基于单目视觉的巡检机器人道路导航技术

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所属分类:AGV设计资料
摘要

视觉导航技术是辅助驾驶技术的一部分,是一个比较热门的研究方向。本文主要是针对工业园区巡检机器人自主导航的技术进行研发,目的是研发一种单目视觉导航系统,能够辅助甚至代替园区巡检工人自主的在园区进行巡检。单目视觉导航系统的关键技术是摄像头的标定技术、特征线的提取和道路导航算法。其中提取的准确性、实时性,决定了导航系统是否具备工程应用性。首先,在摄像头标定技术中,分析了原有文献的标定方法,根据导航系统的实际导航环境,设计了一种新的摄像头标定算法。该算法是构建基于摄像头、巡检机器人和地面相互之间的空间几何关系的数学映射模型,通过标定获取的数据与实际测绘获得的数据对比。算法的标定精度达到导航的要求。然后,对传统的图像处理算法进行分析,确立一种通过图像处理算法检测出道路特征线的方法。依据检测到的特征线,设计了一种特征线提取的算法,并通过实验验证,该算法能够提取道路特征线上的一系列的点,并把这些点拟合出与道路特征线十分相近的一条直线。在实验测试时,提取的道路特征线具有很好的准确性和稳定性。最后,对移动机器人的道路导航技术进行分析,根据车体与车道线的位置变化关系,设计一种依据提取的特征线相对于车体中轴线的角度和车体前方标识点的距离参数进行道路导航的控制算法。在实际的导航实验中,该导航算法能够很好的控制巡检机器人,通过左转和右转的方式调整自身相对于车道线的姿态,沿着道路特征线移动。

论文目录

摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题依据、意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的主要研究内容
2 单目视觉巡检机器人道路导航系统的总体方案设计
2.1 概述
2.2 单目视觉道路导航系统的工作原理及性能参数
2.2.1 导航系统的工作原理
2.2.2 导航系统的性能参数
2.3 导航系统的图像采集方式和处理手段
2.4 导航系统的硬件的构成
2.5 导航系统的硬件选择
2.6 单目视觉道路导航系统的设计方案
2.6.1 移动平台的导航方式分析
2.6.2 导航系统的方案设计
2.7 单目视觉导航系统的软件设计
2.7.1 视觉导航系统的交互界面
2.7.2 视觉导航系统的工作流程
2.8 本章小结
3 单目摄像头标定技术
3.1 概述
3.2 摄像头主要标定算法分析
3.3 单目摄像头标定算法的提出
3.3.1 摄像头的安装要求
3.3.2 摄像头标定算法的推导
3.4 摄像头标定技术
3.4.1 摄像头标定的方法
3.4.2 摄像头标定误差分析
3.5 本章小结
4 道路图像特征提取算法
4.1 概述
4.2 道路的图像处理
4.2.1 数字图像的存储形式
4.2.2 道路图像的灰度处理
4.2.3 道路图像的滤波处理
4.2.4 道路图像的边缘特征检测
4.3 道路特征提取算法
4.3.1 道路的特征模型
4.3.2 道路特征点的提取算法
4.3.3 道路特征线拟合算法
4.4 本章小结
5 单目视觉道路导航技术
5.1 概述
5.2 导航技术的主要算法分析
5.3 道路导航算法提出
5.4 道路导航技术原理
5.5 道路导航技术控制流程图
5.6 道路导航技术的实验
5.6.1 实验概况
5.6.2 实验目的
5.6.3 实验分析
5.7 本章小结
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

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