移动机器人视觉控制系统的目标提取_张贵英
上传者:黄翼虎|上传时间:2015-05-05|密次下载
移动机器人视觉控制系统的目标提取_张贵英
图像;识别;视觉
移动机器人视觉控制系统的目标提取
Object extraction for the visual control system of mobile robot
张贵英,张先杰
ZHANG Gui-ying, ZHANG Xian-jie
(遵义医学院 医学信息工程系,遵义 563003)
摘 要: 在移动机器人视觉控制系统中,目标标志物的提取是关键技术之一。本文提出了利用基于标记
的分水岭算法分割移动机器人目标标志物图像,首先将获取的目标标志物图像进行预处理,包括转换为灰度图像、进行空间滤波和二值化操作,接着对预处理后的图像进行数学形态学处理,最后利用基于标记的分水岭算法分割目标标志物图像。实验结果表明,该算法不但正确的分割了目标标志物图像,并很好的保护原图像的边缘信息,验证了该算法的有效性。
关键词: 移动机器人;视觉系统;目标提取
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2012)09(上)-0065-02Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2012.9(上).21
0 引言
视觉系统是移动机器人及其重要的组成部分,就像人的眼睛一样,用来感知和识别外部环境,同时依此感知的环境信息实现对机器人的导航,而目标提取又是视觉系统的关键技术。移动机器人对目标物识别的正确性和实时性都与视觉信息是否正确、及时地处理息息相关。视觉信息处理技术是移动机器人研究中的关键技术[1],如果没有视觉控制系统,可以想象,移动机器人根本无法完成相应工作。
(x , y)处的响应g (x , y)。
g (x , y)=w (-1,-1) f (x-1, y-1)+w (-1,0) f (x-1, y)+…
+w (0,0) f (x, y)+…+w (1,1) f (x +1, y+1)
大小为m×n的滤波器为大小为M×N的图像进行空间滤波,表示为:
1 移动机器人目标标志物图像预处理
1.1 图像灰度化
一般而言,由移动机器人采集的目标标志物图像一般是彩色的。为了保证机器人高效作业,在对目标标志物图像进行预处理、分割等操作时要求快速准确。但是彩色图像数据量大,处理时耗费的时间较长,因此,为了使机器人能快速高效的工作,在对目标标志物进行处理时,首先将其转化为灰度图像。
1.2 空间滤波
移动机器人在获取目标标志物图像时,由于环境、光线、摄像头的抖动等因素,使得到的图像存在噪声。噪声的存在会给后续的图像处理带来不便,甚至产生不可用的结果,因此要去除噪声,为后续处理做准备。
线性空间滤波就是将邻域中每个像素与相对应的系数相乘,再将结果累加起来,从而得到点
1.3 二值化
为了获取目标标志物图像,需要从图像中分离出来,把图像视为具有不用灰度的两类区域的组合,根据一定的阈值,把小于阈值目标标志物的像素全部转换成白色,反之,将大于等于阈值的像素全部转换成黑色。图像二值化可根据下列的自适应阈值[2]来处理:
通过直方图,可求得最优阈值。
2 数学形态学处理
使用数学形态学处理图像符合人的思维方式,可以充分利用先验的几何特征(形态、大小等)来进行处理,因此处理后的图像效果较好。数学形态学图像处理方法对噪声不敏感,也可以尽可能的保留图像的内容和形态。二值化处理后的图像存在一些孤立点噪声和不连续图像,可以利用数学形态学中的腐蚀和膨胀来处理。
腐蚀“收缩”和“细化”二值图像中的对象[3],因此非常适合去除一些孤立点噪声。A被B腐蚀
收稿日期:2012-06-28
作者简介:张贵英(1982-),女,讲师,硕士,研究方向为图像处理和模式识别。
第34卷 第9期 2012-9(上) 【65】
图像;识别;视觉
的定义为:
其中A为输入图像,B为结构元素。A被B腐蚀是所有结构元素的原点位置的集合,其中平移的B与A的背景并不叠加。
膨胀是在二值图像中“加长”或“变粗”对象[3]。一般来说,腐蚀后的图像要进行膨胀操作,从形状上看才能恢复到原来的大小。A被B膨胀定义为:
其中, 为空集,B为结构元素。A被B膨胀是所有元素原点位置组成的集合,其中映射并平移后的B至少与A的某些部分重叠。
记符图像,即得到确信为背景的像素,这些像素刚好位于目标标记的中间位置,也就是分水岭脊线。对原图像进行距离变换,然后再进行分水岭变换,即得到分水岭脊线,也就是背景标记图像。
有了目标标记图像和背景标记图像后,使用强制最小值来修改梯度图像。借助数学形态学极小值技术,把提取的目标标记图像当成梯度图像的局部最小值,从而过滤掉原有图像中的所有局部最小值。然后对修改后的梯度图像进行基于标记的分水岭变换,最终计算得到目标标志物分割边界,重叠显示在原图像上。
4 实验结果
