基于双计算机的仿人机器人的视觉跟踪系统
图2 视频序列中运动目标分割过程
本文利用仿人机器人的立体视觉系统，设计了融合深度，颜色，形状信息的逐步逼近目标区域的快速跟踪方法。图2为视频序列中运动目标的分割过程。首先利用深度信息把机器人关心的前景区域分割出来，得到ROF（Region of Foregroud）区域，即粗略的目标候选区域。在ROF中使用颜色滤波器分割，得到ROIC（Region of Interest Color）区域。最后形状检测器可以把相同颜色的物体区别开来。在分割过程中，候选目标区域逐步缩小并逼近目标区域。逐步缩小的候选目标区域减少了计算量，提高了系统的运算速度。同时，该方法有效的避免了场景中相同颜色物体的干扰，提高了目标分割的稳定性。图3显示了目标物体的分割结果。
图3 复杂场景中目标物体的分割结
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机器人的运动控制子系统是一个典型的计算机控制系统。机器人头部的控制目的是为了机器人的头部能够实时跟踪运动目标，因此实际控制信号输入量是根据目标物体的位置信息求得的规划数据。在反馈信号的输入方面，因为被控对象是电机转动的角度，用电机上面的轴角编码器的输出作为反馈信号。
系统使用了一套多功能接口板，将所有的A/D转换、D/A转换、ENC（encoder）、PWM、IO等多种功能都集成在该接口板上，提高了系统的集成性并减小了系统体积和重量。多功能接口板上上的ENC接口来作为反馈信号的输入通道，它可以测量轴角编码器的脉冲输出个数。每个运动关节采用经典的PD伺服控制。
3.2运动控制系统的软件结构
运动控制子系统采用了RT-Linux（Real Time Linux）实时操作系统，其软件结构如图4所示，主要包括两个模块：主程序模块、实时任务模块，主程序模块是linux应用程序，实时任务模块是RTlinux下的实时进程。两个模块也是两个进程，通过管道（FIFO）进行通讯等。
图4 BHR1运动控制系统的软件结构
实时任务主模块包括两部分：周期性执行的实时控制循环（即实时线程）和实时任务触发器。实时线程的周期性执行是由一个循环实现的。该循环主要完成两大功能：机器人运动控制、与各电机相连的轴角编码器的信息采集。实时任务周期为3毫秒。实时任务周期是根据D/A通道处理时间和码盘计数器读取时间，以及传感器信息获取时间确定。
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