基于机器学习的移动机器人户外可通行区域识别及地形分类研究

来源 :国防科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xpzcz1993
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
如何使智能移动机器人在户外非结构化环境下具备良好的可通行区域识别能力以及对周围地形的识别能力,是移动机器人实现户外环境下自主运行任务的核心问题,也是多年以来在机器人技术相关研究领域具有挑战性的课题之一。本文基于立体视觉传感器图像信息,提出了基于视觉的可通行区域识别算法以及地形分类算法,为实现移动机器人进入户外非结构化复杂环境自主运行奠定了一定的基础。  首先,本文总结了现有众多智能移动机器人的发展状况,并针对自主运行任务,分析了各类机器人所使用传感器的特点,列举和分析了当下流行的多种分类方法的优势和劣势。  其次,根据各类传感器的特点和适用场景,本文选择了基于双目立体视觉的感知方式。并根据此类视觉传感器的固有特性,结合户外条件下的环境特点,总结和归纳了移动机器人在户外自然环境下执行自主运行任务时可能遇到的两类主要危险,并提出了通行区域识别和地形分类算法作为解决手段。  针对可通行性区域识别现有众多算法中检测距离和分类效率较低的情况,本文提出了基于由近及远自监督式学习的方法,利用基于U-V视差方法获取近距离(10-15m范围内)可通行区域后,以此作为训练样本,用于增量式支持向量机(ISVM)分类器,以分类识别出较远距离上的可通行区域。  针对户外非结构化环境下地形种类较多,模式复杂的特点,本文提出了结合K-means聚类初步分割和快速神经网络最终分类的算法,借助超像素分割技术对K-means聚类的结果进行人为修正和标记,用于快速神经网络分类器进行训练,进而获得边缘质量和分类效果更好的地形危险梯度识别结果。  最后,本文基于课题组自行设计和研发的NuBot移动机器人实验平台,开展了一系列的户外实验,并结合KITTI、LAGR等图像数据库,对实验结果进行了定性和定量的分析。结果表明,本文提出的相关算法在可通行区域识别上有效的提升了检测距离和准确率,在地形分类上也获得了较好的效果。
其他文献
Ad Hoc网络是近年来发展起来的一种自创造、自组织和自管理的无线移动网络。由于它不需要固定的基础设施、不受固定的拓扑结构限制等特点,被广泛应用于军事行动、地震、水灾
随着网络技术的迅速发展,Internet正把全世界的计算机系统、通信系统集成起来,形成信息高速公路与公用数据网络。如何通过Internet对大范围内分布的控制对象实施有效的监控,
广袤的海洋里蕴藏着极其丰富的海洋资源,认知、开发和利用海洋,是21世纪研究开发的重中之重,是我国由海洋大国向海洋强国目标实现的必由之路。海洋环境监测和海洋调查经常需
足球机器人是个多学科交叉的研究领域,它涵盖了机器人学、人工智能和智能控制等多个领域,为人工智能领域的理论和应用提供了一个理想的实验平台。由于它具有高科技对抗性和娱乐
第三代移动通信系统正在飞速发展,而中国提出的3G标准——TD-SCDMA更是发展迅速,它使用上行同步、智能天线、联合检测、TDD等多种先进技术,结合采用了FDMA、TDMA、CDMA和SDMA多
磁轴承(Magnetic Bearing)是一种新型高性能轴承,它通过磁力将转子悬浮起来,运转时定子与转子之间无接触、无摩擦,相对于传统的轴承而言,具有无需润滑、无损耗、维护成本低、寿命长等优点。由于消除了摩擦,磁轴承的旋转速度会得到很大的提高,其应用场合也更加广泛。稳定悬浮是磁轴承成功运行的关键,控制算法的优劣直接决定了磁轴承的悬浮性能,本文以单自由度径向磁轴承为对象,对其悬浮控制算法进行研究,