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在基于视觉及模式识别的机器人控制系统中,需要对采集到的图像进行实时的处理。针对基于PC的视觉系统存在实时性、性价比不高及不能适应恶劣的工作环境等问题,本文提出了以高性能的TMS320 DM642数字信号处理器为机器人视觉系统中的专用图像处理芯片,建立一种新的机器人视觉系统平台,实现机器人视觉控制系统。
本文首先阐述了机器人视觉的概念及其发展历史、现状和应用。DSP的理论和元器件的历史,以及DSP在机器人视觉处理领域中的应用。根据机器人视觉系统的要求和图像处理领域中DSP的发展,对基于DSP的机器人视觉系统的平台搭建进行了研究。阐述了基于硬件模块TMS320 DM642的机器人视觉系统的基本硬件组成和硬件的各个功能模块的功能和完整的机器人视觉系统的搭建。
本文还论述了机器人视觉系统中首要解决的问题,摄像机的标定。根据坐标关系,分别讨论了不同的摄像机模型,并对传统的标定方法和摄像机自标定做了详细阐述,提出了一种新的基于共面点的摄像机现行分解标定方法。以及该方法在立体双摄像头标定中的改进。
在机器视觉图形的预处理算法上,本文介绍了几种常用的预处理步骤,对图像处理中的图像二值化、中值滤波、改进型Canny算子图像边缘检测等算法上进行研究,并针对这些算法进行了OSP上的移植和优化。
最后,本文通过实验,检验了DSP平台搭建的有效性。通过多次的标定实验,验证了基于共面点的摄像机现行分解标定方法及其在立体双摄像头标定中的结果。通过建立基于Visual C++的仿真平台进行了图像处理算法的验证。