移动机器人系统机器视觉单元设计+CAD图纸(2)
5.1摄像机标定目的 31
5.2摄像机标定原理 32
5.3摄像机标定方法 33
5.4摄像机标定实验 35
5.5本章小结 39
第优尔章 总结 40
参考文献 41
致谢 43
第一章 绪论
1.1机器视觉概述
机器人视觉【robot vision】 使机器人具备视觉感知功能的系统，是机器人系统构成的重要部分之一。机器人视觉能够通过视觉传感器获取环境的二文图像，并且通过视觉处理器进行分析和解释，从而转化为符号，让机器人能够辨识物体，并来确定位置。机器人视觉的基本原理与机器视觉类似，所以广义上也可以称其为机器视觉。机器视觉研究视觉感知的通用理论，研究视觉过程的分层信息表示和视觉处理各功能模块的计算方法。它侧重于钻研以应用为背景的专用视觉系统，只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟－数字转换器和帧存储器等组成。机器人视觉根据功能不同可以分为视觉检验和视觉引导两种，广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事等领域。
视觉技术是近几十年来发展的一门新兴技术。机器视觉可以代替人类的视觉从事检、目标跟踪、机器人导向等方面的工作，特别是在那些需要重复、迅速的从图象中获取精确信息的场合。尽管在目前硬件和软件技术条件下，机器视觉功能还处于低级水平，但其潜伏的应用价值引起了世界各国的高度重视，发达国家如美国、日本、德国、法国等都投进了大量的人力物力进行研究，近年来已经在机器视觉的某些方面获得了突破性的进展，机器视觉在车辆安全技术、自动化技术等应用中也越来越显示出其重要价值。本文根据最新的CMOS图像采集芯片设计了一种通用的视觉系统模块，经过编制不同的图像处理、模式识别算法程序本模块可以应用到足球机器人，无人车辆等各种场合。
机器人是先进制造技术领域一个重要发展方向，也是机械制造自动化专业学生的专业知识结构中的一个重要组成部分。移动机器人涉及机器人学、人工智能、控制理论、传感器技术、信息处理技术等。作为机器人科学的一个重要的组成部分，移动机器人一直是机器人科学的研究热点之一。近年来对移动机器人的研究受到重视，自主式移动机器人是研究最多的一种。作为智能机器人的一种，自主式机器人能够按照预先给出的任务指令，根据已知的地图信息做出全局路径规划，并在行进过程中，不断感知周围环境信息，引导机器人自身绕开障碍物(简称避障)，安全行驶到达指定目标，并执行要求的动作与操作。
本课题源自科研项目，其研制目的是为机器人与人之间的人机交互方法构建一个实验平台。课题要求同学结合所学知识，通过理论学习和文献阅读、熟悉机器人技术，掌握基本的计算机辅助设计与分析技术，在此基础上独立完成移动机器人系统机器视觉单元设计工作。
1.2机器视觉的研究意义
机器视觉是研究如何使计算机对图像数据产生智能化感知的一门科学。物体识别在机器视觉领域属于一项基础研究，对图像理解目标的实现起着至关重要的作用。
在机器视觉的基础研究中，物体识别一个主要的研究目标，同时也是一个至关重要的核心问题。之所以说它时一个主要的研究目标，是因为计算机理解图像的基础就是辨认出图像中的物体。如果能够识别出图像中的物体，那么就可以部分还原2D图像的3D信息。同时，图像处理、图像分割等基础研究的目标之一也是为了正确解析出图像中有意义的物体。之所以说它是一个至关重要的核心问题，是因为它是图像解析、物体跟踪的基础，也是众多实际应用的基础，没有稳定的良好的识别算法，就不可能产生大规模的应用。