基于雙目視覺智能輪椅導航的關鍵技術研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代機器人技術的快速發(fā)展，機器人技術在工程領域的應用日益廣泛。智能輪椅作為一種服務機器人，它融合了移動機器人技術、計算機技術、仿生學、模式識別等領域的先進成果，其發(fā)展也受到人們越來越多的關注;同時，具有地圖記憶、自行行走避障，并能通過人機接口與用戶進行簡單交流的智能輪椅的出現(xiàn)使智能輪椅的功能出現(xiàn)了革命性的變革。智能輪椅雖然大量應用了移動機器人技術，但其服務對象是人，因而安全性是其首要問題。能夠安全的自主或半自主導航并規(guī)劃出一條無碰撞

2、路徑是其主要任務，也是當前有關智能輪椅研究的熱點問題。
　　 基于視覺的移動機器人導航是近年發(fā)展起來的一種先進導航技術。與其它的非視覺傳感器導航相比，它具有信息豐富、探測范圍寬、目標信息完整等優(yōu)點。本文以智能輪椅為研究對象，在此平臺上分析了基于雙目視覺導航的關鍵技術，其主要研究結果有：
　　 1.提出了基于BP神經網絡的攝像機標定技術。攝像機標定作為一個完整的視覺系統(tǒng)工作的前提條件，其精度直接影響后續(xù)工作的可靠性。本文先

3、綜合分析了傳統(tǒng)攝像機標定方法，指出其在實際具體應用中的局限性。之后結合現(xiàn)代神經網絡技術，提出了基于BP神經網絡的攝像機標定技術。建立了三層神經網絡模型，以雙目視覺系統(tǒng)獲取的圖像作為輸入，并在MATLAB6.0試驗環(huán)境下編程驗證了算法的有效性，使其成為攝像機標定的一種可選的有效方法。
　　 2.系統(tǒng)分析了圖像采集的軟硬件系統(tǒng)和圖像處理的整個流程。圖像是視覺系統(tǒng)工作的最原始的基本數(shù)據(jù)。恰當合適的圖像處理算法能夠大量節(jié)省系統(tǒng)的工作時間

4、，并提高系統(tǒng)工作的魯棒性。基于此，本文分析了圖像預處理、圖像分割、圖像的邊緣檢測與提取等領域的常用的算法，并對比討論了各種算法的適用范圍。這為后續(xù)的路徑規(guī)劃工作提供參考。
　　 3.提出了基于遺傳算法的智能輪椅路徑規(guī)劃算法。路徑規(guī)劃作為移動機器人領域里的經典難題，其發(fā)展和研究一直受到人們的關注。路徑規(guī)劃的實質是一個迭代優(yōu)化尋找最佳路徑的過程，而遺傳算法在迭代優(yōu)化方面具有很好的適用性。本文建立了簡單的環(huán)境模型，用來模擬智能輪椅的工