足球机器人视觉系统的研究.pdf

西华大学硕士学位论文足球机器人视觉系统的研究机械电子工程专业研究生 邓星桥指导教师 王进戈 1 992年M A C K w0 R T H率先提出了足球机器人的概念， 其研究目 标是到2 0 5 0 年组建一支人形机器人 足球队战 胜当 时的人 类足球冠军队。自19 92 年这项研究开展以 来，得到了 各国 机器人学者的 普遍关注与参与。 近几年来， 国际上对足球 机器人的研究以及相应的各 种比 赛取得了 迅速的发展。足球机器人研究的目的是通过研究促进机器人学、人工智能以及人工生命、智能控制、机电一体化技术、视觉与传感器技术、通讯与 计算机技术等领域的发展。 无疑足球机器人是一个新兴的交叉学科，其技 术主 要包括4 个子系统:机器人子系统、视觉子系统、无线通讯子系统和决策子系 统。 作为 足球机器人的主要感知设备， 视觉子系统是整个机器人的眼睛，是系统获取外 部信息的最主要的通道，是 足球机器人系统的基础。他不断采集场上的信息， 对图像 进行处理、分析，完 成目 标识别和跟踪，并把得到的目 标信息传递给决 策系统。视觉系统的好坏对 机器人性能的发挥起着决定性作用，由 于足球机器人的快速运动和激烈的对抗，要求视频捕获频率为 30 帧/ 秒，即必须在33. 3 4 m s 内完成视觉信息处理、通讯、 动作等一系列任务，以 形成下一周期的比赛策 略， 这对视觉系统实时性、 鲁棒性和准确性等要求都很高。为此，本文着重对 此类机器人的视 觉子系统 进行了 深入的 研究。 本论文 主要 研究内容为: t 、 本文根 据足球 机器人的视觉子 系统特点，对足球机器人视觉子系统的 工作原理等进行了 研究，提出了 一种应用神经网络对摄像机内 外参数 进行标定的方法; 2 、 对机器人视觉 系统进行了 预处理， 该预处理主要包括:图像调整、图 像压缩、 场地 标定、图 像矫正四部分。 3 、 针对摄取的图 像， 采用HIS 颜色 模型来描述色彩。 对图像进行分割等 西华大学硕士学位论文 处理，提出了基于神经网络的足球机器人图像矫正方法。 4 、 针对当 前普遍采用的色标方法干扰 过大等缺点， 综合各 种色标的优缺 点提出了一套抗干扰性较强的足球机器人色标，并给出了相应的制作 原理与角度误差算法。实验表明这 种方法不但挑 选色标简单， 而且还 有色块重心稳，位置和角度偏差小， 不同的颜色 相互之间 受环境影响 也较少等优点。 5 、针对空间目标球中心点难于精确求得，从而可能加大机器人在比赛中 运动轨迹误差，机器人难于 有效 追逐到目 标球等 提出了 一种基于畸变 误差模型的目标球中心图像位置的提取方法.该方法通过建立空间摄 像机像 平面上的畸变 误差模型， 基于透视投影变 换和空间解析几何理 论，并通过大量的仿真研究，得出了该畸变误差的变化规律，从而能 有效地提取出空间球的中心，使得足球机器人的运动精度有了更进一 步的提高。 6 、基于数值图像处理、神经网络、 矶 s ua1 C +等技术，开发了 满足比 赛 实时性要求的视觉子系统， 并应用于实际比赛中。 机器人 足球比赛所 涉及的 相关技 术具有广泛的应用前 景，同 时为人工智能及机器人学的研究者提供了一个很好的研究平台与交流的机会，加速了相关技术的发展。关键词: 视觉子 系统 足球 机器人 图 象处理 神经网络西华大学硕士学位论文T h e res e a rcho n t h e reb o t 一 s o c c e r v i s u a l s u b s y s t e mMaj or: m e l h an o 一 l e c tr o ni cse n g l neeringP 晰 e n t by: D e n g X i n g 一 qiaos u p e 抖初 e d勿: V 白 n g J 添罗 In 1 992，MA C K WO R T HP utfo rwa rdt h e c 0 n c e Ptoft h atd e v el 叩 a te aln of九 lly au1 0 n o m o us h u m ano idro bo tsth at啊 w inaga l nst the h u m an werl d ， 洲 x 冷 rc h a m P i onte am b y th e y e ar2 0 5 0 The P r OJ eCt i s top ro m o t e A I ， ro bOl i c s ， 明d re l at e dfield ， it isan at t e m P t tofo s t e r Al an di n t e 1 li ge ntro bot i c s re s e a 比 c h 勿 p r o v i d i ng a5 加 山 d ar d P r o bl eln w h e 比w i d e rang oftechn0 1 o gies can bel n te gr at e d an d ex amin ed.FI R Ac h o setouse so cc erg 别 m e asa c e n t r a l to p icofre se arc玩ai m i ng at v 而 。 nsto加 aP P I i edfo r so c i a l lys i gni fi c ant P ro b l e m s an di n d u s t ri es Ino rd erfOr a ro bot加 am toa c l u a l lyper fo rm a s o c c e r g aJ 的 e ， v a r lo u te c hnologi esmu stbe i 即。 