基于图像信息和BP网络的机器人目标识别技术研究

基于图像信息和BP网络的机器人目标识别技术研究作者：姜延，高庆吉，胡丹丹，JIANGYan，GAOQing-ji，HUDan-dan作者单位：姜延,JIANGYan(北京服装学院,计算机教学中心,北京,100029)，高庆吉,胡丹丹,GAOQing-ji,HUDan-dan(中国民用航空学院,计算机科学与技术学院,天津,300300)刊名：模式识别与人工智能英文刊名：PATTERNRECOGNITIONANDARTIFICIALINTELLIGENCE年，卷(期)：2005，18(3)被引用次数：5次参考文献(11条)1.那彦.田军.杨万海数据融合技术与多传感器探测[期刊论文]-电子科技20022.MENZELP.D'AluisioF.张帆.钟皓机器人的未来20023.PalusHRepresentationsofColorImagesinDifferentColorSpace19984.KimKM.LeeCS.HaYHColorImageQuantizationUsingWeightedDistortionMeasureofHVSColorActivity19965.OhtaY.KanadeT.SakaiTColorInformationforRegionSegmentation1980(03)6.MammoneRJ.ZeeviYYNeuralNetworks:TheoryandApplications19917.MatthewZNeuralNetworkModelsinArtificialIntelligence19908.NourbakhshR.AndreD.TomasiCMobileRobotObstacleAvoidanceviaDepthfromFocus1997(02)9.ElkinRT.HallELThreeDimensionalLineFollowingUsingOmnidirectionalVision199410.SteinF.MedioniGMap-BasedLocalizationUsingthePanoramicHorizon199211.朱志刚.徐光佑.林学言.石定机智能移动机器人的时空多尺度功能视觉[期刊论文]-计算机研究与发展1997(ZK)相似文献(3条)1.学位论文沈志华自主机器人视觉信息处理与跟踪导航研究2006自主移动机器人导航技术是智能机器人领域的一个重要研究方向，其中视觉导航具有其它传感器导航方式所无法比拟的优点，是自主移动机器人的关键技术和研究热点。本文从Prof.Marr视觉理论出发，对机器人低层视觉图像处理算法、视觉系统建模以及实时动态环境下的运动目标跟踪与导航进行了深入研究，并在AS-R自主机器人开发平台上进行了实验论证。低层视觉图像处理是视觉导航的基础，针对环境图像存在噪声干扰的特点，文章分别从时域和频域上分析了图像滤波的方法。在研究了经典边缘检测算子的基础上，介绍了基于小波变换边缘检测的一般方法，研究了一种自适应小波变换的图像边缘检测方法，获得了更为细致准确的边缘。在研究了自主机器人垂直异构双目视觉系统结构的基础上，根据摄像机透视原理，对机器人视觉导航进行了建模，推导了世界坐标系、摄像机坐标系以及图像坐标系之间的映射关系。分析了传统的摄像机标定技术和基于主动视觉的摄像机自标定技术。本文设计了机器人运动目标跟踪导航的整体框架，分别研究了基于自适应背景差分的运动目标跟踪导航与基于卡尔曼滤波与预测的跟踪导航。前者采用帧间差分技术与动态背景更新模型识别运动目标，后者采用不变矩理论与卡尔曼滤波相结合的方法进行运动目标检测与识别。卡尔曼滤波技术的引入，有效实现了目标特征点的位置预测及目标相对运动速度的获取。相关算法研究在AS-R自主机器人平台上进行了实验论证，从实时性出发，研究了基于颜色识别的双目导航系统，更趋于一般性的，研究了基于卡尔曼滤波的AS-R跟踪导航技术，从物体形状的角度，实现了运动目标的跟踪与导航。考虑到机器人跟踪与导航的实时性要求，本文选用了合适的预处理方法，基于图像块的动态窗口分割方法，减少了图像数据的计算量，降低了目标误匹配率，能较好地满足实时动态环境下的机器人跟踪与导航。实验表明AS-R机器人能实时、准确和稳定地识别并跟踪运动目标，实现定位与导航。在路径规划部分，本文采用了一种新的遗传算法，小生境伪并行遗传算法用于机器人路径优化。实验结果表明该方法比SGA和并行遗传算法具备更快的收敛性，能有效避免早熟现象的发生。文章最后从AS-R机器人模块化设计思想出发，探讨了一种基于分层递阶控制的多处理器机器人结构设计方案。2.期刊论文赵海文.岳宏.张雅丽.蔡鹤皋.ZhaoHaiwen.YueHong.ZhangYali.CaiHegao基于多微处理器的智能超声探测系统-数据采集与处理2006,21(z1)设计了一种基于多微处理器的智能超声探测系统.该系统采用由上位工作模式控制单元和下位智能超声传感器阵列组成的分布式结构.每个超声传感器均由独立的微处理器控制,并完成实时数据处理、抗干扰处理、故障报警以及数据通信等功能.