机器人视觉是机器人最重要的感知能力之一。机器人视觉伺服控制系统集成了机器人视觉和机器人控制技术,是机器人学中一个具有挑战性的研究课题。基于视觉伺服的运动目标跟踪系统的研究是当前机器视觉的研究热点之一,有着广泛的应用前景。本文在211项目“基于视觉伺服的多元信息目标跟踪系统”的支持下,以研究构建一个开放性多功能目标跟踪视觉伺服系统为目标,针对视觉伺服系统中的运动目标检测、基于视觉信息反馈的运动控制和系统集成等关键理论及技术问题进行了详细的研究。 论文主要工作及成果如下: 首先,在综合了视觉伺服与跟踪控制现有研究基础上,分析了视觉伺服系统的分类,并探讨了视觉伺服系统的工作原理。指出了视觉伺服发展的几个方向及存在的问题。提出了基于视觉伺服的多元信息目标跟踪系统的逻辑结构,探讨了基于视觉伺服的目标跟踪系统各部分的设计方法,并在此方法的指导下完成了的系统的部分软硬件设计工作。 其次,根据静态背景下运动目标检测的要求,对图像信息处理模块进行了详细设计。对图像信息处理模块中影响速度和精度的因素进行了详细分析,并借鉴了阈值分割技术,用阈值滤波的方法,增强了图像处理的抗干扰能力。然后再通过对软件的优化,提高了软件处理速度,最终达到了设计要求的精度和速度。 最后,本文采用单纯的位置控制方式和PID控制策略两种方法分别设计了运动控制模块,通过试验对两种运动控制模块的控制效果进行了比较,分析了PID控制策略相对与纯位置控制方法的优势,也分析了PID控制中存在的不足,并指出引入模糊控制可能解决PID控制中的不足之处。 通过本论文的研究,建立了一个基于视觉伺服的多功能目标跟踪试验系统,目前已能实现静止背景下运动目标跟踪功能,并预留了图像处理模块接口,作为一个可二次开发的开放系统,为以后实现多功能目标跟踪打下良好基础。