基于Webots的家庭服务机器人物体识别技术研究
Research on Object Recognition Technology of Home Service Robot Based on Webots
在科技的发展,人类需求的不断提升和社会老龄化等多方面的推动下,服务机器人产业化势在必行.虽然许多的国内外学者对此进行了长期的研究,但要实现机器人切实有效的帮助人类处理日常生活中面临的诸多问题还有一定的距离.物体识别便是其中的难点之一.主要原因在于基于机器视觉的物体识别要求识别精度和识别速度同时满足;机器人面对的现实环境复杂多变,干扰因素较多;图像特征的选取会对识别的精度造成一定的影响.本文以家庭环境作为机器人的识别场景,针对上述难题进行研究设计,主要完成了以下几方面的工作:(1)采用SURF算法和SVM分类器相结合的方法进行图像特征的提取和训练.在此过程中针对SURF算法提取的特征维度较高和数目不定的问题提出运用PCA和Bag-of-visual-word算法对其进行降维和聚类的处理.即提取出最具代表性的主成分后针对其特征数目不确定且PCA降维存在的缺少类别信息的特点运用Bag-of-visualword算法对其进行聚类处理,在弥补PCA算法不足的同时使SURF算法提取的特征数确定为一个固定的值,从而便于后续SVM对特征的训练.(2)针对家庭场景的复杂性对机器人识别造成的影响,本文提出将环境背景作为样本图进行训练的同时运用图像金子塔对测试图进行分割处理,即对测试图进行分块识别,以此来降低复杂背景的影响.(3)单一视角提取的2D图像不可避免的会造成信息的损失,为进一步提升机器人识别的精度,本文提出运用多视角的思想,对目标物体多个角度提取图像以此来增加机器人对目标物体信息的获取.(4)本文主要运用Webots机器人仿真开发平台进行实验测试.在此平台上完成了对OpenCV的配置,家庭场景和机器人的建模,并运用c++进行编程,实现了在该平台上对机器人的运动控制和目标物体的识别.实验结果表明,本文的设计方案可以有效降低复杂环境和存在遮挡的情况对目标物体识别的影响,在确保识别精度的同时能够保证一定的实时性.由于对家庭环境的建模做到了尽量真实还原现实场景,因此,本文的研究设计具有一定的可行性和实用性.
- 作者：
- 靳晓英
- 学位授予单位：
- 北方民族大学
- 专业名称：
- 电路与系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 马行
- 中图分类号：
- TP242
- 关键词：
- PCA降维；聚类；图像金字塔分割；多视角；Webots；SURF算法
- PCA dimensionality reduction; clustering; image pyramid segmentation; multi-views; Webots; SURF;