移动机器人视觉导航并行处理技术研究

摘要

环境感知是移动机器人导航研究的关键技术之一。在机器人导航领域中，视觉导航具有分辨率高、探测范围广等优点，缺点是图像计算量大。对于高分辨率图像，仅用车载计算机处理，将不能满足机器人导航实时性要求。为此，本文设计了图像处理网格系统，对部分耗时的图像处理任务进行并行处理，提高图像的处理速度。 为了在网格系统上实现图像并行处理功能，本文进行了如下研究。首先，在图像并行处理应用中，大部分并行算法属于迭代同步的数据并行算法，所以本文对协作任务调度进行了深入分析，提出了协作任务预约调度模型，该算法能够有效地缩短图像处理时间，并且还能提高系统的资源利用率；其次，网格系统属于非专用型工作站网络，工作站属主可能向节点提交计算密集型任务，与并行任务竞争机器资源。在这种情况下，为了使任务能够顺利、及时完成，本文设计了基于数据迁移机制的非抢先动态负载平衡算法，该算法能够保证并行任务的执行效率；最后，本文设计了图像处理网格系统，将上述两个算法应用于网格系统的任务调度器。 图像处理网格系统提供任务调度的基本服务，将图像处理算法封装成网格服务，供系统用户调用。系统以最小化任务完成时间和提高系统资源利用率为目标，可以缩短机器人导航任务的执行时间，增加系统处理导航任务的吞吐量；与此同时，本系统还提供了数据迁移功能，可以保证导航任务正确、及时完成。因此，图像处理网格系统对于提高图像的处理速度，满足移动机器人视觉导航的实时性要求具有一定的研究价值。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

第二章图像并行处理数据划分和数据通讯若干问题

第三章协作任务预约调度模型及算法

第四章基于数据迁移机制的非抢先动态负载平衡

第五章图像处理网格系统架构设计

第六章结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果