1、飛行物的識別與跟蹤在國防、航空航天、工業(yè)與服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域均具有重大的研究價值與應(yīng)用價值，其中涉及到的實時視覺感知技術(shù)也是機器人的關(guān)鍵技術(shù)。本文以乒乓球機器人為研究平臺，以飛速運動的乒乓球為研究對象，重點開展乒乓球機器人高速實時視覺技術(shù)的研究。在總結(jié)前人系統(tǒng)與技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文的
　　主要研究內(nèi)容包括:
　　1、從攝像機的選型、立體視覺方案的選擇與高速采集方案的設(shè)計三個方面詳細介紹了高速彩色雙目立體視覺系統(tǒng)搭建的過程。從輸出信號

2、、輸出接口與相機芯片三個不同的方面進行對比，發(fā)現(xiàn)由CMOS感光芯片制作的USB3.0工業(yè)相機更具有優(yōu)勢。然后從性價比方面考量了多家廠商的不同型號的工業(yè)相機，最終選擇Balser公司的aca1920-155uc型號的工業(yè)相機。通過對比單目、雙目與多目視覺系統(tǒng)，雙目視覺系統(tǒng)在此場景中是最優(yōu)的選擇。在分析通用采集方案的基礎(chǔ)上，對原有采集方案進行改進，得到一種可以滿足實時性與同步性要求的高速采集方案。最終搭建的系統(tǒng)視野范圍覆蓋整個乒乓球桌，可以

3、實現(xiàn)對高速飛行的乒乓球運動軌跡的高速采集。
　　2、在雙目視覺系統(tǒng)標定方面，根據(jù)張正友平面標定原理，結(jié)合Matlab標定工具箱，分別對左右攝像機的焦距、主點構(gòu)成的內(nèi)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)矩陣、平移矩陣構(gòu)成的外參數(shù)進行標定。此方法降低了標定誤差，提高了檢測精度，完全滿足雙目立體視覺系統(tǒng)的需求。
　　3、詳細介紹了平行雙目視覺模型、三角測距與立體校正Bouguet算法，在此基礎(chǔ)上描述了目標深度信息的計算過程。
　　4、根據(jù)乒乓球的固有

4、特點與乒乓球運動背景不變的特點，通過對比基于顏色的分割算法、幀差法與背景減除法，發(fā)現(xiàn)背景減除法作為目標區(qū)域初次分割算法表現(xiàn)最佳。為了提高檢測精度，對初次分割的目標區(qū)域進行開閉運算和Canny算子邊緣檢測操作。根據(jù)乒乓球固有的特征，采用隨機霍夫圓變換對目標物體進行識別，得到目標中心位置。為了提高跟蹤的實時性，提出了基于上一幀目標局部區(qū)域搜索算法。最終實現(xiàn)了高速飛行的乒乓球三維位置空間的實時檢測與跟蹤。
　　最后，實驗驗證了本文所提出