题目：面向移动机器人视觉反馈控制的目标识别与测距技术

对于移动机器人而言，机器人视觉系统是机器人感知外部环境的重要“感官”。视觉传感器具有信息量大、信息完整等优点，被认为是机器人最主要的感知能力。在多机器人编队过程中，能否正确、实时地处理视觉信息是跟踪机器人能否稳定跟踪前方被跟踪机器人的重要因素，对系统的实时性和鲁棒性具有决定性作用。其中，基于视觉的距离信息提取技术是移动机器人研究中最关键的技术之一。本文对轮式移动机器人的目标识别和单目测距问题进行了初步探讨，课题的核心部分是摄像机标定、目标识别、单目测距算法的实现，本文的主要研究内容包括：（1）摄像机标定。为了计算距离信息，在采集图像前需要先对摄像头要进行离线标定，获取摄像头的内部参数。摄像机成像几何模型决定了空间物体表面到图像平面对应点的几何位置关系，因此摄像机的标定首先要选择合适的摄像机模型，在此基础上通过实验和计算来确定模型的参数(也称为摄像机参数)。（2）图像预处理。为便于识别和提取目标信息，对校正后的图像进行必要的预处理。本文采用了数学形态学滤波、边缘跟踪和区域内部填充等方法，减小噪声对系统的影响，提高系统的鲁棒性能。（3）特征提取与目标识别。要根据图像提取有用信息，提取信息的性质将对其后的目标识别、定位以及整个系统的性能产生决定性影响。本文在比较分析诸多图像特征后，采用相对图像矩匹配的目标识别方法。（4）研究基于单目视觉的目标识别与测距系统。先建立单目测量模型：首先根据识别算法识别出目标，并计算出目标的形心位置。然后利用小孔成像原理建立起来的测距模型计算出目标机器人距离跟踪机器人的相对距离。作者编程实现了目标识别和测距系统，实验表明了本文设计实现的单目测距系统的有效性和可用性。