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基于视觉和路标的机器人室内定位导航系统编号：ZN2013080123指导老师：林国余项目组成员：张勐刘森林杨燕王佳欣李欣怡2020/1/29仪器科学与工程学院1目录2020/1/29仪器科学与工程学院2项目简介项目技术项目计划项目分工项目简介•研究背景室内定位的关键在于获取位置，由于室内环境中卫星信号极易被屏蔽，GPS在室内无法使用。有学者提出利用RFID、WLAN等无线技术解决室内的定位问题。RFIDWLANBLUETOOTH成本高定位精度差2020/1/29仪器科学与工程学院3项目简介•人们从外界环境中获取的信息中，80%来源于视觉•随着图像处理技术发展，基于人工路标的机器人视觉导航定位得到广泛的应用。•初步方案拟定采用Android系统终端作为室内机器人的视频采集处理平台，以windows系统的PC机作为后台监控服务器。2020/1/29仪器科学与工程学院4项目简介•研究内容机器人视觉•研究机器人视觉系统的特点，以及人类视觉与机器视觉的不同图像的分割和识别•研究图像处理和模式识别的各种方法，针对实验环境找到一种图像识别方法和字符识别算法。软件设计•对机器人进行视觉图像识别时，用到的各种数字图像识别处理方法如图像预处理的各种方法和和图像分割方法进行软件设计。2020/1/29仪器科学与工程学院5项目技术I•系统描述II•路标设计III•路标放置IV•路标识别与信息提取2020/1/29仪器科学与工程学院6项目技术•系统描述由于天花板空间空旷，场景单调，因此我们将路标放置在天花板上，以减少遮挡以及噪声干扰。为此我们构建了如图所示的机器人室内导航定位系统。该系统包含安装在天花板上的人工路标序列，机器人车和摄像机，其中摄像机安装在机器人上，由于路标安装在天花板上，为减少图像畸变，便于后续图像处理，要求摄像机光轴和天花板平面近似垂直。2020/1/29仪器科学与工程学院7（1）隔离区。其作用在于通过形状和颜色特征以便于路标的检测、判别和提取，其外廓形状为圆形，并采用一些对比强烈的色彩，如绿色，红色等。（2）判别区。其作用在于：1）进一步描述路标特征；2）反映数据区中数据的读取规则判别区由黑白方块组成，其中黑色方块代表二进制的0，白色方块代表二进制的1。（3）数据区。由8×6个黑白方块组成，内含路标实际位置坐标项目技术•路标设计我们所设计的新路标构造如图2所示。路标为圆形，其内部由隔离区、判别区和数据区组成：2020/1/29仪器科学与工程学院8项目技术•路标的放置假设天花板是一个宽度为w米，长度为h米的矩形区域，分为m列n行，并构建如图3所示的全局坐标系，坐标为（i,j），其中1≤i≤m，1≤j≤n。2020/1/29仪器科学与工程学院9项目技术•路标识别与信息提取路标识别基本思路是利用不同颜色特征对图像进行阈值分割，获得二值图像，然后寻找包含路标特征信息的连通域，从中提取出路标所包含的信息。其具体算法流程下所示：2020/1/29仪器科学与工程学院10项目技术（1）：路标颜色分割。（5）：判别区和数据区的分割。（2）：根据外廓形状初步定位路标。（6）：数组等效表示。（3）：连通域内路标颜色再分割。（7）：路标判别区内容判别。（4）：路标判别区形状识别。（8）：数据验证和纠错2020/1/29仪器科学与工程学院11项目技术国外应用实例2020/1/29仪器科学与工程学院12项目计划2013年12月—2014年1月技术调研阶段，通过对国内外室内机器人定位的相关文献和专利的查阅，了解当前技术发展趋势、存在问题和应用前景。2013年2月—2014年4月完成路标设计制作、硬件平台搭建调试、视频采集、路标识别等阶段性任务2013年5月—2014年7月完成网络通讯、后台服务器软件等子模块2013年8月—2014年10月开发设计完成后，寻找试验场地，粘贴路标，调试和完善室内定位算法，并构建调试演示平台。2020/1/29仪器科学与工程学院13项目分工张勐刘森林网络通讯、路标识别后台服务器软件杨燕王佳欣李欣怡路标设计制作、硬件平台搭建调试视频采集2020/1/29仪器科学与工程学院14谢谢观看希望老师提出宝贵意见2020/1/29仪器科学与工程学院15