为了验证目标标志物提取算法的可行性和有效性,在matlab环境下对目标标志物图像进行仿真实验。其结果如图1所示, 图1(a)为目标标志物原始图像,(b)转换后的灰度图像,(c)目标标志物的二值图像。从二值图像中可以看出,存在孤立点,且目标标志物图像有空洞,采用数学形态学对其进行腐蚀和膨胀操作,其结果如图(d)所示,去除了孤立点,图像连续。对图(d)求反,即为目标标志物图像,如图(e)所示。根据目标标志图像,利用基于标记的分水岭算法分割目标标志物图像,得到如图(f)所示的分割结果。
3 目标提取
经过以上操作步骤后,接下来就要对图像进
行分割,也就是目标标志物提取。图像分割的方法很多,本文采用基于标记的分水岭算法分割目标标志物图像。为了防止过分割,加入一个目标标志物标记集合和一个背景标记集合。
通过数学形态学处理后的二值图像的前景色为黑色,背景色为白色,其中前景色即为目标标志物。将该图像求反,便得到目标标志物图像。
接着要获得背景标记图像。为得到背景的标
5 结论
从分割结果可以看到,该算法正确的分割了目标标志物图像,并很好的保护原图像的边缘信息,验证了该算法的有效性。
(a)原图像
(b)灰度图像(c)二值图像
参考文献:
[1] 潘永利, 孙小雪. 数字图像处理技术在移动机器人中的
应用[J]. 青岛理工大学学报. 2008, 29(5): 125.
[2] 关榆军, 等, 图像处理在X射线焊接检测机器人焊缝识别
中的研究[J]. 制造业自动化. 2010, 32(10): 15.
[3] Rafael C. Gonzalez etc. 数字图像处理(M tlab版)[M]. 北
京: 电子工业出版社. 2008.
[4] 张贵英. 骨髓淋巴细胞分割技术研究[D]. 贵阳: 贵州大
学. 2010: 25-26.
(d)腐蚀和膨胀
后的图像
(e)目标图像 (f)分割结果
图1
内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看仿真实验结果
【上接第34页】
化学工业出版社, 2007.
[6] 唐朝伟, 梁锡昌, 邹昌平, 现代曲面测量方法分析[J]. 机
械工艺师, 1992, 5: 28~29.
[7] 张凤林, 虞和济, 虞刚, 空间自由曲面测量技术的动态与
发展[J]. 现代计量测试, 1998, 5: 3~6; 1998, 6: 2~5.【66】 第34卷 第9期 2012-9(上)
[8] Chen L-C, Lin G. C.I,A vision-aided reverse engineering
approach to reconstructing free-form surface[J]. Robotics And Computer-Integrated Manufacturing Volume 13, Number 4, December 1997: 323~336.
下载文档
热门试卷
- 2016年四川省内江市中考化学试卷
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 山东省滨州市三校2017届第一学期阶段测试初三英语试题
- 四川省成都七中2017届高三一诊模拟考试文科综合试卷
- 2017届普通高等学校招生全国统一考试模拟试题(附答案)
- 重庆市永川中学高2017级上期12月月考语文试题
- 江西宜春三中2017届高三第一学期第二次月考文科综合试题
- 内蒙古赤峰二中2017届高三上学期第三次月考英语试题
- 2017年六年级(上)数学期末考试卷
- 2017人教版小学英语三年级上期末笔试题
- 江苏省常州西藏民族中学2016-2017学年九年级思想品德第一学期第二次阶段测试试卷
- 重庆市九龙坡区七校2016-2017学年上期八年级素质测查(二)语文学科试题卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016年12月八年级语文阶段性测试卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016-2017学年七年级英语12月阶段检测试卷
- 山东省邹城市第八中学2016-2017学年八年级12月物理第4章试题(无答案)
- 【人教版】河北省2015-2016学年度九年级上期末语文试题卷(附答案)
- 四川省简阳市阳安中学2016年12月高二月考英语试卷
- 四川省成都龙泉中学高三上学期2016年12月月考试题文科综合能力测试
- 安徽省滁州中学2016—2017学年度第一学期12月月考高三英语试卷
- 山东省武城县第二中学2016.12高一年级上学期第二次月考历史试题(必修一第四、五单元)
- 福建省四地六校联考2016-2017学年上学期第三次月考高三化学试卷
- 甘肃省武威第二十三中学2016—2017学年度八年级第一学期12月月考生物试卷
网友关注
- 关于举行 “天梯”工程第二届“高效课堂”教学大赛活动的安排意见
- 六年级下学期德育工作计划
