基于视觉系统的移动机器人导航技术是近年来机器人研究领域的一个热点。图像信息具有信息丰富、对场景描述全面的特点,是移动机器人感知环境的重要来源。因此,实时图像感知在移动机器人导航技术中具有重要的作用。本文以视觉系统在移动机器人中的应用为主线,着重对摄像机标定、基于颜色的目标分割与识别、以及视觉系统在移动机器人导航中的运用进行了深入分析与研究。本文首先对机器人技术、自主移动机器人研究领域的发展、移动机器人视觉系统在国内外的研究现状做了简要的回顾,结合机器视觉理论和移动机器人视觉导航技术分析了移动机器人视觉系统的基本原理及技术实现。机器人视觉系统必须建立空间物体表面与图像平面对应点的成像关系,因而摄像机参数标定是必须解决的首要问题。本文在分析摄像机内外参数模型和镜头畸变模型的基础上,给出了利用棋盘格标定摄像机内部参数的简便方法。结合图象形态学滤波、边界跟踪、曲线拟合等图像处理和分析方法将标定物的角点准确定位并建立对应关系,利用摄像机成像模型中坐标旋转矩阵的正交特性推导出内部参数求解方程。实验证明该方法有效地实现了摄像机成像模型的线性化,为实现视觉系统的目标准确定位奠定了基础。为了对机器人场景进行描述,本文提出了基于颜色的图像分割与目标定位技术:根据彩色图像的颜色特征对图像进行分割,运用快速聚类法对分割结果分类。并针对移动机器人室内导航的特点给出了目标定位计算公式。试验结果表明,该方法定位精度较高,能满足移动机器人导航要求。本文还对移动机器人导航中的目标搜索、全局定位、避障等问题进行了分析,并提出了移动机器人视觉伺服结构。论文以Pioneer2移动机器人的导航为应用背景,讨论了基于视觉系统的导航平台实现,并对其关键技术进行了介绍。