足球機(jī)器人彩色圖像對(duì)光照不變性研究.pdf

1、機(jī)器人足球比賽為智能機(jī)器人學(xué)科和人工智能及其他學(xué)科的發(fā)展提供了一個(gè)標(biāo)志性和挑戰(zhàn)性的課題,涉及到通訊、電子、傳感器、機(jī)械、圖像處理等多學(xué)科技術(shù)。作為復(fù)雜的多智能體系統(tǒng),足球機(jī)器人一般可以劃分為決策子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)、小車子系統(tǒng)、視覺子系統(tǒng)四個(gè)部分。足球機(jī)器人視覺系統(tǒng)對(duì)于目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性,將直接決定足球機(jī)器人對(duì)目標(biāo)的定位,路徑規(guī)劃,以及彼此協(xié)同等完成任務(wù)的能力。
　　 機(jī)器人足球比賽場地是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的顏色結(jié)構(gòu)化環(huán)境,其中的每一

2、個(gè)物體都有一個(gè)特定的顏色。因此相對(duì)于圖像的形狀,頻域和統(tǒng)計(jì)等特征,顏色特征較為有利于足球機(jī)器人來識(shí)別目標(biāo),也是目前主要采用的方式。但是物體的顏色在光照變化的情況下,容易形成較大差異的顏色外觀,這嚴(yán)重影響了目標(biāo)識(shí)別的有效性。因此光照問題成為影響足球機(jī)器人目標(biāo)識(shí)別的重要問題之一。
　　 本文的主要目的就是通過研究改進(jìn)足球機(jī)器人目標(biāo)識(shí)別的顏色模型,減少光照變化對(duì)足球機(jī)器人顏色識(shí)別的影響。本文對(duì)當(dāng)前彩色圖像光照處理的方法開展研究,確定以

3、雙色性反射模型為重點(diǎn)。研究了次優(yōu)特征選擇和最優(yōu)特征選擇方法,并確定了以順序前向特征選擇和遺傳算法為重點(diǎn)研究對(duì)象。研究了各種光照不變顏色模型和分量,提出了包含11個(gè)顏色分量的對(duì)光照變化不敏感的顏色分量集合。在此基礎(chǔ)上,本文的主要研究工作如下:
　　 1)提出了足球機(jī)器人視覺圖像的順序前向顏色特征分量選擇方法,建立了足球機(jī)器人對(duì)光照不變顏色模型。針對(duì)半自主足球機(jī)器人提出了顏色模型{uSb}:針對(duì)全自主足球機(jī)器人提出了顏色模型{Syc

4、2}。開展實(shí)驗(yàn)研究,證明這兩個(gè)模型對(duì)目標(biāo)顏色的識(shí)別率優(yōu)于傳統(tǒng)的顏色模型。
　　 2)提出了足球機(jī)器人視覺圖像的遺傳算法顏色特征分量選擇方法,建立了足球機(jī)器人對(duì)光照不變顏色模型。針對(duì)半自主足球機(jī)器人提出了顏色模型{rSc2};針對(duì)全自主足球機(jī)器人提出了顏色模型{yc2c3}。開展實(shí)驗(yàn)研究,證明這兩個(gè)模型對(duì)目標(biāo)顏色的識(shí)別率優(yōu)于傳統(tǒng)的顏色模型。
　　 3)提出了一套適合于足球機(jī)器人顏色模型研究的遺傳算法運(yùn)行參數(shù)。研究了利用遺傳