印。 m t 目inc l u d i n g :des i gn Princi P l e so fa u t 0 n o m o us a g e n tS ，mul t i 一 眼e nt col l a ber a l i o 氏翻 比 日 比 gya c q u l siti叽 代 a l ti me r e a 名 俪ng， ro boti cs ， 出 ， d s e n s o 卜 佃io n . FI R A isa taskfor a te am ofm u l t i P l e fast 一Oving ro botsun d e r a d y n 别 的 I c e n v l r o 刊 m ent. C 叻 e o f them aj ora P P 1 i c at i o n s 0 f F l R Ate c hno fo gi e s i s a s e 肚 c h an d re sc 此i n l arge sc al e di ， 巧 忱 r.丁 b e P r oj eCt s P e c i ai ly爬 哭 印 弋 h ins oci aisi 娜fi c a n t is s ues . T h e reisnodoubt t l latthe劝 C c 心 r ro bo t isane m e rg l ng in t e rd i sc iP l l n aJ 甲 以 u d y . ItsteChoo l o gym a i n l y incl u de s 4s u b sy s t e m s : Robot s u b s y s t e m ， vi s “ al s ubsy s l e m ， w l r e le ssco n u n u n l c ation s u b s y st e m助 d 卯l i c y 一 m 欧 i n g su b s y 雍m vis ual sy s 宜e Inisthe i m P o rt a n t a P P ar a t u s fo r h umanbeing and p eoPI e 留 q u irem o sto f i n fo n ” a t i o n frO mthe 0 u t s i de wori d by t h e i r v i s i o n s y s t e “ 巧 . I n the P r o c e s s o fh u m an bei ng、e x PI 。 口 t i on tothe n a t u r e worl 氏manal w a y s h o pe tofi nd so mem a c hi ne o m P u t i n g w a y s toac hi ev e h umanbe i ng、 vi ai on 加 n c t i 叽 曲d toa eq u 此加 伪 饰a t i onauto m a t i c al 卜加mo utside w o r l d . T 七 e vi s u a l s u b sy 雍masthe s o c c erro bot m ain Se n Sa t io neq u l P m ent is阮e nti比 robete y e ，w h i c his the mo st 们 。 a l nc h a 山 l e lthat g a l ns thee x t 欢 ” l e o us访 几 而a t i on 即 dthe fo u n d a t i on of so 以 笼 r ro b otas se m b l ysy s t e m . lic o n t i 幻 u o usg a t h e rSon the i n fo n n ation ofthe fi e1d an d t r 田 ” m its the re s u 】 t ofp r o c e s sing thePi c tt 理 e to the d e c i si ollsy st e m T h e q ua l ityofvi S ual sy s t e mdecides thero bot 伴 rformaneedi SPlay.asa 二 su itof the s o 侧 笼 rro bet qul ck m ove m e ni 助 dt h ei n t e n se 邝 si s la n c e ， th e vi de 。丘 闪 u e n c y is30/s ， the CO m p ul e r m us t com p l etevi s ua! 认 伪 mat i onp r oCe s si ng、 theC O m m 山 叮 c ation、 俪 日 以 l on d uring 33.34Ins and fo n ” thc n ext y c l i c a lco m pet l tion s 。 ， t e gy. 1 1 云 s r equ e s t the vi s ua l sy stemisc h 盯 a c t e ri stic ofre al-ti me 、 西华大学 硕士学位论文ro b uS i n es s an d 朗 c u 找 比 y 口T 五 e r e fo re ， the a rt i c leP u t c m P hasiso n the k i n d ofr o b 跳vi s ual s u b system. T 七 ereseaxc bc O n t e 力 t s inc l u d e : ( l)Rese arch int h e 劝 rU c t ur e ， 允 n c t i on an d so n w 别 笼desi gnofall M 丽sot sub syst e “ 侣 . (2 )Anew c amera cali b r at l onm e t h o d ofv 别 ry i nge ffec ti 姆 几 c a l l e n gt h by neu ra l n e 勺 刀 o rkm odelisP r e se n t ed. (3 )Itdi s c U 比 s the p ri nc iPIesan d m et hodsof colorperc e P t i on and 业 n a g e seg n l e n t a t i on b a sedneu lal n e tV 阳 rk， 助da n a l y Zesthe d e m and sand c h ar a c t e rsofro bot . so cc ervi s ual s y s t e m ， fi nallr P r e s e nts the b as ic p ri n c i P l e s for i m a g e P r OC e s s i 呢. Anew m e t h o d o f co讹cti m ag e b as ed on neu r a l n e tV ro rkisP re s e nt ed and the i m a g e isseg m e n t e d (4)T h e H slcolor sP 暇 was a ppll ed toset 叩 co lor P 叭i t l on 洲 d color 山扭 b 出 犯to i m P 】 e m ent the P a n i t i on of o bj eCt 加a g e s . A m 峨 r e 出 沁 n a b 1 e and anti-j amnung desi gnwas p utfo 尸 胃 田 月by c 0 I n p aring 即dana l y Z i n g v a n o usr e P r e ，n ta t i v e c o l o r tag des i gns w i t ha 丘 t and relative lyex 叭succe ss ivea P P ro xi m at i onai g 0 ri th mg I v e n c orre s pon d i n gl y for an粤 1 1 ar com pe n sa t i o n .A ft er ana l y zingthe dem and s and c h ar a c t e r s ofro bOt s o c c e r vi si on syst e m， i t 。 月 七 招a quic k m e t h edof0 bj ect re co gniti onb as e d d yn amic诫ndo ws. (5 )Anew m e t h o d ofo b ta i ni ng 脉 沈 血a l ofball ， w h ic h isb a s edonthe mo del o f d i stort i o n d i ffere n ce andt h e s P a c e a n a l yti c g e 0 me t ryt h e o 以 isP r c s e nte d bec 皿女the bal l cen t r a l point o b ta i nsdifficulty so t h at哪 0 们 君 n l o ，奴 objeCt o f rO b otore ul ar g e the d i ffere nce 0 f the P ath o f robo t . ( 6 )T h e vi s ual s u b s y s t e mb a se d on 加a g e P r o c e s s i n g 、 n e u ra l n e t w o r k 、 vi s ua 】 叶 +isd evel o 乒 分即 d a P P l i edtocom pe 石 ti on t h a t c ana da P t to 比 e re al-ti me ofcom pet iti on. 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A s 以 沁 i at i o n ，F I R A ) 宣告成 立， 总部设在韩国 大田 的韩国 科学技术院 ( K A I S T)。 此后FI R A在全球范围内 每年 举行一 次机 器 人世 界 杯 比 赛(F I R AC uv)， 同时 举 办 学术会议 (F I R A c o n 零 e s s) ， 供参 赛者 交 流他 们 在 机器 人 足 球 研究 方 面 的经 验 和 技术 。目 前已 有3 0 余个国 家的 近百 个学校与 科研院 所是其成员 单位， 主要分布在亚洲、 澳洲、 北美和南美洲等地区. 至今， FI R A已 组织了 十一届机器人足球世 一一壁生塾醚竺鱼丝二一一一一一界 杯赛。 