全方位移動機器人視覺子系統的設計與實現

自主移動機器人屬于具有一定智能的第三代機器人，其智能指標包括自主性、適應性和交互性。RoboCup足球機器人為智能機器人學科的發展提供一個具有挑戰性的課題，它的目的主要是通過各種競賽項目，提供一個標準的平臺，使機器視覺技術、智能控制、無線電通訊、機器人技術、人工智能等多個領域的技術能夠在該平臺上實驗和整合。F180小型足球機器人是其中的一個比賽項目，歷史最長，也是目前最具有對抗性和挑戰性的項目。小型足球機器人系統由視覺子系統、決策子系統、機器人子系統和無線通訊子系統四部分組成，視覺子系統的作用是獲取外界環境信息，對目標進行識別、定位和跟蹤。 視覺子系統的性能要求主要包括實時性、準確性和適應性。為了達到以上要求，本文對視覺子系統的系統結構和性能指標進行了分析，提出了新的模板設計方案，改進了圖像搜索算法，將全局搜索和局部搜索結合，提高了處理效率，改進了Tsai的方法完成了攝像機的標定和畸變矯正，采用全局閾值和局部閾值結合進行圖像分割，提高了在不穩定光照條件下的識別率以及機器人和球的定位精度，并建立了一套包括硬件和軟件的完整的視覺子系統。通過實驗證明了該視覺子系統可以滿足對實時性、準確性和適應性的要求。ZJUNlict小型足球機器人先后四次代表浙江大學參加國際和國內比賽，并在比賽中取得優異成績。