● 摘要
近年来，视觉传感器因其包含了丰富的环境信息而受到了普遍的关注，基于视觉传感器的控制技术也成为了研究热点。计算机硬件技术的发展和视觉传感器精度的提高，使得基于机器视觉的精确定位和位姿确定成为可能。 本文以多智能体协调控制为应用背景，实现两个智能体之间的相对位置和姿态的确定，并加以控制，最终达到预定状态。由于通常的基于视觉的物体位姿控制是通过求解PNP问题实现的，这种方法的前提是摄像机参数已经标定，且被控物体上的各个标志点在空间中的坐标已知。本文中提出一种新的基于计算机视觉的、非接触式的位姿控制方案，该方案在上述两个条件不满足的情况下也能实现对物体位姿的实时控制。 本文提出的基于视觉的多智能体相对位姿控制方法通过在被控对象表面设置三个彩色的标志点，在经过图像处理的方法识别出各个标志点在图像中的坐标之后，通过一种拟人的控制算法对被控对象的各个位姿参数进行估计，给出相应的控制输入，直至被控对象的位姿达到预定的状态。 本文主要介绍了以下几个方面的内容： （1）介绍了基于彩色视觉的位姿控制系统的总体结构设计，其中包括视觉子系统、决策子系统、无线通信及电机驱动子系统的软、硬件的结构及功能。 （2）详细介绍了各个子系统的具体软、硬件实现。在视觉子系统中，对比分析了目前几种常用的图像处理方法的研究现状，并针对实验的特殊性，介绍了一种改进的快速的多目标点图像处理方案。在决策子系统中，介绍了一种拟人的位姿参数估计及控制方案。 （3）给出了实验结果，对实验中的误差及精度问题进行了分析，并提出了未来的研究方向。通过实验结果可知，此方法切实可行，并具有很高的稳定性及抗干扰能力，对相关问题的方案设计及算法选择有一定的借鉴意义。 本文的工作得到国家自然科学基金项目（60374001，60727002，60774003）的资助。