基于單目視覺的掃地機器人定位算法設(shè)計及實現(xiàn)的開題報告

基于單目視覺的掃地機器人定位算法設(shè)計及實現(xiàn)的開題報告一、選題背景掃地機器人是一種自動化的家務(wù)助手，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，為人們的日常生活提供了便利。掃地機器人在具有智能化功能的同時也需要定位技術(shù)的支持。因此，本文以單目視覺的基礎(chǔ)上，設(shè)計和實現(xiàn)了一種定位算法，為掃地機器人的智能化操作提供技術(shù)支持。二、研究目的本研究的主要目的在于解決掃地機器人在家庭環(huán)境中的位置定位問題，以及為掃地機器人的行走提供精準(zhǔn)指引。針對當(dāng)前常用的激光雷達(dá)定位存在的硬件成本較高、局限性較大等問題，本文將采用基于單目視覺的定位算法，通過圖像處理技術(shù)實現(xiàn)掃地機器人的定位。三、研究內(nèi)容（一）算法設(shè)計本文主要采用由雙目視覺轉(zhuǎn)化而來的單目視覺定位算法，根據(jù)圖像上特征點的位置和大小，通過相機視野中的單一物體辨識，實現(xiàn)對掃地機器人位置的精準(zhǔn)定位。（二）圖像處理通過對圖像進(jìn)行特征提取、角點檢測等操作，確定特征點的位置和大小，將視野中的物體進(jìn)行辨識，并根據(jù)其位置信息，獲取機器人的位置和朝向信息。（三）系統(tǒng)實現(xiàn)本研究將實現(xiàn)針對特定場景的實驗系統(tǒng)，并通過實驗數(shù)據(jù)的分析，對算法的準(zhǔn)確性和可行性進(jìn)行驗證。四、預(yù)期成果通過本研究，預(yù)計可以得到一個基于單目視覺的掃地機器人定位算法，并進(jìn)行實驗驗證。具體成果預(yù)計有：（一）完成單目視覺定位算法的設(shè)計和實現(xiàn)，驗證算法的準(zhǔn)確性和可行性。（二）建立基于單目視覺的掃地機器人定位模型，解決掃地機器人定位問題。（三）編寫手冊，并對接口參數(shù)進(jìn)行說明，方便后續(xù)的應(yīng)用和發(fā)展。五、研究意義本研究意義在于提高掃地機器人在家庭應(yīng)用環(huán)境中的定位準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。同時本文的研究方法還可以運用到其它移動機器人的定位問題上，具有廣泛的應(yīng)用前景。六、研究難點本研究面臨的主要難點是在復(fù)雜家庭環(huán)境下，區(qū)分出需要檢測的目標(biāo)物體，并對目標(biāo)物體進(jìn)行定位的準(zhǔn)確性問題。同時，受到光線、陰影等自然條件的影響，圖像的噪音會增加，算法的穩(wěn)定性和運用范圍也會受到一定的限制。七、研究方法本研究的方法主要分為以下幾個步驟：（一）采集圖像數(shù)據(jù)在家庭環(huán)境下，采集掃地機器人行走過程中的圖像數(shù)據(jù)，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集合并使用它進(jìn)行研究。（二）特征提取和匹配在圖像數(shù)據(jù)集中，使用特征提取和匹配方法分析圖像中的特征點，從而實現(xiàn)對移動機器人位置的定位。（三）標(biāo)定相機參數(shù)在圖像處理完畢之后，需要對相機的內(nèi)外部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，獲得相機的幾何參數(shù)和特性參數(shù)。（四）模型設(shè)計基于上面提到的已有數(shù)據(jù)和信息，建立一個單目視覺的掃地機器人定位模型，對機器人位置的標(biāo)定和控制進(jìn)行研究。（五）算法實現(xiàn)依據(jù)模型，編寫程序并進(jìn)行實驗，測試算法的可行性和適應(yīng)性。八、研究計劃時間規(guī)劃：2022年3月-2022年8月（一）第一階段（3月-4月）：文獻(xiàn)綜述，了解國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，明確研究目標(biāo)和內(nèi)容。（二）第二階段（5月-6月）：采集并處理實驗數(shù)據(jù)，初步設(shè)計單目視覺定位算法。（三）第三階段（7月-8月）：針對預(yù)期成果，編寫程序并組織實驗，進(jìn)行系統(tǒng)評估，撰寫論文。九、論文結(jié)構(gòu)本論文將分為以下