本文主要研究在预设航标环境中,通过航标识别和跟踪,实现移动机器人的自主定位和导航。本文着重讨论了三个方面:全方位视觉的标定与校正、目标识别和跟踪、移动机器人定位和导航。全方位视觉的标定与校正是移动机器人定位的关键问题。我们用视场角可达到185°的鱼眼镜头来建立全方位视觉系统。虽然鱼眼镜头具有超大广角的优点,但所成图像有很大失真,需要通过一些方法把畸变部分恢复到原来的状态。本文首先介绍了四种标定鱼眼图像的方法,用标定得到的参数进行鱼眼校正。然后介绍了三种常用于鱼眼镜头设计中的鱼眼成像模型,并推导出它们各自的校正模型,在此基础上,通过实验分析获得本研究所用鱼眼镜头的校正模型,并给出实时校正效果。目标识别和跟踪是移动机器人定位的依据。本文介绍了三种目标识别方法:颜色加面积识别、特征参数识别和直线识别。在整体实验中选用的识别方法是特征参数识别,该方法精度高,抗噪声能力强,但运算量稍微大些。直线识别是单独用于直线方程定位法中的。本文还介绍了两种跟踪算法:基于颜色扩展和粒子滤波跟踪法。由于粒子滤波计算量太大,实时性差,所以整体实验中选用颜色扩展跟踪法。通过实验发现,在室内环境中,基于特征参数识别加颜色扩展跟踪是最理想的选择,精度和实时性都能很好满足。本文提出了三种定位算法,包括平面两点定位、空间立体定位和直线方程定位,并通过实验分别分析了它们的精确性。在整体实验中,选用的定位算法是平面两点定位法,因为它算法简单,精度相对比较高。本文还介绍了两种导航算法:基本导航算法和PID控制导航算法。在整体实验中,先用基本导航算法获得角度和速度,然后通过PID控制驱动移动机器人行走。