近年來(lái)隨著硬件計(jì)算能力的不斷提升以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的不斷突破,計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在嵌入式設(shè)備中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。以大疆公司組織主辦的RoboMaster機(jī)甲大師賽為背景,本文主要研究比賽中地面移動(dòng)機(jī)器人的目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤以及雙目定位問(wèn)題,并對(duì)移動(dòng)機(jī)器人上的兩軸云臺(tái)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,將目標(biāo)的位置信息轉(zhuǎn)換為云臺(tái)各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息。具體包括以下的工作內(nèi)容:首先,本文根據(jù)目標(biāo)的特征,制定了雙目視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)步驟,并確定了雙目視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo);構(gòu)建了雙目目標(biāo)定位精度分析模型,量性分析了雙目目標(biāo)定位精度與攝像機(jī)的單位像素的物理長(zhǎng)度、鏡頭的焦距、雙目相機(jī)的基線距離、目標(biāo)物體的深度等的關(guān)系。其次,對(duì)雙目視覺(jué)的三角幾何測(cè)量原理進(jìn)行了分析與闡述;介紹了如何對(duì)雙目攝像機(jī)進(jìn)行雙目標(biāo)定,并基于OpenCV實(shí)現(xiàn)了雙目相機(jī)標(biāo)定與雙目圖像校正。然后,依據(jù)目標(biāo)對(duì)象的特征,設(shè)計(jì)了目標(biāo)檢測(cè)算法;基于卡爾曼濾波,結(jié)合地面移動(dòng)機(jī)器人在比賽場(chǎng)地中運(yùn)動(dòng)特征,設(shè)計(jì)了卡爾曼濾波目標(biāo)跟蹤算法。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析:在室內(nèi)環(huán)境中,目標(biāo)檢測(cè)算法的檢測(cè)成功率約為83%,目標(biāo)跟蹤算法的跟蹤成功率約為87%;目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤算法在TX1中的運(yùn)行時(shí)間約... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１步兵機(jī)器人??７??

?第２章雙目視覺(jué)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)???＾?１３§?＾??ｍ?？?—??０?？?：??ｕ?？??Ｌ０?０?Ｊ?＂??▲??［１】側(cè)燈?［２］頂部用豎直Ｍ４螺釘固定??圖２．２小裝甲模塊示意圖??＾?２３０?＾??＿?丨；，．嚴(yán)?４?＿Ｔ＼??｜?Ｎｆｔ，?ａ??匕?！?Ｊ?ｒ?一翁、＇??［１］側(cè)燈?［２］頂部用豎直Ｍ４螺釘固定??圖２．３大裝甲模塊示意圖??Ｑ??圖２．４張貼在小裝甲板上的數(shù)字“１”??２．２視覺(jué)系統(tǒng)程序方案設(shè)計(jì)??由２．１節(jié)的分析可知，可以通過(guò)視覺(jué)處理算法來(lái)檢測(cè)裝甲板。因?yàn)橐曈X(jué)目標(biāo)??跟蹤算法的時(shí)間復(fù)雜度一般比目標(biāo)檢測(cè)算法低，因此在通過(guò)目標(biāo)檢測(cè)算法檢測(cè)到??８??

?第２章雙目視覺(jué)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)???目標(biāo)后，可以考慮用目標(biāo)跟蹤算法對(duì)后續(xù)幀圖像中的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，而不再運(yùn)行??檢測(cè)算法。如果目標(biāo)丟失（即目標(biāo)跟蹤失敗），再運(yùn)行檢測(cè)算法，檢測(cè)到目標(biāo)后再??運(yùn)行跟蹤算法。通過(guò)視覺(jué)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤算法獲得了裝甲板中心點(diǎn)在圖像中的像??素位置坐標(biāo)后，更進(jìn)一步就是通過(guò)定位算法將像素位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相機(jī)坐標(biāo)系下??的三維位置坐標(biāo)。裝甲板的位置定位方案有兩種：?jiǎn)文恳曈X(jué)定位與雙目視覺(jué)定位。??單目視覺(jué)定位的方案如下：如圖２．５所示，在裝甲板平面內(nèi)定義坐標(biāo)系ｏｚｙ?（即??物理世界坐標(biāo)系），坐標(biāo)原點(diǎn)位于裝甲板的中心處，點(diǎn)ａ、ｂ、ｃ、ｄ為提前定義好??的合作目標(biāo)點(diǎn)，這４個(gè)點(diǎn)都位于燈條的中心線上；因?yàn)辄c(diǎn)ａ、ｂ、ｃ、ｄ為自己定義，??顯然它們?cè)谑澜缱鴺?biāo)系的坐標(biāo)都己知，然后再通過(guò)視覺(jué)目標(biāo)檢測(cè)算法，也可以知??道４個(gè)點(diǎn)的像素坐標(biāo)；如果單目相機(jī)己經(jīng)標(biāo)定，則可以通過(guò)ＰｎＰ算法（比如Ｐ３Ｐ??算法、ＥＰｎＰ算法等）求得世界坐標(biāo)系ＯＸＴ相對(duì)于相機(jī)坐標(biāo)系的位姿，即得到了??世界坐標(biāo)系變換到相機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣與平移矩陣，據(jù)此可以將裝甲板中心點(diǎn)??位于世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（此時(shí)位丁？原點(diǎn)０處）變換到相機(jī)坐標(biāo)系中，由此即實(shí)??現(xiàn)了裝甲板位置的定位。事實(shí)上坐標(biāo)原點(diǎn)可以位于平面內(nèi)的任意位置，只是此處??如果將裝甲板的中心點(diǎn)定為世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)，則點(diǎn)ａ、ｂ、ｃ、ｄ會(huì)關(guān)于坐標(biāo)軸對(duì)??稱，這樣就便于處理。單目定位算法的時(shí)間復(fù)雜度一般比雙目定位算法低。單目??定位系統(tǒng)的硬件成本一般也比雙目系統(tǒng)要低很多。不僅僅是雙目系統(tǒng)比單目系統(tǒng)??多一個(gè)采集圖像的攝像頭，而且因?yàn)楦呔鹊碾p目定位算法遠(yuǎn)比單目復(fù)雜，因此??為了滿足實(shí)時(shí)處理的任務(wù)需求，往

【參考文獻(xiàn)】：
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