摘 要：采用嵌入式EPXA10為核心，以污水車自動(dòng)泄放機(jī)器人為應(yīng)用對象，本文介紹一種雙目視覺定位系統(tǒng)。提出一種利用模糊算法進(jìn)行目標(biāo)圖像的邊緣檢測，并結(jié)合雙目視覺定位的算法實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺定位的方法。針對污水泄放機(jī)器人的工作特點(diǎn)，采用主動(dòng)尋找特殊圖的方法，達(dá)到快速準(zhǔn)確對目標(biāo)跟蹤定位的目的，完成對污水車泄放口的三維定位，機(jī)器人根據(jù)定位坐標(biāo)可以準(zhǔn)確地接通污水泄放管，快速把污水泄放到池中。

關(guān)鍵字：嵌入式系統(tǒng)，機(jī)器人，視覺定位系統(tǒng)

Abstract: Based on the embedded processor EPXA10, a system of Binocular Stereo Vision Localization for a robot system of sewage lorry self-discharging is presented in this paper. Especially, a new method of robot localization is presented, in which the Fuzzy theory is adopted for the edge detecting of the target image and the Stereo Vision algorithm is used for localization. Aimed at the special role of the robot, a method of actively searching a special image-symbol which can achieve a fast and exact localization is adopted for the purpose of three-dimension localization of the nozzle on the sewage lorry. According to the located coordinate, the robot can connect the sewage discharging pipes, and let sewage into the puddle.

Key words: Embedded system; Binocular Stereo localization; Robot vision; Sewage Discharge; Robot

1 引言

機(jī)器人視覺定位系統(tǒng)是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)很重要的部分，本文以污水泄放機(jī)器人為對象，介紹一種基于嵌入式系統(tǒng)的污水車泄放機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng)。本文采用一種雙目視覺定位的算法實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行定位，并用一種基于被動(dòng)視覺的攝像機(jī)自主標(biāo)定方法，采用線性最小二乘算法求得攝像機(jī)透視投影矩陣實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的標(biāo)定，最后用一種特殊的圖像標(biāo)志，引導(dǎo)機(jī)器人主動(dòng)尋找目標(biāo)完成目標(biāo)定位和跟蹤。

作為一個(gè)貧水國家，我國的污水處理系統(tǒng)大都存在著自動(dòng)化程度不夠高。在進(jìn)行污水處理前，需要把污水從運(yùn)輸車上泄放到污水池。目前污水泄放這項(xiàng)工作大都是由人工來完成。本文提到的污水泄放機(jī)器人的任務(wù)就是代替人來完成把污水從運(yùn)輸車泄放到污水池的工作，即準(zhǔn)確地將污水池的污水入口管道與污水車上的管道連接起來具有很好的社會(huì)意義和實(shí)際應(yīng)用前景（如圖1所示）。系統(tǒng)的組成如圖1所示：

圖1 污水泄放系統(tǒng)示意圖

采用一種雙目視覺定位的算法實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行定位，并用一種基于被動(dòng)視覺的攝像機(jī)自主標(biāo)定方法，采用線性最小二乘算法求得攝像機(jī)透視投影矩陣實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的標(biāo)定，最后用一種特殊的圖像標(biāo)志，引導(dǎo)機(jī)器人主動(dòng)尋找目標(biāo)完成目標(biāo)定位和跟蹤。

2 嵌入式系統(tǒng)圖像處理器簡介

由于圖像處理過程中往往會(huì)包括多個(gè)步驟，如預(yù)處理、檢測、跟蹤、識(shí)別等（如圖1所示），因此對圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量非常大。此外，用于圖像分析、處理的嵌入式處理器對實(shí)時(shí)性要求非常強(qiáng)。本文采用Altera公司的一款內(nèi)嵌ARM核的芯片EPXA10，它集高密度邏輯（FPGA）、存儲(chǔ)器（SRAM）及嵌入式處理器（ARM）于單片可編程邏輯器件上，實(shí)現(xiàn)了速度與編程能力的完美結(jié)合。

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