發(fā)布時間：2018-01-12 08:06

  本文關鍵詞：機器人仿生雙眼運動控制模型研究　出處：《山東大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 仿生眼 雙目視覺 眼球運動控制

【摘要】：眼睛作為人類感知和獲取外界信息的重要器官,在人類生存進程當中具有舉足輕重的作用。機器視覺的出現(xiàn)使得機器智能設備能夠具有與生物相似的視覺能力。在此基礎上,如何使機器人的雙眼能夠與人眼一樣具有靈活運動、準確定位視覺目標以及快速變化視覺運動模式成為了人們研究的熱點。而人類視覺系統(tǒng)全面的功能特點和運動機理給了我們很好的啟發(fā)。本文從神經(jīng)生理學和解剖學的角度分析了人類視覺系統(tǒng)結構特性以及分析了不同運動模式的神經(jīng)通路,重點進行仿生眼運動控制算法研究實現(xiàn)。首先,簡單介紹了關于機器人仿生眼研究的背景及意義,對近年來相關的研究成果進行回顧和分析,指出了現(xiàn)有研究存在的問題并對本文主要的研究情況進行了闡述。分析了人類眼球解剖結構和視覺形成的傳導通路,從神經(jīng)生理學層面獲取靈感對眼球運動的各種模式的特點和形式進行了總結,分析了相關運動的神經(jīng)機制及信號傳遞通路,討論了仿生眼運動控制與視覺感知的關系。本文以眼球各運動模式的神經(jīng)生理學結構為基礎,分析各神經(jīng)模塊間的作用關系,提煉各模塊的數(shù)學表達以進行工程模擬。搭建掃視運動模型,通過仿真分析各個模塊的作用效果,并與生理學結果進行對比驗證;考慮注視點水平方向轉(zhuǎn)移過程中可能存在視覺深度位置變化的情況,從而建立掃視運動與異向運動相結合的復合運動控制模型;考慮眼球平滑追蹤運動具有精確注視的特性,建立自適應平滑追蹤控制模型,將視網(wǎng)膜滑動誤差約束在一定范圍之內(nèi),提高了跟蹤的精確性,能夠?qū)蛩佟蚣铀俸碗S機運動的目標進行準確追蹤,解決了現(xiàn)有平滑追蹤控制算法僅能對周期性運動進行準確跟蹤的問題;在現(xiàn)有頭眼協(xié)調(diào)運動控制模型的基礎上進行改進,考慮反射性眼球運動在其中的作用,同時獲取頭部位置信息與頭部速度信息使其易于工程實現(xiàn)。
[Abstract]:The eye is an important organ for human to perceive and obtain external information. Machine vision plays an important role in the process of human survival. The appearance of machine vision enables the machine intelligent equipment to have visual ability similar to that of biology. On this basis. How to make the robot's eyes as flexible as the human eyes. Accurate location of visual target and rapid change of visual movement mode have become the focus of research, and the comprehensive functional characteristics and motion mechanism of human visual system have given us good inspiration. From the perspective of anatomy, the structural characteristics of human visual system and the neural pathways of different motion patterns are analyzed. Focus on the implementation of bionic eye motion control algorithm. Firstly, the background and significance of the robot bionic eye research are briefly introduced, and the related research results in recent years are reviewed and analyzed. This paper points out the problems existing in the present research and expounds the main research situation in this paper. The anatomical structure of human eyeball and the conduction pathway of visual formation are analyzed. The characteristics and forms of various patterns of eye movement were summarized from the aspect of neurophysiology, and the neural mechanism and signal transduction pathway of related movements were analyzed. This paper discusses the relationship between bionic eye motion control and visual perception. Based on the neurophysiological structure of each movement pattern of the eyeball, this paper analyzes the relationship between the neural modules. Abstract the mathematical expression of each module to carry on the engineering simulation, build the scanning motion model, analyze the function effect of each module through the simulation, and compare with the physiological result to verify; Considering that the position of visual depth may change in the horizontal direction of fixation point, a composite motion control model is established. Considering that the eye smooth tracking has the characteristics of accurate gaze, an adaptive smoothing tracking control model is established, which restricts the retinal sliding error within a certain range, improves the accuracy of tracking, and can achieve uniform speed. The target with uniform acceleration and random motion is tracked accurately, which solves the problem that the existing smoothing tracking control algorithm can only track the periodic motion accurately. Based on the existing head-eye coordinated motion control model, the role of reflex eye movement is considered, and the head position information and head velocity information are obtained so that it is easy to be realized in engineering.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1413379