1、METHoDSANDTECHNOLOGYONBOOKSAUTOMATICALLYPICKINGBYRoBOTINTHELIBRARYNanjingNormalUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXueruiYangSupervisedbybupervlsedbyProfQingbaoZhuSchoolofComputerScienceandTechnologyNanj

2、ingNormalUniversityApril2015目錄摘要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動化技術(shù)不斷快速發(fā)展。然而，圖書館管理卻沒有與時俱進(jìn)。館藏圖書的尋找、獲取、上架、移架等基本工作仍依靠人工手動完成，其過程繁瑣、低效且容易出錯。針對圖書館管理的這種現(xiàn)狀，提出了一種智能機器人自主完成取書的方案，并研究了相關(guān)技術(shù)。研究內(nèi)容主要包括機器人地圖構(gòu)建、地標(biāo)識別、自主導(dǎo)航、圖書標(biāo)簽字符識別等。首先，針對圖書館內(nèi)部環(huán)境結(jié)構(gòu)，使用書架作為環(huán)境地標(biāo)，構(gòu)

3、建了基于地標(biāo)線段的二維特征地圖。特征地圖記錄了所有地標(biāo)的全局坐標(biāo)，為機器人精確定位與自主導(dǎo)航奠定了基礎(chǔ)。其次，分為兩種情況對地標(biāo)識別進(jìn)行討論。特征地圖中代表書架側(cè)面的特征線段長度統(tǒng)一且排列規(guī)則，可通對激光傳感器的測距數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)聚類和特征提取完成識別；代表書架正面的線段特征不易歸納，結(jié)合視覺傳感器獲取書架的正面圖像，利用書架正面具有豐富字符圖像這一特征實現(xiàn)地標(biāo)識別。探測獲取的地標(biāo)不僅可供機器人完成精確定位，還可引導(dǎo)機器人進(jìn)行自主導(dǎo)航。再

4、次，機器人識別粘貼在書架上的標(biāo)簽信息，通過全局地圖取得地標(biāo)的角點坐標(biāo)，實現(xiàn)精確定位，并使用基于地標(biāo)追蹤的導(dǎo)航方法完成自主導(dǎo)航功能。為減少系統(tǒng)誤差對機器人導(dǎo)航造成的影響，在移動過程中，應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對其位姿信息進(jìn)行預(yù)測與矯正。最后，提出了一種基于粒子群聚類算法的圖像分割方法。該算法對傳統(tǒng)粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)，通過提高局部最優(yōu)粒子對其周邊粒子速度的影響力，實現(xiàn)全局圖像中的特征像素點搜索。在搜索結(jié)果中，使用kMeans聚類算法排除噪聲點