基于区域跟踪与人体目标再匹配的移动机器人跟随研究
发布时间：2021-07-20 04:26
随着人口老龄化的加剧及人类日常生活便捷性需求的加深,在机场、商场等场合引入移动机器人减轻物力及人力成本显得愈发迫切。本文主要研究干扰场景下移动机器人对人体目标的跟随,由于跟随过程容易受到光照变化、尺度变化、形变相似目标及遮挡等干扰,所以容易发生目标跟丢或跟错的情况。为了提高移动机器人跟随的抗干扰性,本文提出了结合新的模型更新策略、深度特征及尺度估计的改进核相关滤波的区域跟踪策略。对遮挡过程进行阶段性分析并总结规律以调整核相关滤波算法中的模型更新策略。核相关滤波方法具有较高的运算速度,但其跟踪精度受限于人工选取的特征且考虑到现有的目标跟踪数据集规模有限,本文分析了经典分类模型VGG16-Net的各层特征,选取了有利于目标跟踪的三层卷积层进行模型的微调,使用离散小波变换对微调后提取的深度特征进行融合并用融合后的特征替代核相关滤波方法中的梯度方向直方图特征完成位置滤波器的训练。借助尺度金字塔、双线性插值及核相关滤波思想完成尺度滤波器的训练以减少尺度变化的影响。本文借助OTB2013基准数据集完成了对改进算法的定性及定量分析,实验结果显示本文改进算法在精确度及成功率上相比于核相关滤波算法有了提...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009~2018年中国如图1-1所示，本文在中国人口统计年统计图，截至2018年底（中国人口统计年
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-术发展现状的分析可知，目前工业机器人市场规模持续增长，其中关节型搬运机器人占比较高，特种机器人市场进入蓄势待发的重要时期，服务机器人需求潜力巨大。技术研发的动力来源于满足当下生活的迫切需求以及对未来需要的预研，目前服务型移动机器人的研究已经取得了显著的效果，有部分服务型移动机器人已经被投放入市场以满足人们当下的需求，图1-2中的a)、b)及c)分别展示了移动服务机器人在物流、银行及餐饮行业的应用，它们为人们的生活带来了便捷。a)在物流行业的应用b)在银行大堂的应用c)在餐饮行业的应用图1-2移动机器人在现实场景中的应用在移动服务机器人的众多功能中包括一项对人体目标的跟随功能。对于目标跟随功能的实现，它主要包括方向及距离的确定，依据传感器类型不同，可以分为基于“听”的目标跟随和基于“看”的目标跟随。使用蓝牙、无线电、超声波、声呐及GPS等属于“听”的范畴，可以通过信号的强弱判断距离，但方向的判断存在局限性，整体上依靠“听”实现跟随，信号容易受到干扰且有时需要被跟随方佩戴相关模块，如COWAROBOT的智能行李箱Rover，它是通过用户佩戴的手环完成定位及跟随，这存在局限性且不便于被跟随对象的切换。依据“看”进行跟随，则往往借助相机或激光雷达对人体目标进行识别，此过程可以理解为机器人通过感知外部环境检测并定位出场景中的人体目标，之后完成对意向人体目标的锁定及跟随。如图1-3所示的带有跟随功能的大疆DJI研发的御Mavic2系列产品以及北京灵动科技有限公司正在研究的Ovis智能行李箱，它们是借助相机实现跟随的目的。a)带有跟随功能的DJI无人机b)Ovis智能行李箱图1-3基于“看”的跟随产品示意图本文选择使用“看”的方式完成移动机器人对人体目
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-术发展现状的分析可知，目前工业机器人市场规模持续增长，其中关节型搬运机器人占比较高，特种机器人市场进入蓄势待发的重要时期，服务机器人需求潜力巨大。技术研发的动力来源于满足当下生活的迫切需求以及对未来需要的预研，目前服务型移动机器人的研究已经取得了显著的效果，有部分服务型移动机器人已经被投放入市场以满足人们当下的需求，图1-2中的a)、b)及c)分别展示了移动服务机器人在物流、银行及餐饮行业的应用，它们为人们的生活带来了便捷。