移动机器人的研究始于20世纪60年代,并且在军事、民用、科学研究等许多方面得到了广泛的应用。导航技术是移动机器人研究的一个基本问题。由于视觉传感器获取的环境信息丰富、全面,同时随着机器视觉理论及算法的发展,视觉导航已成为移动机器人导航技术中的一个重要发展方向。本文针对移动机器人视觉导航与定位所涉及的摄像机标定、彩色图像处理、视觉定位等问题进行了深入的分析和研究。第一,综述了移动机器人技术以及移动机器人视觉导航与定位的研究概况,并分析了移动机器人视觉系统的基本原理、技术要求以及技术实现。第二,视觉系统必须建立空间点与对应的图像平面点之间的成像关系,这正是摄像机标定技术研究的主要问题。本文研究了摄像机成像模型和摄像机标定的主要内容,并分析了两种摄像机标定技术(包括线性求解法和两步法)的原理和方法。第三,研究了移动机器人视觉系统中基于颜色信息的目标检测与识别问题。在此基础上提出了一种基于HSI颜色模型的直方图阈值法,它将彩色图像的颜色模型由RGB颜色模型转换成HSI颜色模型,根据色调H分量和亮度I分量确定的分割阈值对彩色图像进行分割和识别。第四,研究了室内环境下移动机器人的视觉定位与运动估计问题。它采用单目视觉,在借助人工标识物的情况下,由透视投影成像模型及空间几何关系,推导出单目视觉测距模型并实现了移动机器人的全局定位和目标的定位。通过序列图像,应用基于特征的运动分析方法估计球体的运动参数,依此推导出移动机器人对运动目标的拦截模型。第五,采用Zhang的两步法对摄像机进行标定,实验表明标定精度较高;采用基于HSI颜色模型的直方图阈值法提取几何形状不同的目标,实验表明分割精度较高;采用单目视觉定位法对橙色球体进行定位,实验表明定位精度较高。第六,总结了本文所取得的研究成果,并进一步指出了将来研究工作的重点。