本文關(guān)鍵詞：基于雙目視覺的移動機器人跟蹤技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文將集中討論安裝有雙目視覺系統(tǒng)的MT-AR移動機器人的跟蹤系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn),目的是使得機器人能在正常環(huán)境下對跟蹤目標(biāo)物進行跟蹤并作出正確的運動反饋。在研究機器人內(nèi)部魯棒性跟蹤算法基礎(chǔ)上,課題將對安裝雙目視覺系統(tǒng)的移動機器人跟蹤與運動控制展開研究與討論。與單目視覺移動機器人跟蹤系統(tǒng)不同,課題使用了一種基于立體視覺的機器人跟蹤平臺。機器人內(nèi)部跟蹤算法使用了一種半監(jiān)督學(xué)習(xí)模型,利用采樣樣本的重疊率先驗信息,改進了傳統(tǒng)的多實例學(xué)習(xí)跟蹤算法。其中多實例學(xué)習(xí)中包模型判別函數(shù)直接在實例水平使用Fisher線性判別函數(shù)構(gòu)建。為了增強機器人實驗中跟蹤魯棒性,機器人跟蹤模塊使用了目標(biāo)回找機制,在目標(biāo)物突然消失場景中仍能重新找回丟失目標(biāo)。傳統(tǒng)的“基于檢測來跟蹤”的算法使用在線分類器來跟蹤目標(biāo),由于采用的是自學(xué)習(xí)過程,跟蹤過程中目標(biāo)跟蹤失敗分類器會很容易退化。針對此問題,本文的機器人內(nèi)部算法使用了一種改進的基于半監(jiān)督學(xué)習(xí)的多示例學(xué)習(xí)跟蹤(MILFLD)。首先,課題以采樣樣本與跟蹤目標(biāo)的重疊率信息為先驗構(gòu)建半監(jiān)督學(xué)習(xí)模型,這種半監(jiān)督學(xué)習(xí)模型結(jié)合了有標(biāo)簽與無標(biāo)簽數(shù)據(jù),能有效克服傳統(tǒng)的基于檢測來跟蹤的算法中目標(biāo)漂移問題。其次,多示例學(xué)習(xí)中包模型判別函數(shù)的構(gòu)建利用了Fisher線性判別函數(shù),直接在實例水平選取最優(yōu)分類器。最后,本文從梯度下降的視角來優(yōu)化分類器的選取,每一次弱分類器的選取都以損失函數(shù)減少最多為條件,這樣可以從抑制誤差傳播角度看待分類器的選取,當(dāng)前幀訓(xùn)練得到的強分類器對于下一幀同樣具有判別性。為了驗證機器人內(nèi)部跟蹤算法的跟蹤精度與魯棒性,課題在不同場景下對MILFLD算法做出10組驗證性實驗。實驗結(jié)果表明本文算法能有效地應(yīng)對各種現(xiàn)實場景下運動目標(biāo)的跟蹤,在尺度與光照變化、快速運動、存在目標(biāo)相似物以及部分遮擋情況時,都具備非常良好的跟蹤穩(wěn)定性與魯棒性。為了驗證機器人在實際環(huán)境中的跟蹤精度好壞,課題在現(xiàn)實場景中對機器人運動跟蹤同樣做了幾組實驗。由實際場景中雙目視覺機器人跟蹤結(jié)果可以看出,本文提出的算法能有效解決移動機器人目標(biāo)跟蹤中的目標(biāo)物快速運動、目標(biāo)物發(fā)生遮擋、目標(biāo)物突然消失以及光照變化等問題。
【關(guān)鍵詞】：移動機器人 雙目視覺系統(tǒng) 視頻跟蹤 多示例學(xué)習(xí) 半監(jiān)督學(xué)習(xí)
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 視覺機器人研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 立體視覺的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 目標(biāo)跟蹤研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文的主要研究工作與結(jié)構(gòu)安排14-18
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-17
• 1.3.2 后續(xù)章節(jié)安排17-18
• 第二章 雙目立體視覺系統(tǒng)18-26
• 2.1 攝像機的成像模型18-20
• 2.2 立體視覺模型20-21
• 2.3 攝像機標(biāo)定模型21-25
• 2.3.1 圖像坐標(biāo)系、攝像機坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系22-23
• 2.3.2 本文使用的攝像機標(biāo)定模型23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 移動機器人視頻跟蹤系統(tǒng)26-35
• 3.1 視頻跟蹤理論基礎(chǔ)26-29
• 3.1.1 多示例學(xué)習(xí)26-27
• 3.1.2 半監(jiān)督學(xué)習(xí)27-29
• 3.2 圖像的特征表示29-31
• 3.2.1 基于稀疏表示的類Haar特征29-30
• 3.2.2 弱分類器的構(gòu)建與更新30-31
• 3.3 視頻跟蹤系統(tǒng)的整體構(gòu)建流程31-33
• 3.3.1 結(jié)合先驗知識的多示例學(xué)習(xí)跟蹤31-32
• 3.3.2 目標(biāo)回找機制32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 結(jié)合先驗知識的多示例學(xué)習(xí)跟蹤35-53
• 4.1 樣本重疊率先驗信息35-37
• 4.2 在線分類器的構(gòu)建37-41
• 4.2.1 Fisher線性判別模型37-39
• 4.2.2 梯度下降模型39-41
• 4.3 算法總體流程41-42
• 4.4 實驗42-51
• 4.4.1 初始化參數(shù)配置43
• 4.4.2 實驗結(jié)果和分析43-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第五章 雙目視覺移動機器人的目標(biāo)跟蹤53-66
• 5.1 移動機器人中的立體視覺系統(tǒng)53-55
• 5.1.1 Bumblebee2雙目攝像機53-54
• 5.1.2 圖像坐標(biāo)與像素坐標(biāo)54-55
• 5.2 雙目視覺移動機器人的目標(biāo)跟蹤55-59
• 5.2.1 機器人的配置參數(shù)55-56
• 5.2.2 運動跟蹤的實現(xiàn)過程56-59
• 5.3 移動機器人目標(biāo)跟蹤與定位59-65
• 5.3.1 實際場景中的移動機器人目標(biāo)跟蹤59-63
• 5.3.2 目標(biāo)物的定位63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻68-73
• 致謝73-74
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果74

【相似文獻】

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本文編號：353730