本课题是基于自动艾灸医疗床项目上视觉系统的开发,研究了具有机器视觉系统的机械臂识别、定位、跟踪系统。当目标分别处于静止和运动状态下,基于单目视觉的目标识别、定位及跟踪技术,为后期机器人准确在特定穴位进行艾灸奠定基础。目标的识别、定位与跟踪是机器视觉的一个重要研究方向。本课题研究中,首先对三轴艾灸机械臂进行了机器人运动学建模,然后对艾灸机器人进行了正逆运动学分析,采用几何法进行逆运动学求解。然后使用了张正友标定法对该视觉系统搭载的单目相机进行标定,通过相机标定获得到了图像像素坐标系与世界坐标系之间的转换关系。艾灸机器人通过单目相机拍摄到的图像来从中识别艾灸标签上的颜色特征,将图像从RGB颜色空间转到HSV颜色空间中进行处理,设置H、S、V的阈值范围将艾灸标签分割成二值图像;遍历分割后的图像,提取分割区域的所有像素的像素坐标并计算像素个数,计算每个分割区域的像素中心坐标;再使用区域生长算法对艾灸穴位进行排序。最后研究了机器视觉的跟踪技术。在目标在视野内时,采用了Cam Shift算法（连续自适应均值漂移算法）,通过寻找目标的像素密度函数最大值位置并迭代运算实现对运动目标追踪定位。然而在目标丢失时,会导致算法迭代运算运行错误,错误的估计像素密度最大值而导致机械臂跟踪失败。因此引入目标丢失时的位置变化的预测机制,通过对图像的重检测,并对每帧图像下的目标中心坐标线性回归分析,预测目标丢失前的运动轨迹从而控制艾灸机器人重新找回目标。本文通过系统设计、理论分析、算法分析、实验验证及误差分析等一系列工作,表明此机器视觉系统设计的可行性和算法的合理性,可以满足视觉定位及跟踪的实时性和精确性的要求。