乒乓球机器人视觉系统

视觉伺服系统的要求
1.摄像机连续捕获球飞行的图片。 2.处理器及时处理由摄像机捕获到的图片， 通过一定的方法检测出球在图片中的区域。 3.通过某种算法得到乒乓球的三维位置。 4.实现对乒乓球的跟踪，并处理获得球飞行 的速度信息。 5.通过一定的预测算法得到球未来飞行的轨 迹信息，并提供给击球机械手的控制器。
视觉系统结构类别
2.双目视觉系统 双目视觉系统是模仿人眼的一个视觉系统，在乒乓 球机器视觉伺服系统中应用得最为广泛。双目视觉 有较多的优点： 一、和人眼定位原理相近，利用左右摄像机的时差 对目标物进行定位，是仿人机器人的重要部分； 二、定位精度相对较高，对周围环境系统的要求较 低，系统的抗干扰能力较好； 三、系统实现的代价不高，目前主流的处理器已能 顺利完成两个摄像机图像的高速采集和处理
摄像机的选择要求
帧频——尽量高 颜色——彩色较为优越 像素——在保证帧率满足要求的情形下，选择尽量 大像素值的摄像机 传输接口，镜头——通光量较大比较合适
处理器及平台的选择要求
选择比较高运算频率的处理器
视觉系统结构类别
1.单目视觉系统 单目视觉系统的特点是 系统简单、成本小、计 算量小适合初步研究选 用。单目视觉系统的定 位需要借助于外界环境 的其他信息，比如确定 位置光源、影子等。
乒乓球机器人系统组成
1.机械系统 机械系统为一个机械臂，该机械臂一般包含 四到五个自由度，其中两到三个移动自由度 实现球拍的定位，另外两个转动自由度控制 球拍的姿态，在机械臂的末端安装乒乓球拍。 机械臂可以在一定的范围内以灵活的位姿和 速度运动，避免了人击球时的正反手问题。
乒乓球机器人系统组成
2.视觉系统 视觉系统有单目视觉和双目视觉，即利用一 个或两个摄像头模仿人的视觉能力，摄像头 视域覆盖整个乒乓球台，可实现较大范围工 作空间观察，从而对高速运动的乒乓球实现 视觉检测，以便及时预测乒乓球的运动轨迹。
视觉系统功能：乒乓球的检测
乒乓球机器人的视觉系统功能包括：乒乓球的检测、 定位及跟踪乒乓球轨迹预测。这里对乒乓球的检测 进行简介。 乒乓球的检测：在日常生活中我们在感知物体的形 状和轮廓时，往往不仅要根据亮度信息，而且需要 颜色信息，来识别和区分物体。在分割图像时，颜 色也是一个重要的基本特征。因此，颜色信息处理 是图像识别和计算机视觉中不可缺少的重要组成部 分。
视觉系统功能：乒乓球的检测
1.颜色检测 对颜色的描述有很多的方式， 包括RGB、CMY、在计算机中 一般都存储为RGB三分量。 HSV空 间可以通过RGB空间进行线 性转换而得，RGB、HSV间 的转换是非线性转换。
谢谢
视觉系统结构类别
3.多目视觉系统 多目视觉系统因为有多于2个的摄像机提供信息， 所以对于目标定位来说信患有冗余，从而可以利用 冗余信息实现更高精度的定位，并且抗噪声能力也 强于单目和双目视觉系统，另一方面多目视觉系统 还可以利用其对于目标定位冗余的设备(摄像机)来 采集其他环境信息，提高视觉系统的性能。然而， 多目视觉系统的代价较高，而且要多处理器才能完 全发挥其多摄像机的优势，系统及算法较为复杂， 适合进一步深入研究时选用。
乒乓球机器人及其视觉系统
现代设计1301 郑可航 201302071126
乒乓球机器人
乒乓球机器人作为一个手眼协调系统，包括机械系 统、视觉系统和控制系统3个子系统，其中视觉系 统类似人的眼睛，机械系统类似人的手臂，控制系 统类似人的大脑。乒乓球机器人可通过模仿和学习 人的击球方法，实现手眼协调，以达到眼疾手快准 确击球的目的。
乒乓球机器人系统组成
3.控制系统 控制系统对机械手进行运动控制，利用视觉 系统检测到的乒乓球运行轨迹和速度，控制 电机驱动机械手灵活地实现击球动作，将来 球准确回击到对方球台。
视觉系统的发展
第一代机器人所采用的是单目视觉系统，以球、固定光 源下球影在图像平面上投影的位置实现了对乒乓球的三 维定位，但是定位精度并不十分理想，而从第二代、第 三代则采用了双目视觉系统，实现了对乒乓球较高精度 的定位、较为准确的跟踪及预测。 国内外目前对于乒乓球机器人中的视觉伺服系统主要集 中于实现对球准确的检测、定位和跟踪，以特定的模型 根据已有球的信息对未来球的轨迹进行比较准确的预测 并提供给执行机构控制器预测结果。而所采用的视觉系 统结构、图像处理方法、轨迹预测与跟踪的方法、预测 的模型等具体技术则不尽相同、各式各样。