼是一種循環(huán)碼，具有一定的糾錯(cuò)能力。MR碼編碼容量較大，能承載較多的位置信息，并且MR具有方向性，對(duì)機(jī)器人導(dǎo)航起到一定的作用。圖1-2基于MR碼的人工路標(biāo)2016年，GrigoriGoronzy等人設(shè)計(jì)開發(fā)了一種精確的基于QR碼的定位系統(tǒng)（QRPos）[29]，如圖1-3所示，將QR碼安裝在天花板上，計(jì)算要求低，使用一般的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)即可進(jìn)行QR碼的提取和解碼，然后通過基于相機(jī)參數(shù)的3D姿態(tài)估計(jì)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自定位。此定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了適用于自平衡機(jī)器人的定位精度和魯棒性，但路標(biāo)在天花板上，攝像機(jī)易受環(huán)境光照條件的影響。文獻(xiàn)[30]通過RGB深度傳感器采集房間中不同位置的墻上附著的QR碼圖像，在識(shí)別QR碼得到位置信息的同時(shí)，能夠獲取傳感器到QR碼的距離，從而實(shí)現(xiàn)定位。而對(duì)于QR碼識(shí)別也有一定的局限性，QR碼的識(shí)別距離有限，而且不適用于大視場(chǎng)夾角環(huán)境下的識(shí)別。4

南通大學(xué)碩士學(xué)位論文圖1-3QR碼2017年，鐘旭等人設(shè)計(jì)了一種基于同心圓環(huán)的人工路標(biāo)[31]，如圖1-4所示。此路標(biāo)由一個(gè)黑色外環(huán)、一個(gè)黑色內(nèi)環(huán)和兩個(gè)白色內(nèi)環(huán)構(gòu)成，外環(huán)用于標(biāo)定路標(biāo)的邊界，內(nèi)環(huán)用于對(duì)路標(biāo)位置進(jìn)行編碼。在定位過程中，將路標(biāo)貼在天花板上，路標(biāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，識(shí)別算法簡(jiǎn)單，識(shí)別速度快，但路標(biāo)的編碼容量偏小，不能承載較多的位置信息。圖1-4基于同心圓環(huán)的路標(biāo)2018年，李躍華等人設(shè)計(jì)了一種宮格式的人工路標(biāo)[32]，如圖1-5所示，路標(biāo)是由一組可以編碼的小方塊組成的平面方形圖案，外部方框可以將路標(biāo)與背景隔離，內(nèi)部V1-V4指示路標(biāo)的方向，路標(biāo)采用漢明碼進(jìn)行編碼，C1-C4是奇偶校驗(yàn)位，D1-D8是數(shù)據(jù)位。在定位過程中，同樣將路標(biāo)貼在天花板上進(jìn)行識(shí)別，路標(biāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)具有適量的編碼容量，但路標(biāo)檢測(cè)易受環(huán)境影響，難以在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行精確檢測(cè)識(shí)別。5

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]交通場(chǎng)景中的相機(jī)標(biāo)定方法研究[J]. 鄭寶峰,張朝陽,張向清,張文濤.  科技風(fēng). 2018(11)
[2]基于GAN的服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)WiFi云定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 栗夢(mèng)媛,周風(fēng)余,田天,尹磊,沈冬冬,王淑倩.  機(jī)器人. 2018(05)
[3]基于自適應(yīng)無跡卡爾曼的機(jī)器人室內(nèi)定位算法[J]. 洪宇,李勝,郭健,沈宏麗,許鳴吉.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2018(01)
[4]基于彩色空間轉(zhuǎn)換與Hough變換的直線檢測(cè)[J]. 劉鎮(zhèn)岐,湯本俊,陳若珠.  計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程. 2017(12)
[5]基于模糊聚類算法的邊緣圖像增強(qiáng)技術(shù)[J]. 王惠平,鐘若武.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2017(24)
[6]基于改進(jìn)Hough變換的車位線識(shí)別方法[J]. 張悅旺.  計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2017(11)
[7]智能護(hù)理 科技改變生活[J]. 周路菡.  新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2017(07)
[8]智能機(jī)器人現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 金耀青,姜永權(quán),譚炳元.  電腦與電信. 2017(05)
[9]基于穩(wěn)健最小二乘圓擬合的耐壓殼體初撓度測(cè)量方法[J]. 鄭智敏,孟慶旭,閔少松,劉序辰.  造船技術(shù). 2017(01)
[10]復(fù)雜場(chǎng)景中的QR碼檢測(cè)[J]. 屈德濤,金立左.  工業(yè)控制計(jì)算機(jī). 2017(01)

博士論文
[1]基于新一代GPS體系的表面穩(wěn)健高斯濾波技術(shù)的研究[D]. 李惠芬.華中科技大學(xué) 2004

碩士論文
[1]基于人工路標(biāo)的室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 黃露.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]復(fù)雜圖像中的QR碼自動(dòng)提取算法研究[D]. 屈德濤.東南大學(xué) 2017
[3]基于單目視覺的移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)定位方法研究[D]. 姬旭.北京郵電大學(xué) 2017
[4]圖像去模糊技術(shù)及相關(guān)圖像增強(qiáng)系統(tǒng)[D]. 黃明楊.北京郵電大學(xué) 2017
[5]基于離散余弦變換的高精度圖像旋轉(zhuǎn)插值算法[D]. 伏星.蘭州大學(xué) 2016
[6]基于單目視覺的移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)定位與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤[D]. 鞠升輝.天津理工大學(xué) 2016
[7]基于人工路標(biāo)的室內(nèi)機(jī)器人自定位算法研究[D]. 李晶路.長(zhǎng)安大學(xué) 2015
[8]基于消失點(diǎn)的魯棒逆透視變換[D]. 張代明.重慶大學(xué) 2015
[9]結(jié)構(gòu)化環(huán)境下單目視覺移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的研究[D]. 張碧叢.華南理工大學(xué) 2012
[10]高速BCH編解碼器的軟件與硬件實(shí)現(xiàn)[D]. 于立波.電子科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3489406