FIRA微型足球机器人视觉系统研究与设计

摘要

机器人足球比赛是近年来在国际上兴起的一项高科技竞赛活动，它是当前机器人领域的一个研究热点，它融合了信息、自动化、通讯、机电一体化和人工智能等关键技术，同时为相关领域内的理论研究提供了一个良好的实验和测试平台。 在足球机器人系统中，视觉子系统是一个不可或缺的部分，它是整个体系的检测机构和“眼睛”。就目前现状来说，视觉系统是足球机器人系统中策略子系统的唯一信息来源。它的主要任务是实时采集比赛场地的图像，然后经过对图像进行一系列分析、处理和辨识，从而获得场地上目标对象（比赛双方的机器人和足球）的运动状态信息，并将这些信息矩阵提供给策略子系统进行分析、决策作用。 足球机器人视觉系统研究实际上是计算机视觉的一个研究方向，属于实时的彩色图像多目标视觉跟踪系统，其处理的对象是彩色图像，要求准确地识别目标对象，并要满足激烈对抗中高实时性的要求，同时必须适应不同的光照变化。其对于计算机视觉理论体系的研究和相关技术的具体实践都具有重要的意义。 立足于对FIRA MiroSot机器人视觉子系统的设计开发，着重于实际系统的具体构建，力图建立一个完整的视觉感知系统，研究方法上采用理论学习基础上以实践为主的方式。其工作主要包括如下几个方面： ① 介绍现有的相关视觉理论和技术； ② 分析提出FIRA MiroSot机器人视觉子系统的基本设计要求； ③ 设计一个完整的FIRA MiroSot机器人视觉子系统结构并实现； ④ 提出并实现满足系统要求的图像分割算法； ⑤ 提出并实现满足系统要求的对象特征辨识算法。 实践证明，整个视觉系统能很好完成其辨识任务，为策略系统提供了充足的信息，能够用于实战比赛的系统，并且取得了优异的成绩，在全国性的大赛中取得季军和亚军的称号，同时也为后期的研究建立一个基础平台。