集控式足球機器人視覺子系統(tǒng)的研究.pdf

1、機器人足球是一個新興的交叉學(xué)科，涉及到機器人學(xué)，人工智能，人工生命，智能控制等多個領(lǐng)域。目前，國際上對于機器人足球的研究得到了迅速的發(fā)展。隨著機器人在各個領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，機器人技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了由控制型機器人，半自主，全自主機器人到類人型自主機器人的發(fā)展。而機器人足球是一個典型的而且非常具有挑戰(zhàn)性的多智能體系，它是由幾個機器人組成球隊，在復(fù)雜的環(huán)境條件下，與另一只機器人球隊進行對抗比賽的項目。從控制的角度上來看，足球機器人分為四個子系

2、統(tǒng)，即視覺子系統(tǒng)，決策子系統(tǒng)，通信子系統(tǒng)，機器人小車子系統(tǒng)。其中，視覺子系統(tǒng)可看作系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)，決策子系統(tǒng)可看作系統(tǒng)的控制器，機器人小車子系統(tǒng)是執(zhí)行機構(gòu)，而通信子系統(tǒng)是決策子系統(tǒng)和小車子系統(tǒng)之間的連接橋梁。在四個子系統(tǒng)中，作為機器人的主要感知設(shè)備，視覺系統(tǒng)是整個機器人的眼睛，是系統(tǒng)獲取外部信息最主要的通道，是足球機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它不斷采集場上的信息，對圖像進行處理、分析，完成目標(biāo)識別和跟蹤，并把得到的目標(biāo)信息傳遞給決策系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)

3、的好壞對機器人性能的發(fā)揮起著決定性作用，由于足球機器人的快速運動和激烈的對抗，要求視頻捕獲頻率為30.60幀/秒，即必須在幾十毫秒內(nèi)完成視覺信息處理、通訊、動作等一系列任務(wù)，以形成下一周期的比賽策略，這對視覺系統(tǒng)實時性、魯棒性和準(zhǔn)確性等要求都很高。因此，本文著重對此類機器人的視覺子系統(tǒng)進行了深入的研究。 本論文主要研究內(nèi)容如下： 1、本文首先討論了足球機器人的視覺子系統(tǒng)的工作過程，對現(xiàn)有足球機器人視覺子系統(tǒng)的工作原理等進

4、行了分析和研究。 2、對機器人視覺系統(tǒng)預(yù)處理過程進行了分析，該預(yù)處理主要包括：圖像分割、圖像調(diào)整、圖像增強與恢復(fù)及圖像壓縮。其中針對關(guān)鍵的圖像分割部分，提出了一種基于模糊理論的圖像分割方法。 3、討論了視覺子系統(tǒng)的色彩空間模型，分析了顏色查找表CLUT的工作原理。并對比了RGB、HIS、YUV等不同的顏色空間模型，提出轉(zhuǎn)換為YUV顏色空間進行色彩采集。 4、考慮到視覺系統(tǒng)中無法避免的噪聲影響，提出了一種基于小波算