a)在物流行业的应用b)在银行大堂的应用c)在餐饮行业的应用图1-2移动机器人在现实场景中的应用在移动服务机器人的众多功能中包括一项对人体目标的跟随功能。对于目标跟随功能的实现，它主要包括方向及距离的确定，依据传感器类型不同，可以分为基于“听”的目标跟随和基于“看”的目标跟随。使用蓝牙、无线电、超声波、声呐及GPS等属于“听”的范畴，可以通过信号的强弱判断距离，但方向的判断存在局限性，整体上依靠“听”实现跟随，信号容易受到干扰且有时需要被跟随方佩戴相关模块，如COWAROBOT的智能行李箱Rover，它是通过用户佩戴的手环完成定位及跟随，这存在局限性且不便于被跟随对象的切换。依据“看”进行跟随，则往往借助相机或激光雷达对人体目标进行识别，此过程可以理解为机器人通过感知外部环境检测并定位出场景中的人体目标，之后完成对意向人体目标的锁定及跟随。如图1-3所示的带有跟随功能的大疆DJI研发的御Mavic2系列产品以及北京灵动科技有限公司正在研究的Ovis智能行李箱，它们是借助相机实现跟随的目的。a)带有跟随功能的DJI无人机b)Ovis智能行李箱图1-3基于“看”的跟随产品示意图本文选择使用“看”的方式完成移动机器人对人体目
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种解决遮挡问题的跟踪方法[J]. 吴水琴,毛耀,刘琼,李志俊. 液晶与显示. 2019(02)
[2]基于深度学习的行人重识别研究进展[J]. 罗浩,姜伟,范星,张思朋. 自动化学报. 2019(11)
[3]基于HOG特征结合Adaboost算法的行人检测[J]. 樊春年,杜卫平,刘艳荣. 自动化技术与应用. 2018(07)
[4]目标跟踪算法综述[J]. 卢湖川,李佩霞,王栋. 模式识别与人工智能. 2018(01)
[5]目标跟踪中辅助目标的选择、跟踪与更新[J]. 刘畅,赵巍,刘鹏,唐降龙. 自动化学报. 2018(07)
[6]深度学习在目标视觉检测中的应用进展与展望[J]. 张慧,王坤峰,王飞跃. 自动化学报. 2017(08)
[7]AGV轨迹跟踪自适应模糊控制器设计[J]. 周星,吴洪明. 起重运输机械. 2017(07)
[8]改进积分通道特征的快速多尺度行人检测[J]. 黄鹏,于凤芹,陈莹. 计算机工程与应用. 2017(14)
[9]基于扩展式卡尔曼滤波的移动机器人未知环境下动态目标跟踪[J]. 伍明,孙继银. 机器人. 2010(03)
[10]基于SIFT特征和粒子滤波的目标跟踪方法[J]. 牛长锋,陈登峰,刘玉树. 机器人. 2010(02)
本文编号：3292124
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009~2018年中国如图1-1所示，本文在中国人口统计年统计图，截至2018年底（中国人口统计年
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-术发展现状的分析可知，目前工业机器人市场规模持续增长，其中关节型搬运机器人占比较高，特种机器人市场进入蓄势待发的重要时期，服务机器人需求潜力巨大。技术研发的动力来源于满足当下生活的迫切需求以及对未来需要的预研，目前服务型移动机器人的研究已经取得了显著的效果，有部分服务型移动机器人已经被投放入市场以满足人们当下的需求，图1-2中的a)、b)及c)分别展示了移动服务机器人在物流、银行及餐饮行业的应用，它们为人们的生活带来了便捷。a)在物流行业的应用b)在银行大堂的应用c)在餐饮行业的应用图1-2移动机器人在现实场景中的应用在移动服务机器人的众多功能中包括一项对人体目标的跟随功能。对于目标跟随功能的实现，它主要包括方向及距离的确定，依据传感器类型不同，可以分为基于“听”的目标跟随和基于“看”的目标跟随。使用蓝牙、无线电、超声波、声呐及GPS等属于“听”的范畴，可以通过信号的强弱判断距离，但方向的判断存在局限性，整体上依靠“听”实现跟随，信号容易受到干扰且有时需要被跟随方佩戴相关模块，如COWAROBOT的智能行李箱Rover，它是通过用户佩戴的手环完成定位及跟随，这存在局限性且不便于被跟随对象的切换。