劣妻未交硕士学位论文ｌＳｌ７‘工０基于单目视觉的移动机器人目标识别及抓取系统研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＯｂｊｅｃｔＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄＰｉｃｋｕｐｆｏｒＭｏｂｉｌｅＲｏｂｏｔＢａｓｅｄｏｎＭｏｎｏｃｕｌａｒＶｉｓｉｏｎ作者：冉冉导师：阮秋琦北京交通大学２０１０年６月ｌ中图分类号：ＵＤＣ：学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于单目视觉的移动机器人目标识别及抓取系统研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＯｂｊｅｃｔＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄＰｉｃｋｕｐｆｏｒＭｏｂｉｌｅＲｏｂｏｔＢａｓｅｄｏｎＭｏｎｏｃｕｌａｒＶｉｓｉｏｎ作者姓名：冉冉导师姓名：阮秋琦学号：０８１２０４３１职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：信号与信息处理研究方向：图像处理北京交通大学２０１０年６月致谢本论文的工作是在我的导师阮秋琦教授的悉心指导下完成的，阮秋琦教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来阮秋琦老师对我的关心和指导。阮秋琦教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向阮老师表示衷心的谢意。另外，杨唐文老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，李晓娟、李倩颖、李亚东、李小利、高海燕、党兵、姚永红等同学对我论文中的许多研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。Ｉ，卜ｉ－中文摘要摘要：本文主要研究基于单目视觉的移动机器人目标识别及抓取系统，所做的工作涉及了彩色图像分割、目标识别、单目摄像机离线标定、单目视觉测距等算法，整体系统达到了比较理想的效果。本文的主要贡献如下：一、图像颜色分割阶段，本文改进了前人基于ＨＳＬ的阈值分割算法，提出了新的分割策略，对各种不同的颜色可以比较好的区分，受光照影响较小，并且在复杂背景下通过使用ｆｌｏｏｄｆｉｌｌ填充算法，可以去掉大部分干扰区域，取得很好的分割效果；对待识别目标是单一颜色的物体，且背景不包含过多与目标相近的干扰色的情况下，该方法非常有效。二、模板匹配和目标识别阶段，对分割得到的二值图像的每个候选目标连通区，采用基于外轮廓的不变矩算法进行模板匹配，相当于对图像采用了基于形状特征的进一步分割，与传统的基于区域的不变矩算法相比，大大降低了匹配时间，并且利用该轮廓计算目标重心点和近地点，取代了传统的利用区域像素进行求取的方法，进一步节约了运算时间，系统实时性得到保证。三、目标定位和测距阶段，利用立体几何理论和摄影测量学推导出理想地平面约束测距模型，用该模型进行距离计算。另外，在实验过程中发现了实际成像的非理想性，推导出测距校正模型，进一步提高了测距精度。实验表明本方法具备可行性和较高的精度。关键词：单目视觉；ＨＳＬ分割；彩色目标识别；轮廓不变矩；测距；校正；分类号：ｊ匕立交通太堂亟±堂僮途塞△垦Ｓ至＆△Ｑ：ｌ：ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｍａｉｎｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｏｂｊｅｃｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｐｉｃｋｕｐｆｏｒｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｍｏｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｔｏｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｏｂｊｅｃｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｆ－ｌｉｎｅ，ｏｂｊｅｃｔｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｍｏｎｏｃｕｌａｒａｎｄＳＯｏｎ．Ｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｙｓｔｅ：ｆｎｈａｓａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｉｎｔｈｅｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ａｎｅｗｓｅｇｍｅｎｔａ...