移动机器人原理与设计》第六章移动机器人感知.ppt

第六章 移动机器人感知,移动机器人的传感器 不确定性的表示 特征提取,1,6.1 移动机器人的传感器,传感器的分类 根据传感器所采集内容的不同 内部传感器：如用于角度测量的角度传感器 外部传感器 ：如光强传感器 根据实现测量的方法的不同 主动传感器：如红外传感器 被动传感器：如摄像头 红外传感器 HS0038 （红外接收管） HS0038只是一个红外接收管，在实 际使用时须与红外发射管配对使用， 另外，红外接收管和红外发射管有两 种装配方式，即对射式和反射式。,HS0038管脚封装图,红外发射管发射电路,HS0038接收电路,ST188 特点： 采用高发射功率 红外二极管和高 灵敏度光电晶体 管组成。检测距 离可调整范围大， 4-13 mm可用。 采用非接触方式 。,ST188实物图,ST188封装及内部示意图,ST188应用电路图,超声波传感器,压电陶瓷超声波换能器（UCMT40K1，UCMR40K1）,超声波换能器外形图,超声波测距模块DYP-ME007,模块外形图,特点：工作电压：DC5V 静态电流：小于2mA 电平输出：5V（接收到回波时） ，0V 感应角度：不大于15度 感应距离：4cm-5m 精度：0.3cm,引脚介绍：按图顺序依次为（左起）：VCC、trig（控制端）、 echo （接收端）、out （空脚）、GND。 使用方法：本模块输出方式为PWM。我们可以利用单片机从 控制口给出一个10us以上的高电平，就可以在接收口等待高 电平输出。一旦有高电平输出就可以打开定时器进行计时， 当此口变为低电平时就可以读定时器的值，定时器的值就为 此次测距的时间，由于超声波在空间中传播的速度是确定且 已知的，所以我们就可以计算出距离，如此周期性地测量方 可实现移动机器人的移动测距。,图像传感器（摄像头）,CCD和CMOS传感器 图像的采集及处理 ：行、场，隔行扫描等基本概念；两个重要概念：有效像素、分辨率 CMOS数字摄像头（O7620）,主要技术参数 1/3英寸数字式CMOS图像传感器; 有效像素: 664(水平方向)492（垂直方向）； 内置0为双通道D转换器，输出位图像数据； 5V电源供电； 工作时功耗48dB；,摄像头与单片机连接电路,Yn 614（摄像头） 为数据输出； VSYNC 16（摄像头） 垂直同步信号/复合信号; HREF 15（摄像头） 水平参考输出/垂直帧同步信号; DGND 17（摄像头） 信号地; DVDD 19（摄像头） +5V电源;,6.2 不确定性表示,误差的统计表示,高斯分布图,误差的传播,误差传播示意图,一维误差非线性传播问题,Cx表示输入不确定性的协方差矩阵， CY表示输出不确定性的协方差矩阵， Fx表示系统的雅可比矩阵,其中：,6.3 特征提取,基于距离数据的特征提取,直线特征提取示意图,直线方程如下：,直线特征的提取为例,点与直线之间的正交距离：,为：,选取的性能指标函数：,分别对各个参数求一阶偏导：,选择权值：,性能指标函数化为：,加权最小平方意义下的解为：,基于可视表象的特征提取,空间局部特征提取方法 全图像特征提取方法,习题： 1.试给出移动机器人传感器的分类方法，并举例说明。 2.什么是模拟摄像头？什么是数字摄像头？两者的区别是什么？ 3.试给出CMOS摄像头和CCD摄像头的优缺点，在实际应用中 应如何选择？ 4.什么是特征提取？在移动机器人学中，特征提取有哪些方法？