依据“看”进行跟随，则往往借助相机或激光雷达对人体目标进行识别，此过程可以理解为机器人通过感知外部环境检测并定位出场景中的人体目标，之后完成对意向人体目标的锁定及跟随。如图1-3所示的带有跟随功能的大疆DJI研发的御Mavic2系列产品以及北京灵动科技有限公司正在研究的Ovis智能行李箱，它们是借助相机实现跟随的目的。a)带有跟随功能的DJI无人机b)Ovis智能行李箱图1-3基于“看”的跟随产品示意图本文选择使用“看”的方式完成移动机器人对人体目
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-术发展现状的分析可知，目前工业机器人市场规模持续增长，其中关节型搬运机器人占比较高，特种机器人市场进入蓄势待发的重要时期，服务机器人需求潜力巨大。技术研发的动力来源于满足当下生活的迫切需求以及对未来需要的预研，目前服务型移动机器人的研究已经取得了显著的效果，有部分服务型移动机器人已经被投放入市场以满足人们当下的需求，图1-2中的a)、b)及c)分别展示了移动服务机器人在物流、银行及餐饮行业的应用，它们为人们的生活带来了便捷。a)在物流行业的应用b)在银行大堂的应用c)在餐饮行业的应用图1-2移动机器人在现实场景中的应用在移动服务机器人的众多功能中包括一项对人体目标的跟随功能。对于目标跟随功能的实现，它主要包括方向及距离的确定，依据传感器类型不同，可以分为基于“听”的目标跟随和基于“看”的目标跟随。使用蓝牙、无线电、超声波、声呐及GPS等属于“听”的范畴，可以通过信号的强弱判断距离，但方向的判断存在局限性，整体上依靠“听”实现跟随，信号容易受到干扰且有时需要被跟随方佩戴相关模块，如COWAROBOT的智能行李箱Rover，它是通过用户佩戴的手环完成定位及跟随，这存在局限性且不便于被跟随对象的切换。依据“看”进行跟随，则往往借助相机或激光雷达对人体目标进行识别，此过程可以理解为机器人通过感知外部环境检测并定位出场景中的人体目标，之后完成对意向人体目标的锁定及跟随。如图1-3所示的带有跟随功能的大疆DJI研发的御Mavic2系列产品以及北京灵动科技有限公司正在研究的Ovis智能行李箱，它们是借助相机实现跟随的目的。a)带有跟随功能的DJI无人机b)Ovis智能行李箱图1-3基于“看”的跟随产品示意图本文选择使用“看”的方式完成移动机器人对人体目
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种解决遮挡问题的跟踪方法[J]. 吴水琴,毛耀,刘琼,李志俊. 液晶与显示. 2019(02)
[2]基于深度学习的行人重识别研究进展[J]. 罗浩,姜伟,范星,张思朋. 自动化学报. 2019(11)
[3]基于HOG特征结合Adaboost算法的行人检测[J]. 樊春年,杜卫平,刘艳荣. 自动化技术与应用. 2018(07)
[4]目标跟踪算法综述[J]. 卢湖川,李佩霞,王栋. 模式识别与人工智能. 2018(01)
[5]目标跟踪中辅助目标的选择、跟踪与更新[J]. 刘畅,赵巍,刘鹏,唐降龙. 自动化学报. 2018(07)
[6]深度学习在目标视觉检测中的应用进展与展望[J]. 张慧,王坤峰,王飞跃. 自动化学报. 2017(08)
[7]AGV轨迹跟踪自适应模糊控制器设计[J]. 周星,吴洪明. 起重运输机械. 2017(07)
[8]改进积分通道特征的快速多尺度行人检测[J]. 黄鹏,于凤芹,陈莹. 计算机工程与应用. 2017(14)
[9]基于扩展式卡尔曼滤波的移动机器人未知环境下动态目标跟踪[J]. 伍明,孙继银. 机器人. 2010(03)
[10]基于SIFT特征和粒子滤波的目标跟踪方法[J]. 牛长锋,陈登峰,刘玉树. 机器人. 2010(02)
本文编号：3292124
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