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足球机器人视觉系统研究

作　者: 秦佳贤
导　师: 邓本再
学　校: 长沙理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 足球机器人全向视觉距离标定图像分割目标跟踪
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要

如今机器人技术的研究越来越深入，赋予机器人以类似人类的视觉感知的梦想正在一步步实现。本文以RoboCup足球机器人为研究对象，针对全向机器视觉做了相关研究。首先，针对现有的全向视觉方法和五种反射镜面的优缺点进行比较，选定了双曲镜面作为反射镜来构成全向视觉系统；通过分析其成像原理来进行镜面的参数设计；并设计了一种基于实验测量的标定方法，该方法适用于大多数模型的全向视觉标定。在图像分割方面，提出一种将Otsu算法应用于彩色图像自动多阈值选取的方法；并针对RoboCup足球机器人彩色图像的特点，提出一种改进的分割方法，即对中高饱和度和低饱和度的图像区域分别采用不同的颜色空间分量来进行阈值选取。通过实验证明了这种方法快速、高效、能自我调整更新阈值、鲁棒性较好。然后，分析了能够预测运动路径的Kalman滤波算法和无关运动模式、计算量小、能够适应目标的部分遮挡和变形的MeanShift算法，对视频图像运动目标跟踪的实现全过程进行了研究。通过对Kalman滤波算法和MeanShift算法的结合应用，提出一种运动目标遮挡的判别方法，实现了运动目标被完全遮挡和中途改变运动形式的目标准确跟踪。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 论文研究的背景及意义  9-10
  1.2 RoboCup 足球机器人研究概况  10-11
  1.3 全向视觉在足球机器人中的应用  11-13
  1.4 论文的主要工作和组织结构  13-15
第二章全向视觉系统的设计与标定  15-27
  2.1 全向视觉技术概述  15-17
    2.1.1 多摄像机拼接式全向视觉系统  15-16
    2.1.2 鱼眼镜头式全向视觉系统  16-17
    2.1.3 折反射式全向视觉系统  17
  2.2 全向视觉系统的设计  17-22
    2.2.1 镜面成像模型选择  19-20
    2.2.2 双曲线形镜面参数设计  20-22
  2.3 全向视觉系统的标定  22-26
    2.3.1 摄像机标定概述  22-23
    2.3.2 全向视觉系统标定  23-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章足球机器人彩色图像的多阈值分割  27-40
  3.1 图像分割概述  27-31
    3.1.1 阈值化  27-29
    3.1.2 基于边缘的分割  29-30
    3.1.3 基于区域的分割  30-31
  3.2 彩色图像的多阈值分割  31-35
    3.2.1 颜色空间的选择  31-33
    3.2.2 基于Otsu的多阈值化分割  33-35
  3.3 基于RoboCup 足球机器人视觉图像特点的分割方法  35-37
    3.3.1 RoboCup 足球机器人视觉图像特点  35
    3.3.2 分割方法  35-37
  3.4 实验结果及分析  37-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章运动目标跟踪  40-53
  4.1 运动目标跟踪概述  40-41
  4.2 基于 Kalman滤波的目标跟踪  41-44
    4.2.1 Kalman滤波器建模  42-43
    4.2.2 基于Kalman滤波器的目标跟踪实现  43-44
  4.3 CamShift跟踪算法  44-48
    4.3.1 MeanShift算法原理  44-46
    4.3.2 MeanShift算法在目标跟踪中的应用  46-48
  4.4 遮挡问题  48-50
  4.5 结合Kalman滤波与CamShift的跟踪算法  50
  4.6 实验结果及分析  50-52
  4.7 本章小结  52-53
总结与展望  53-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
附录（在攻读硕士学位期间发表的论文）  60

足球机器人视觉系统研究

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