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基于双目视觉的机器人目标检测与控制研究的中期报告
摘要：
双目视觉是指通过两个摄像头同时获取目标的图像信息，从而获得深度信息以辅助目标检测和跟踪，是机器人视觉感知的重要手段之一。本研究基于双目视觉技术，设计并实现了一套机器人目标检测与控制系统。在硬件上，使用了两个USB接口的摄像头进行视觉信息采集，并通过串口与Arduino控制板实现机器人姿态的控制。在软件上，基于OpenCV和ROS平台，采用了模板匹配算法实现目标检测，并通过PID控制算法实现机器人的控制。实验结果表明，该系统能够准确地检测到目标，并实现对机器人的控制。
关键词：
双目视觉；机器人；目标检测；控制；模板匹配；PID控制。
一、研究背景
机器人技术的发展已经逐渐成为了社会和经济发展不可忽视的重要组成部分。随着机器人应用领域的不断拓宽，对机器人视觉感知性能的要求也越来越高。其中，目标检测和跟踪是机器人视觉感知的重要研究方向之一。双目视觉是目前机器人视觉感知中较为常用的技术之一，其优点在于能够获取目标的深度信息以及提高目标检测的准确性。
二、研究内容
本研究设计了一套基于双目视觉的机器人目标检测与控制系统。该系统由硬件和软件两部分组成。
1、硬件
硬件采用了两个USB接口的摄像头，其中一个为主摄像头，负责机器人姿态的控制；另一个为辅摄像头，负责目标检测。此外，还使用了一块Arduino控制板用于控制机器人姿态。
2、软件
软件基于OpenCV和ROS平台，采用了模板匹配算法实现目标检测，通过串口通信控制Arduino控制板，实现机器人的控制。具体流程如下：
（1）双目视觉校正：通过单独拍摄校准板并进行标定，确定主和辅摄像头之间的转换矩阵，实现双目视觉校正。
（2）目标检测：在辅摄像头的图像中，利用模板匹配算法对目标进行检测。
（3）机器人控制：基于PID控制算法，计算机器人需要调整的姿态，与通过串口发送的指令一起控制机器人。
三、实验结果与分析
为检验系统的效果，本研究进行了相关实验。实验结果表明，采用模板匹配算法的目标检测算法能够准确地检测到目标，基于PID控制算法的姿态控制也能够实现对机器人的控制。
四、结论
本研究基于双目视觉技术，设计并实现了一套机器人目标检测与控制系统。实验结果表明，该系统能够准确地检测到目标，并实现对机器人的控制。在未来的工作中，我们将进一步完善系统性能，提高系统的实时性和鲁棒性。