上位控制单元根据移动机器人的运动状态采用不同的控制策略,使下位传感器阵列分组并行工作,提高了探测系统的实时性;下位传感器采用阈值比较法、改进型递推均值滤波算法和模糊信息处理技术,提高了探测系统的准确性、可靠性.将该探测系统安装于RIRA-Ⅱ移动机器人上,进行了基于主动视觉和超声信息的运动目标跟踪实验,实验表明超声探测系统运行可靠、稳定.3.学位论文康叶伟基于单目视觉的同时定位与建图2007机器人在未知环境中探索,一个基本的要求是机器人能够决定自己在环境中的位置,这可以在给定地图的前提下,辅助一些传感器完成。但是,很多时候,先验的地图并不存在,需要机器人在运动过程中建立,由此引出了同时定位与建图,即SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)的问题。SLAM是当前智能机器人研究的热点,被很多学者认为是实现真正全自主移动机器人的关键。SLAM主要解决移动机器人在没有先验地图的未知环境中的定位与建图问题,它是一个“鸡生蛋,蛋生鸡”的问题,一方面机器人定位需要地图信息的指导,而开始并没有地图,另一方面建图需要精确地知道机器人当前位姿,二者互为前提。自上世纪80年代末应用卡尔曼滤波器的SLAM方法出现以来,基于概率的方法成为主流的解决方法。SLAM过程中以激光传感器和超声传感器为主的二维传感器常被采用,随着SLAM问题的不断深入研究,传统的二维传感器不能满足实际的需要,视觉传感器由于能够获取的环境信息丰富,近几年在SLAM中得到广泛应用。短短20年时间SLAM研究取得了飞速发展,但是,目前SLAM方法能够处理的环境规模小,大规模环境下SLAM仍然是未来研究追求的目标,特别是对于基于视觉传感器的SLAM。大规模环境下的SLAM未来仍具有挑战性,需要各个环节的有效解决,对于视觉SLAM,主要表现在如下几个方面：(1)可靠陆标的提取。陆标是机器人用于抽象表示实际环境模型的基本元素,可靠的、便于提取的陆标对于机器人在较高不确定性下的陆标匹配以及算法的实时性影响举足轻重。(2)探索策略与SLAM过程的集合。传统的SLAM算法只关心机器人的定位与建图,而不关心机器人在建图过程中运行路径,一般采用随机运行或者人为控制按预定路径运行,事实上,机器人的建图效率、定位与建图精度都与机器人的运动路径有关。探索策略与SLAM过程的结合,即主动SLAM,是机器人获得真正自主的必须。(3)实时性问题。在SLAM过程中,机器人用于抽象表示环境的陆标随着新环境的探索逐渐增加,从而使得系统需要估计的状态变量增加,在陆标数量增长到一定量级时,算法是否能够实时进行估计直接影响到机器人的实际应用。(4)环境表示形式。真实的环境有多种抽象表示形式,如何尽可能丰富的表示环境,从而使得地图除了应用于机器人定位之外,还能够用于机器人高层任务的路径规划,此外,机器人所建立的地图应该便于人识别,这些都是面向未知环境不可缺少的需求。针对上述问题,本文应用单目视觉传感器研究室内环境下的SLAM问题,主要工作包括：(1)室内环境的陆标特征提取方法。针对当前视觉SLAM普遍采用的SIFT点特征陆标的不足,对其进行改进,使之定位与环境重构精度进一步提高。针对室内环境中直线特征丰富的现实,将视觉传感器提取的垂直直线作为陆标应用于环境地图的表示,进一步丰富环境地图的内容,同时提高SLAM算法的估计精度。(2)同时定位与建图算法研究。针对当前主要的两类概率SLAM算法--基于扩展卡尔曼滤波器与粒子滤波器的算法,首先,给出适合点特征和线特征陆标的基于扩展卡尔曼滤波器的SLAM算法实现机制。其次,为满足较大规模环境下的单目视觉SLAM的需要,进一步改进具有对数级复杂度的FastSLAM算法,在不影响其计算复杂度的情况下,应用无味卡尔曼滤波器代替扩展卡尔曼滤波器进行FastSLAM实现,进一步提高其估算精度,为较大规模环境下的单目视觉SLAM做好算法上的铺垫。(3)研究考虑成本的主动视觉SLAM,避免当前视觉SLAM研究中,只考虑采取某一行为的收益而忽略为获得该收益所付出代价的不足,促进主动视觉SLAM的完善与发展。(4)产生能够适于路径规划的辅助地图。针对当前视觉SLAM以点特征作为陆标表示环境模型从而不便于人识别环境以及机器人高层任务规划的不足,提出一种基于图像颜色信息生成适合机器人路径规划的辅助栅格地图的方法,丰富环境的表示形式,使得SLAM过程所建环境地图模型更具有实际应用价值。引证文献(5条)1.游磊.杨丹.张小洪一种新的基于DoG的立体匹配算法[期刊论文]-重庆工学院学报（自然科学版）2009(1)2.杨福刚.孙同景基于最小二乘支持向量机的输液异物检测系统设计[期刊论文]-电子测量与仪器学报2008(4)3.杨福刚.孙同景.宋松林基于机器视觉的全自动灯检机关键技术研究[期刊论文]-仪器仪表学报2008(3)4.杨淑莹.何丕廉基于遗传算法的多目标识别实时系统设计[期刊论文]-模式识别与人工智能2006(3)5.饶玲FIRA微型足球机器人视觉系统研究与设计[学位论文]硕士2006本文链接：：北京理工大学(北京理工大学)，授权号：70132e85-2e6a-4836-8f56-9e9a00b1a401下载时间：2011年3月2日