基于雙計算機的仿人機器人的視覺(jué)跟蹤系統

圖2 視頻序列中運動(dòng)目標分割過(guò)程

　　本文利用仿人機器人的立體視覺(jué)系統，設計了融合深度，顏色，形狀信息的逐步逼近目標區域的快速跟蹤方法。圖2為視頻序列中運動(dòng)目標的分割過(guò)程。首先利用深度信息把機器人關(guān)心的前景區域分割出來(lái)，得到ROF（Region of Foregroud）區域，即粗略的目標候選區域。在ROF中使用顏色濾波器分割，得到ROIC（Region of Interest Color）區域。最后形狀檢測器可以把相同顏色的物體區別開(kāi)來(lái)。在分割過(guò)程中，候選目標區域逐步縮小并逼近目標區域。逐步縮小的候選目標區域減少了計算量，提高了系統的運算速度。同時(shí)，該方法有效的避免了場(chǎng)景中相同顏色物體的干擾，提高了目標分割的穩定性。圖3顯示了目標物體的分割結果。

圖3 復雜場(chǎng)景中目標物體的分割結
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3 運動(dòng)控制子系統
3.1運動(dòng)控制系統的結構

　　機器人的運動(dòng)控制子系統是一個(gè)典型的計算機控制系統。機器人頭部的控制目的是為了機器人的頭部能夠實(shí)時(shí)跟蹤運動(dòng)目標，因此實(shí)際控制信號輸入量是根據目標物體的位置信息求得的規劃數據。在反饋信號的輸入方面，因為被控對象是電機轉動(dòng)的角度，用電機上面的軸角編碼器的輸出作為反饋信號。

　　系統使用了一套多功能接口板，將所有的A/D轉換、D/A轉換、ENC（encoder）、PWM、IO等多種功能都集成在該接口板上，提高了系統的集成性并減小了系統體積和重量。多功能接口板上上的ENC接口來(lái)作為反饋信號的輸入通道，它可以測量軸角編碼器的脈沖輸出個(gè)數。每個(gè)運動(dòng)關(guān)節采用經(jīng)典的PD伺服控制。

　　3.2運動(dòng)控制系統的軟件結構
　　運動(dòng)控制子系統采用了RT-Linux（Real Time Linux）實(shí)時(shí)操作系統，其軟件結構如圖4所示，主要包括兩個(gè)模塊：主程序模塊、實(shí)時(shí)任務(wù)模塊，主程序模塊是linux應用程序，實(shí)時(shí)任務(wù)模塊是RTlinux下的實(shí)時(shí)進(jìn)程。兩個(gè)模塊也是兩個(gè)進(jìn)程，通過(guò)管道（FIFO）進(jìn)行通訊等。

圖4 BHR1運動(dòng)控制系統的軟件結構

　　實(shí)時(shí)任務(wù)主模塊包括兩部分：周期性執行的實(shí)時(shí)控制循環(huán)（即實(shí)時(shí)線(xiàn)程）和實(shí)時(shí)任務(wù)觸發(fā)器。實(shí)時(shí)線(xiàn)程的周期性執行是由一個(gè)循環(huán)實(shí)現的。該循環(huán)主要完成兩大功能：機器人運動(dòng)控制、與各電機相連的軸角編碼器的信息采集。實(shí)時(shí)任務(wù)周期為3毫秒。實(shí)時(shí)任務(wù)周期是根據D/A通道處理時(shí)間和碼盤(pán)計數器讀取時(shí)間，以及傳感器信息獲取時(shí)間確定。