針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的局部視覺定位問題進(jìn)行了研究。首先通過移動(dòng)機(jī)器人視覺定位與目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)求出目標(biāo)質(zhì)心特征點(diǎn)的位置時(shí)間序列，然后在分析二次成像法獲取目標(biāo)深度信息的缺陷的基礎(chǔ)上，提出了一種獲取目標(biāo)的空間位置和運(yùn)動(dòng)信息的方法。該方法利用序列圖像和推廣卡爾曼濾波，目標(biāo)獲取采用了HIS模型。在移動(dòng)機(jī)器人滿足一定機(jī)動(dòng)的條件下，較精確地得到了目標(biāo)的空間位置和運(yùn)動(dòng)信息。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和可行性。

　　運(yùn)動(dòng)視覺研究的是如何從變化場(chǎng)景的一系列不同時(shí)刻的圖像中提取出有關(guān)場(chǎng)景中的目標(biāo)的形狀、位置和運(yùn)動(dòng)信息，將之應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航與定位。首先要估計(jì)出目標(biāo)的空間位置和運(yùn)動(dòng)信息，從而為移動(dòng)機(jī)器人車體的導(dǎo)航與定位提供關(guān)鍵前提。

　　視覺信息的獲取主要是通過單視覺方式和多視覺方式。單視覺方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了視覺數(shù)據(jù)融合，易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如果利用目標(biāo)物體的幾何形狀模型，在目標(biāo)上取3個(gè)以上的特征點(diǎn)也能夠獲取目標(biāo)的位置等信息。此方法須保證該組特征點(diǎn)在不同坐標(biāo)系下的位置關(guān)系一致，而對(duì)于一般的雙目視覺系統(tǒng)，坐標(biāo)的計(jì)算誤差往往會(huì)破壞這種關(guān)系。

　　采用在機(jī)器人上安裝車載攝像機(jī)這種局部視覺定位方式，本文對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)視覺定位方法進(jìn)行了研究。該方法的實(shí)現(xiàn)分為兩部分：首先采用移動(dòng)機(jī)器人視覺系統(tǒng)求出目標(biāo)質(zhì)心特征點(diǎn)的位置時(shí)間序列，從而將對(duì)被跟蹤目標(biāo)的跟蹤轉(zhuǎn)化為對(duì)其質(zhì)心的跟蹤；然后通過推廣卡爾曼濾波方法估計(jì)目標(biāo)的空間位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

　　1.目標(biāo)成像的幾何模型

　　移動(dòng)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的坐標(biāo)關(guān)系如圖1所示。

　　其中O-XYZ為世界坐標(biāo)系；Oc-XcYcZc為攝像機(jī)坐標(biāo)系。其中Oc為攝像機(jī)的光心，X軸、Y軸分別與Xc軸、Yc軸和圖像的x，y軸平行，Zc為攝像機(jī)的光軸，它與圖像平面垂直。光軸與圖像平面的交點(diǎn)O1為圖像坐標(biāo)系的原點(diǎn)。OcO1為攝像機(jī)的焦距f.

　　圖1 移動(dòng)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的坐標(biāo)關(guān)系

　　不考慮透鏡畸變，則由透視投影成像模型為：

　　式中，Z′=［u，v］T為目標(biāo)特征點(diǎn)P在圖像坐標(biāo)系的二維坐標(biāo)值；（X，Y，Z）為P點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)；（Xc0，Yc0，Zc0）為攝像機(jī)的光心在世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)；dx，dy為攝像機(jī)的每一個(gè)像素分別在x軸與y軸方向采樣的量化因子；u0，v0分別為攝像機(jī)的圖像中心O1在x軸與y軸方向采樣時(shí)的位置偏移量。通過式（1）即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)P位置在圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的變換。