基于视觉的智能轮椅定位研究及实现

【摘要】智能轮椅是在移动机器人技术的基础上发展起来的,集机器视觉、模式识别、自动控制、多传感器信息融合和多模态人机交互等多种高新技术为一体,具有自动定位、导航和避障等功能,可以为行动不便人群提供帮助,提高他们的生活质量。随着人口老龄化的加剧以及残障人士的日益增多,社会对智能轮椅会有更加迫切的需求。因此对智能轮椅进行研究具有十分重要的现实意义。定位是智能轮椅实现自动导航功能的关键技术,也是智能轮椅研究领域的重点和难点问题。本文设计了一个智能轮椅平台,在该平台上对基于视觉的智能轮椅定位问题进行了较为深入的研究。本文主要做了以下工作：(1)通过对智能轮椅国内外研究状况的了解以及智能轮椅主要技术的研究,我们设计了一款采用上、下位机控制结构的智能轮椅平台,上位机为便携式PC机、下位机为ArduinoMega2560开发板。轮椅上安装有机器视觉模块、超声波阵列等传感器装置,具有通过视觉来进行自身的定位以及超声波测距避障的功能。整个轮椅架构是开放的,便于以后添加其他需要的功能和模块。(2)对基于视觉的智能轮椅定位技术进行了研究,并从模式分类的角度出发,将智能轮椅的全局定位转化为在视觉传感器采集空间中的场景识别问题,提出了一种基于主成分分析和支持向量机的场景识别定位算法。先对场景图像做预处理,接着用主成分分析进行特征提取得到图像的全局特征,然后再用支持向量机算法来进行分类。该方法通过仿真实验,证明是有效的。(3)最后,本文开发了一款基于VC++6.0和OpenCV的场景识别定位系统,从而实现了基于视觉的智能轮椅自定位。
【作者】冯正明；
【导师】刘治；
【作者基本信息】广东工业大学，控制工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】智能轮椅；定位；场景识别；主成分分析；支持向量机；Arduino；

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