攀峰机器人视觉导航研究与开发

摘要

该文分析了CCD摄像头的成像原理,并以此为基础进一步介绍了数字摄像头的工作原理. 在研究USB的结构和特点的基础上,采用了USB技术对数字图像进行传输,避免了采用PCI造成的硬件开支. 介绍了在软件环境中获取图像数据的方法,分别给出了VFW和DirectShow的结构框架及在视频捕获和图像处理中的应用. 讨论了图像预处理的各种方法,在实际应用中采用基于灰度直方图的阈值分割算法,提出在动态环境中采用数学形态学方法对分割图像进行大噪声滤波,保证了分割结果的稳定性和鲁棒性. 基于移动机器人的特点提出了图像理解的快速算法——四边缘检测法. 给出了通过机器人位置误差调整机器人走行位姿的方法. 建立了完整的移动机器人视觉系统,开发了攀峰机器人的视觉和总控软件.

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第一章绪论

1.1课题研究的背景

1.2课题研究的方案选取

1.3计算机视觉概述

1.4本论文的主要工作及意义

第二章数字摄像头

2.1感光元件——CCD

2.1.1 CCD的起源与发展

2.1.2 CCD器件原理

2.1.3 CCD种类

2.2数字摄像头

2.2.1数字摄像头原理

2.2.2本系统采用的数字摄像头

第三章视觉信息的传输——USB

3.1 USB总线的产生背景

3.2 USB总线拓扑结构

3.3 USB的数据流模型

3.3.1管道

3.3.2 USB传输类型

3.4 USB的机械和电气特性

3.5 USB的枚举

3.6 USB1.1和 USB2.0

3.6.1 USB1.1

3.6.2USB 2.0

第四章图像数据的捕获

4.1实时图像捕获的重要性

4.2.Windows下捕获图像的方法——VFW和DirectShow

4.2.1 VFW技术

4.2.2 DirectShow技术

第五章视觉信息的处理

5.1图像的预处理

5.1.1图像平滑滤波

5.1.2图像增强

5.2图像的分割

5.2.1类别方差自动门限法

5.2.2最佳熵自动门限法

5.2.3手动选择阈值

5.3利用数学形态学对分割图像进行滤波

5.3.1数学形态学概念

5.3.2二值形态学基本运算

5.3.3用开启运算对分割图像进行滤波

第六章视觉导航的实现

6.1目标图像的理解

6.1.1图像理解概念

6.1.2对分割图像的理解

6.2利用视觉信息对机器人进行运动控制

6.3系统控制原理

6.4视觉导航的仿真

6.5视觉导航的实现

6.5.1路径的规划

6.5.2系统的运行

第七章结束语

参考文献

致谢

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