机器人视觉能力测试方法研究及测试辅助工具的设计实现

摘要

机器人可以代替人类从事各种危险、繁重、枯燥的工作，在自然灾害和核泄漏救援、极地和外星探险、军事侦察和作战、工业制造和物流自动化、民用车辆智能化、助老助残等方面具有广阔的应用前景，目前世界各国正在发展各种各样的机器人。机器人在未知环境中的感知能力是决定机器人自主能力的关键技术之一，其中视觉能力是机器人感知能力的重要组成部分。目前国内外研究者都在致力于如何提高机器人的认知能力，让机器人更好的智能地理解它的工作环境。研究者们在机器人感知能力技术方面开展了大量的研究，发展了许许多多的理论方法与技术，然而如何评价各种方法和技术的优劣是许多研究者困惑的一个问题，往往只能是在自己设定的一个特定环境下利用有限的数据库进行实验，证明自己的方法和技术比别人的更优。这种评价方式具有局限性，而且不同机器人的感知能力不能按照某一个相同标准进行统一比较。其结果是，人们虽然发展了很多提高机器人视觉能力的方法和技术，但是机器人仍然不能够很好的适应现实工作。
　　本文在中国科学院科研装备项目-“机器人环境感知能力测试系统”的支持下，对此问题开展了相关研究，对机器人视觉能力测试方法进行研究，并设计研发了一款机器人视觉能力测试辅助工具软件，利用可控的，量化的方式随机产生不同效果的测试图像，用于机器人视觉能力测试，对统一评价机器人视觉能力提供了参考依据。良好的机器人视觉能力测试系统有利于提升机器人的自主能力，本文设计的软件期望可以为提高机器人的自主能力做贡献，并能推动机器视觉在工程上的应用进程。
　　本论文主要研究内容包括:机器人视觉能力测试方法研究;机器人视觉能力测试系统辅助工具的设计;机器人视觉能力测试实验的设计。利用本论文提出的视觉能力测试方法和设计的软件结合，以无人车为被测对象设计机器人视觉测试实验，选择具有典型特征的交通标志/标线为视觉感知能力的测试对象，建立数据库虚拟验证与实际环境试验相结合的测试方法和评价体系。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究的背景及意义

1．2 国内外发展以及研究现状

1．3 本论文主要工作

第2章 机器人视觉能力测试方法研究

2．1 测试内容

2．2 典型环境场景图像／视频数据库的构建

2．3 真实户外测试环境设计

2．4 测试方法与技术

2．5 测试标准与评价体系

2．6 测试系统的建立

2．7 本章小结

第3章 机器人视觉能力测试辅助工具软件

3．1 软件需求分析

3．2 软件功能设计

3．3 软件接口

3．3．1 外部接口

3．3．2 内部接口

3．4 各功能模块的编程实现

3．4．1 软件人机交互界面设计

3．4．2 图像真值标注模块

3．4．3 基本形状生成模块

3．4．4 图像变换模块

3．4．5 图像特效添加模块

3．4．6 雾效模拟

3．5 本章小结

第4章 机器人视觉能力测试实验设计

4．1 测试内容

4．2 室内测试装置与环境设计

4．3 真实户外测试环境设计

4．4 测试方法与结果

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果