轮式移动机器人视觉定位与目标跟踪研究

视觉是轮式移动机器人最重要的感知手段之一。基于单目视觉成像原理，本文对轮式移动机器人的空间目标定位与跟踪问题进行了深入研究和仿真验证。 本文设计开发了基于VFW软件包的轮式移动机器人实时视频采集系统；同时，对目标特征的获取和跟踪方法作了研究，并设计开发了轮式移动机器人的视觉定位与目标跟踪系统，实现了对运动目标快速、稳定的跟踪。至此得到了目标质心在图像空间的位置等二维特征信息。 进一步，为获取目标的空间位置和运动参数等三维信息，在目标和成像系统都运动的情况下，根据目标质心的透视投影成像模型，首先分析了二次成像法获取目标深度信息的缺陷；然后给出了由单目序列图像获取目标质心的空间位置和运动参数的条件，并提出利用多帧单目序列图像和应用非线性扩展卡尔曼滤波算法来估计目标质心的空间位置和运动参数；最后对提出的估计方法进行了多组仿真验证，证明该方法可行有效。由于采用序列图像来估计运动参数，可以更充分的利用信息，所以对目标空间位置和运动参数的估计也较准确。 针对将目标识别后的图像数据传递给决策控制子系统这一问题，本文还研究了利用SPComm控件实现轮式移动机器人上计算机与微控制器间串口通讯的实现机制。