● 摘要
随着机器人技术的发展，轮式移动机器人将在未来人类活动中扮演着重要角色。目前机器人技术研究的范围和深度都在不断的扩展和推进，其中将视觉信息同控制相结合的机器人视觉伺服系统是最活跃的研究课题。本文就轮式移动机器人带视觉标记的动目标识别与伺服跟踪问题进行初步探讨，此课题的核心是目标识别、跟踪控制和系统设计，本文的主要研究内容包括：（1）图像校正。由于摄像机光学系统存在的加工误差和装配误差，采集到的原始图像与理想成像之间有光学畸变误差，显然这种畸变对图像识别和视觉测量都有很大影响，故首先要计算摄像机的内部参数，进行图像纠偏。（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。视觉伺服首先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。因此，论文比较分析诸多图像特征后，提出相对图像矩匹配的目标识别方法。（4）研究基于位置的双目动目标识别与跟踪系统。先建立双目测量模型：利用小孔成像原理、双目摄像机结构，建立相对测距模型。再根据识别算法识别出目标，并估计出相对位姿和设计控制器驱动机器人跟踪上目标。（5）研究基于单目图像的动目标识别与跟踪系统。根据识别出目标的特征参数与期望图像的特征参数相比较得到的差异，直接控制机器人趋向目标。关键问题是推导出特征参数与目标位置之间的函数关系。作者编程实现了基于位置和基于图像的两种动目标识别和跟踪方案。移动机器人实际运行实验表明了本文提出的动目标识别方法以及设计实现的跟踪控制器软件系统的有效性和可用性。关键词：伺服跟踪，轮式移动机器人，运动目标，图像校正，形状识别
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