自动分拣机器人应用，视觉识别技术在机器人应用系统中的应用研究

物流分拣机器人结构图

跟着计算机科学跟自动控制技术的开展，愈来愈多的分歧品种的智能机器人呈现正在出产生涯中，视觉体系作为智能机器人体系中一个紧张的子系统，也愈来愈遭到人们的正视。

视觉体系是一个非常复杂的体系，它既要做到图象的精确收罗还要做到对外界变更反映的实时性，同时借须要对外界运动的方针停止及时跟踪。是以，视觉系统对硬件跟软件系统皆提出了较下的要求。现阶段比力风行的足球机器人技巧，它的视觉体系属于比力典范的快捷辨认跟反应类型。

基于颜色特点的物体识别系统关于分歧颜色的离别提取跟辨认

机械视觉体系是指用计算机去实现人的视觉功用，也就是用计算机去实现对客观的三维世界的辨认。人类视觉体系的感触感染部门是视网膜，它是一个三维采样系统。三维物体的可见部门投影到网膜上，人们依照投影到视网膜上的二维的像去对该物体停止三维明白(对被窥察工具的外形、尺寸、离开观察点的距离、质地跟运动特点等的明白)。

机械视觉体系的输入安装可以是摄像机、转鼓等，它们皆把三维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。若是把三维客观世界到二维投影像看做是一种正变更的话，则机械视觉体系所要做的是从这类二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是依据这类二维投影图像来重修三维的客观世界。

机械视觉体系次要由三部门构成：图象的获得、图象的处置惩罚跟剖析、输出或显现。图象的获得实际上是将被测物体的可视化图象跟内涵特点转换成能被计算机处置惩罚的一系列数据，它次要由三部门构成：照明，图象聚焦造成，图象肯定跟造成摄像机输出旌旗灯号。视觉信息的处置惩罚技巧次要依赖于图像处理方式，它包罗图像增强、数据编码跟传输、滑润、边缘锐化、宰割、特点抽取、图像识别与明白等内容。颠末这些处置惩罚后，输出图象的质量失掉相当程度的改良，既改良了图象的视觉效果，又便于计算机对图象停止剖析、处置惩罚跟辨认。

机器人视觉体系次要是应用颜色、外形等信息去辨认情况方针。以机器人对颜色的辨认为例：当摄像头取得彩色图像当前，机器人上的嵌入计算机系统将模拟视频信号数字化，将像素依据颜色分红两部门：感兴趣的像素(搜刮的方针颜色)跟不感兴趣的像素(靠山颜色)。然后，对这些感兴趣的像素停止RGB颜色份量的婚配。为了削减环境光强度的影响，可把RGB颜色域空间转化到HIS颜色空间。

正在足球机器人的黑色视觉体系中，顺序是依据揭正在机器人小车顶上的色标去辨认机器人是属于哪一队，和是几号队员的。因为正在每一个机器人小车顶上有两种颜色的色标，离别是队标跟队员标。是以，辨认事情的第一步是把图象中的每一个像素，依据颜色分类到一组团圆的色采类中。

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颜色分类常用的方式有线性色采阈值法、比来邻域法跟阈值向量法等。

此中，线性色采阈值法是用线性立体把色采空间宰割开来，其阈值的肯定可采取间接与阈值跟经由过程自动锻炼去获得方针颜色规模等方式，也可以采取神经网络跟多参数决策树方式去停止自学习，以取得适合的阈值;而用比来邻域分类法宰割图象时，则应用附属度函数，即依据最大的附属度来断定这个颜色属于哪个类;阈值向量法是先利用一组事先肯定的阈值向量去把色采值正在色采空间中的地位去断定其属于哪种颜色。

正在色采分类之后，必需对各个颜色类的面停止处置惩罚，终极辨识进场上的各个敌我队员跟球正在场上的地位跟标的目的角。辨认时，平常的做法是对分类后的像素停止一次扫描，行将相邻的同种颜色的像素连成色块。

基于阈值向量的颜色辨认

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一、色采空间取舍

关于采取基于彩色图像宰割的方式辨认方针时，起首要取舍适合的颜色空间，常用的颜色空间有RGB、YUV、HSV、CMY等。颜色空间的取舍间接影响到图象宰割跟方针辨认的后果。

RGB——最常用的颜色空间，此中亮度即是R、G、B3个份量之跟。RGB颜色空间是没有平均的颜色空间，两个颜色之间的知觉差别与空间中两点间的欧氏距离不成线性比例，并且R、G、B值之间的相关性很下，对统一颜色属性，正在分歧前提(光源品种、强度跟物体反射特性)下，RGB值很疏散，关于辨认某种特定颜色，很难肯定其阈值跟其正在颜色空间中的漫衍规模。是以平常会取舍能从中离散出亮度份量的颜色空间，此中最罕见的是YUV跟HSV颜色空间。

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HSV——濒临人眼感知色采的方法，H为色调(Hue)，S为色饱和度(Saturation)，V为亮度(Value)。色调H能精确天反应颜色品种，对外界光照前提变更敏感度低，可是H跟S均为R、G、B的非线性变更，存在奇怪面，正在奇怪面四周即便R、G、B的值有很小变更也惹起变更值有很大的跳动。

YUV——RGB颜色空间线性变更为亮度色采空间。是为了办理黑色电视机与诟谇电视机的兼容问题而提出的。Y默示亮度(Luminance)，UV用来默示色差(Chrominance)。YUV表示法的重要性是它的亮度旌旗灯号(Y)跟色度旌旗灯号(U、V)是彼此自力的。所谓色差是指基色旌旗灯号中的3个份量旌旗灯号(即R、G、B)与亮度旌旗灯号之差。

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YUV格局与RGB存在以下关联：

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两、阈值肯定跟色采断定

正在肯定阈值时，起首经由过程收罗样本停止锻炼，从而失掉预约的几种颜色正在YUV空间的份量的高低阈值，如图2所示。

当一个待剖断的像素正在色采空间中的地位降正在这个长方体中时，便认为该像素属于要找的颜色，从而实现对图象颜色的辨认。正在Y空间中，Y值默示亮度，果它的变化很大，以是只思量了U跟V的值，正在停止颜色断定时，起首离别树立U、V的阈值向量。

正在颜色辨认后停止图象宰割，正在图象宰割中采取了种子添补算法，其全部种子的添补是跟像素点的颜色同时停止的，一起头不是对一切的像素停止处置惩罚，而是分块停止的。当中心点是所要辨认的颜色时，便以这个点为种子向四处分散，并剖断周围像素点的颜色，直到填满全部块。

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