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【6h】

基于双目视觉轮式机器人的目标检测与定位跟踪研究

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摘要

随着科技的不断发展，视觉机器人在人类的生产生活中得到了越来越多的应用。而双目视觉移动机器人是其中最活跃的分支之一，得到了越来越多的重视。本文以移动机器人作为双目视觉的搭载平台，研究了双目移动机器人对动、静态目标检测与定位跟踪的方法，并设计了移动机器人控制系统。
　　首先，本文综述了双目立体视觉的国内外发展现状，介绍了立体视觉存在的问题、发展趋势、本课题研究的内容以及关键问题。根据本课题实际情况，设计了双目视觉机器人系统的总体方案以及双目视觉的硬件系统。介绍了双目视觉基本原理，为接下来的双目视觉定位跟踪提供基础。
　　其次，研究了基于双目视觉机器人的动态目标检测算法。在Simulink环境下研究并实现了典型的运动目标检测算法，如帧差法、背景差分法和光流法等，并分析比较了三种算法的优缺点。本文在背景差分法的基础上提出了一种对特定形状的动态目标进行检测的算法一基于形状特征的背景差分法，并验证了该算法的可行性与优越性。
　　然后，研究了基于双目视觉机器人对静态目标定位跟踪的算法。应用了一种基于YCbCr高斯空间的方法对特定颜色目标进行双目定位跟踪，通过实验对比，体现出这种方法与简单阈值分割方法相比的优越性。本文将形状特征法与YCbCr颜色空间法进行结合，提出了一种对具有特定形状和颜色的静态目标进行识别定位的算法—基于形状特征与颜色特征双重限定的静态目标定位跟踪算法，该算法适用于在多目标环境下对特定目标的定位跟踪。该算法实时性较高，可大幅度提高定位跟踪的准确性与快速性。此外，还研究了一种对静态目标进行定位的面积最小差法。
　　最后，设计了轮式机器人的结构与机电控制系统，并开发了机器人的控制策略，使机器人能够自主对目标物体进行定位跟踪。

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