【摘 要】
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在自主式移动机器人相关技术的研究中,定位与导航技术是移动机器人研究的核心。与其他导航方式相比,视觉导航方式具有便于实施、信息容量大、系统灵活可靠、成本低等优势,已
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在自主式移动机器人相关技术的研究中,定位与导航技术是移动机器人研究的核心。与其他导航方式相比,视觉导航方式具有便于实施、信息容量大、系统灵活可靠、成本低等优势,已成为移动机器人定位与导航技术的研究热点。对路标信息的可靠识别是实现机器人自主定位与导航的基础,人工路标因其形状、尺寸和颜色可以根据需求预先设置,已被广泛应用于定位与导航技术的研究中。为了使机器人能够快速、准确地识别路标信息,提升其自主定位与导航的能力,本文设计了一种新型人工路标,并据此提出了相应的路标特征识别算法,较为准确地获取了移动机器人在环境中的位置及位姿信息,实现了室内移动机器人的自主定位与导航。本文建立了由移动机器人平台、视觉传感器、人工路标、PC机、运动控制器等部分组成的视觉伺服系统。利用视觉系统对视野范围内的路标图像进行识别,并将识别结果反馈给运动控制系统,由运动控制系统控制机器人平台作相应的自适应调整。整个系统定位精度高,响应速度快,实时性好。在分析QR码符号特征优势的基础上,设计了一种便于识别和检测的新型人工路标,并据此完成了移动机器人定位与导航方案的设计。基于DirectShow技术和OpenCv视觉函数库,在VC++6.0的平台上对路标图像完成了一系列处理,包括图像的滤波降噪、路标外围标识的识别、二值化处理、路标特征识别与信息提取等,较为准确地获取了移动机器人的位置及位姿信息。提出了一种改进的混合中值均值滤波算法,对由高斯噪声和椒盐噪声组成的混合噪声滤波效果较好,能够较好地解决噪声抑制与图像细节保护之间的矛盾。通过对路标外围标识的识别及局部区域放大处理,很好地实现了路标图像与背景图像的分离,提高了路标图像的清晰度,减少了数据处理量,为二值化处理提供了良好的基础。根据路标特征,设计了相应的特征识别算法,并对几何失真图像进行透视畸变校正,得到正则的路标图像,提高了路标信息识别的准确率。最后,在移动机器人平台上进行了静态和动态实验,验证了视觉导航系统的有效性和可靠性。
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