用于室内导航的移动机器人视觉系统研究

摘要

从二十世纪六十年代第一台机器人的诞生，到二十一世纪机器人技术已形成一个很有发展前景的产业，机器人对国防建设、国民经济以及人民生活的各个方面产生重要影响，机器人技术也将成为新世纪的主导技术。因此，开发研制以工业领域、服务业领域为应用背景的，且易于用户二次开发的移动机器人平台具有良好的市场潜力和研究意义。本文针对基于视觉导航技术的室内移动机器人导航与定位算法问题开展研究工作。主要内容如下： 第一，综述了移动机器人导航与定位技术的研究内容及发展方向，并对本文的选题背景、主要组成结构作了介绍。 第二，对机器人摄像头获取的图像进行预处理，采用了小波变换多尺度积系数法以及提出的形态学多尺度多结构元方法进行去噪和边缘检测，获得了完整的边缘信息和较好的实时性。 第三，对于边缘图像，本文在检测竖直门框线之前采用了以查表方式进行的形态学细化算法，加快了运算速度，为后续处理大大减少了计算量，并提出了“多对一”的改进的。Hough变换算法来提取竖直平行线，提高了运算速度以及降低了存储空间，并通过增加滑动窗口来保证识别直线的准确度。 第四，对于摄像机的标定和机器人的自身定位问题，不需要在环境中设置路标信息，从图像上的道路边缘信息上利用摄像机标定算法，就可以实现机器人的准确定位。 第五，在对门牌区域定位时利用候选区域中含连通区域个数改进了传统定位方法，为字符分割提高了准确性。 最后，对所取得的研究成果作了总结，并指出了需继续开展的研究工作。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2机器人的导航定位方法概述

1.2.1导航

1.2.2定位

1.2.3路径规划

1.3机器人视觉定位技术

1.4本文的主要研究内容

1.5本文的结构

第二章图像预处理

2.1引言

2.2小波多尺度积去噪和边缘检测

2.2.1小波变换一维相邻尺度积系数

2.2.2小波变换二维相邻尺度积系数

2.2.3性能分析

2.2.4仿真实验

2.3形态学去噪和边缘检测

2.3.1形态学概述

2.3.2多尺度多结构元边缘检测

2.3.3仿真实验

2.4本章小结

第三章直线定位方法研究

3.1引言

3.2对边缘检测图的细化

3.2.1细化原理

3.2.2细化效果图

3.3Hough变换检测直线

3.3.1Hough变换原理

3.3.2改进的Hough变换

3.3.3改进的Hough变换的性能分析

3.4仿真实验

3.5竖直线的识别与定位

3.6本章小结

第四章机器人定位

4.1引言

4.2标定方法概述

4.3仿真实验

4.4本章小结

第五章字符的提取及识别

5.1引言

5.2字符的提取，分割和识别

5.2.1字符区域的分割

5.2.2字符的分割

5.2.3字符的识别

5.3仿真实验

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2有待继续研究的问题

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文

致谢