基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人車(chē)跟蹤算法研究.pdf

1、無(wú)人車(chē)是指無(wú)需人員操控的集環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、自動(dòng)控制等功能于一身的地面自主移動(dòng)車(chē)輛系統(tǒng)，可輔助或代替人類(lèi)在復(fù)雜地形條件下完成既定任務(wù)。在無(wú)人車(chē)多車(chē)協(xié)作和調(diào)度的應(yīng)用場(chǎng)景中，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的目標(biāo)跟蹤是多車(chē)協(xié)同系統(tǒng)的前提和保障。基于傳統(tǒng)固定攝像機(jī)模式的無(wú)人車(chē)系統(tǒng)在目標(biāo)跟蹤過(guò)程中具有視野狹窄的缺點(diǎn)，增加了無(wú)人車(chē)目標(biāo)跟蹤的難度和系統(tǒng)的復(fù)雜度。
　　針對(duì)傳統(tǒng)固定攝像機(jī)模式在車(chē)輛目標(biāo)跟蹤過(guò)程中的不足，本文在實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)研發(fā)的無(wú)人車(chē)平臺(tái)上采用可以自

2、由轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)攝像機(jī)，研究基于云臺(tái)攝像機(jī)視覺(jué)的無(wú)人車(chē)跟蹤算法。首先，對(duì)現(xiàn)有無(wú)人車(chē)架構(gòu)進(jìn)行分析，使用云臺(tái)攝像機(jī)代替固定攝像機(jī)，結(jié)合跟蹤任務(wù)特點(diǎn)和車(chē)載設(shè)備類(lèi)型，對(duì)基于云臺(tái)攝像機(jī)的無(wú)人車(chē)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì);第二，對(duì)云臺(tái)攝像機(jī)的視覺(jué)伺服控制算法進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了一種基于圖像坐標(biāo)偏移反饋的云臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制算法。該算法使云臺(tái)可根據(jù)目標(biāo)相對(duì)位置驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)追蹤標(biāo)靶，從而保證目標(biāo)標(biāo)靶質(zhì)心始終處于圖像中心位置，有效解決了無(wú)人車(chē)跟蹤過(guò)程中傳統(tǒng)固定攝像機(jī)視野受限、

3、目標(biāo)跟蹤丟失的問(wèn)題;第三，研究了基于改進(jìn)的POSIT迭代算法的單目視覺(jué)位姿估計(jì)，在此基礎(chǔ)上融合單目視覺(jué)位姿信息和慣性導(dǎo)航信息進(jìn)行無(wú)人車(chē)跟蹤算法研究。該算法使用擴(kuò)展卡爾曼濾波融合視覺(jué)位姿信息和慣性導(dǎo)航信息，可以針對(duì)跟蹤目標(biāo)實(shí)現(xiàn)較為精確的位姿估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的目標(biāo)跟蹤;第四，對(duì)無(wú)人車(chē)舵機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了一種可實(shí)時(shí)自主調(diào)節(jié)的S曲線局部路徑規(guī)劃方法。該方法可在位姿估計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)人車(chē)的跟蹤行為進(jìn)行決策。然后，研究了基于增量式PID算法