- 小学综合教研组工作计划
- 学年小结 大三
- 让数学课堂神采飞扬
- 语文研讨
- 南街小学关于进一步加强师德师风建设的实施方案
- 成也教改,败也教改
- 2014学年度第一学期专题小结
- 小学美术听课心得
- 木央镇大坪小学2015年春季学期家长会活动方案
- 小学班级量化细则
- 石龙中学第16届全国推广普通话宣传周活动总结
- 生物新授课模式
- 任务驱动法在小学信息技术教学中的应用
- 七步场小学政治学习总结
- 吴 起 第二 中 学.2015
- 2012教学计划
- 课堂上如何调动学生的积极性
- 运用现代教学手段
- 有效教学之我见
- 初一(6)班上册生物实验教学计划
- 八年级物理备课组工作总结
- 西坝小学2013年度爱国卫生活动工作计划
- 如何提高教师课堂教学亲和力
- 2015城北小学年病媒生物防制工作计划
- 教师教学常规工作要求
- 河东协作片数学高效课堂竞赛
- 让我的学生爱上阅读songna
- 研修宝典[2014-3]:答疑解惑:研修账号问题(讨论版)
网友关注视频
- 精品·同步课程 历史 八年级 上册 第15集 近代科学技术与思想文化
- 沪教版牛津小学英语(深圳用) 五年级下册 Unit 12
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit3
- 19 爱护鸟类_第一课时(二等奖)(桂美版二年级下册)_T3763925
- 沪教版牛津小学英语(深圳用) 四年级下册 Unit 8
- 沪教版八年级下册数学练习册21.3(2)分式方程P15
- 冀教版小学数学二年级下册第二单元《余数和除数的关系》
- 外研版英语七年级下册module1unit3名词性物主代词讲解
- 第4章 幂函数、指数函数和对数函数(下)_六 指数方程和对数方程_4.7 简单的指数方程_第一课时(沪教版高一下册)_T1566237
- 青岛版教材五年级下册第四单元(走进军营——方向与位置)用数对确定位置(一等奖)
- 3月2日小学二年级数学下册(数一数)
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit5
- 外研版英语七年级下册module3 unit1第二课时
- 【部编】人教版语文七年级下册《老山界》优质课教学视频+PPT课件+教案,安徽省
- 冀教版小学英语四年级下册Lesson2授课视频
- 北师大版八年级物理下册 第六章 常见的光学仪器(二)探究凸透镜成像的规律
- 苏教版二年级下册数学《认识东、南、西、北》
- 沪教版八年级下册数学练习册20.4(2)一次函数的应用2P8
- 沪教版八年级下册数学练习册21.3(3)分式方程P17
- 【部编】人教版语文七年级下册《泊秦淮》优质课教学视频+PPT课件+教案,天津市
- 《小学数学二年级下册》第二单元测试题讲解
- 七年级下册外研版英语M8U2reading
- 人教版二年级下册数学
- 三年级英语单词记忆下册(沪教版)第一二单元复习
- 外研版英语三起6年级下册(14版)Module3 Unit1
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit9
- 第五单元 民族艺术的瑰宝_16. 形形色色的民族乐器_第一课时(岭南版六年级上册)_T1406126
- 【部编】人教版语文七年级下册《逢入京使》优质课教学视频+PPT课件+教案,辽宁省
- 人教版历史八年级下册第一课《中华人民共和国成立》
- 每天日常投篮练习第一天森哥打卡上脚 Nike PG 2 如何调整运球跳投手感?
精品推荐
- 2016-2017学年高一语文人教版必修一+模块学业水平检测试题(含答案)
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
分类导航
- 互联网
- 电脑基础知识
- 计算机软件及应用
- 计算机硬件及网络
- 计算机应用/办公自动化
- .NET
- 数据结构与算法
- Java
- SEO
- C/C++资料
- linux/Unix相关
- 手机开发
- UML理论/建模
- 并行计算/云计算
- 嵌入式开发
- windows相关
- 软件工程
- 管理信息系统
- 开发文档
- 图形图像
- 网络与通信
- 网络信息安全
- 电子支付
- Labview
- matlab
- 网络资源
- Python
- Delphi/Perl
- 评测
- Flash/Flex
- CSS/Script
- 计算机原理
- PHP资料
- 数据挖掘与模式识别
- Web服务
- 数据库
- Visual Basic
- 电子商务
- 服务器
- 搜索引擎优化
- 存储
- 架构
- 行业软件
- 人工智能
- 计算机辅助设计
- 多媒体
- 软件测试
- 计算机硬件与维护
- 网站策划/UE
- 网页设计/UI
- 网吧管理