随 着机器人足球的成熟与相关 技术的 发展， FI R A的比 赛项目 也在不断 升级， 复杂程 度 也越来 越 大， FI RA C 叩，2 00 3 的主 要 比 赛 项目 有 131: H u r o s ot人形机器人比赛 灿e 详 r a s ot微型自 主机器人比赛 M iros ot(L ar g e ， Midd lean d s m a l l 址 a g u e ) 微 型 足球 机 器 人比 赛(7:7 ，5 :5 和 3 :3 ) N aros ot超微型足球机器人比赛 助bOS ot自 主机器人比赛 s unuros ot(L ax g e aD d Mi d d l e L e a g u e 卜 一 一 电 脑仿真比 赛 ( n:11和5 :5) 数次大会名称大会日期大会地点lMi r o s o f 9 6 Ko rea1 9 9 6 . 1 1D acj con2Mi ros ot，9 7 Ko rea1 9 9 7 .6D acje o n31 9 9 8 F I R AC uP F r a n c e1 9 9 8.6Pa ris41 9 9 9 F I R AC uPB r az i l1 9 9 9 .8C am P i naS5 2 0 0 0F I R AC uPAu s l m】 l a2 0 0 0 .9Roc khamP i on62 0 0 l F I R AC uP C hi na2 0 0 1 . 8B e ij i ng72 0 0 2 F I R AC 即 K o 溉2 0 02 . 5B 毯 翎 叮 ，D ar gu82 0 0 3 F I R AC uPA u s t d a2 0 0 3 . 9硒 e D na92 0 0 4 F I R AC uP K o re a2 0 0 4 . 1 0B砚 ， 究 只 nl 0 2 0 0 5F I R AC u PS ing aPO re2 0 0 5 . 1 2singa po比l l 2 0 0 6F I R AC uPG e 加a n y2 0 0 6 . 7Do rt mund 另一国际组织 RoboC uP ( the R o bo t 认 /o r l d C 叩 I n i t i a t i v e ) 是国际人工智能 学会组织的国际机器人足球协会，它是一个专门主办机器人世界杯赛的国际 协会性组织， 成立于1 9 % 年， 总部设在日 本名古屋。 宗旨 是通过世界西华大学硕士学位论文上最热门 的体育 运动 足球来 推动人工智能、 机器人学 和其它相关科研的进展。第一届机 器人足 球世界 杯赛于1 997 年8 月25 日 在日 本名古 屋与国际最高 级别的人工智能学术会议 一 国际人工智能联 合大 会( U C AI一 9 7)同时 举行。来自 美、 欧、日 、 澳的4 0 多支 球队参加了比 赛， 5 000 多 名观众现 场观看了比赛。 1 9 98年7 月，正当第16届世界杯 足球赛渐入佳境之时， 第二届机器人足球世界 杯赛在巴黎隆重举行， 60多支球队参加了比 赛. 19 99年7 月， 第三届机器人足 球世界杯赛在瑞典斯德哥尔 摩举 行， 参赛队多达90余支。 一些著名的大学、 研究 机构 和大 公司 均 参与 了 相 关的 活 动 和比 赛 。 Roboc uP在日 本、欧 洲和美国都有很大的 影响， 现已成为世界 上有 较大影响的 机器 人足球比 赛组织。 Ro tx 父 u p 的 比 赛 项目 主 要 有 侧: s i m u lation助a 即 已电 脑仿 真比 赛 S m ai l 一5 滋 Lea g u e ( F 一 1 8 0)小型足 球机器人赛 Middle es se s izeL e a g u e (F2000)中 型自 主 足 球 机器 人 赛 S O N Y L e g g edR O bot Leag u eS O N Y 有腿机器人足球赛 H u m an o i d L e a g u e 任 ro m2002) 人形机器人足球赛 表 1 . 2 主要 F I R A举办的历届世界杯机器人足球赛情况数次大会日期大会地点l1 9 97 . 8日本名古屋21 9 98 . 7法国巴黎31 9 99 . 7瑞典斯德哥尔摩42 0 0 0名澳大利亚墨尔本52 0 0 1 . 8美国西雅图62 0 0 2.6日本福冈72 0 0 3 . 7意大利帕瓦多瓦82 0 0 4. 6葡萄牙里斯本92 0 05 . 7日本大阪l 020 02 . 7德国不莱梅1 . 2. 2国内现状 我国 的科研工作者于1 9 97年才开始涉 足机 器人足球比 赛相关领域的 研究 西华大学硕士学位论文与探索， 19 97年7 月成 立了国际 机器人足球联盟中 国分会 ( 简称FI RA 中国分会) ， 分会设在哈工大。1 9 98年6 月FI R A中国分 会邀请F I R A主 席金钟焕教授到北京中国科技馆， 做了 机器人足球示范 表演， 从而国 家有关部门 对机器人足球开 始重视。 同年年底， 机器人足球项目 被批准为8 63项目 。 1 9 99年4月 :在中国 科技部高新 技术发展司、 国家 8 63 计划智能机器人主 题专家组、国 家自 然科学基金委、 黑龙江科协等单位支持下成立了中国 机器 人足球协会(cRSA ) ， 挂靠 在哈工 大， 洪炳铭教授任该协会主席. 表1 . 3 全国 机器人足球比 赛情况次 数名称时间地点l 首届全国机器人足球邀请赛1 99 9 . 7哈尔滨工业大学2 “ 德达杯”首届全国机器人足球锦标赛1 9 99 1 1哈尔滨工业大学3 “ 滨化 杯” 第二届全国机器人足球锦标赛200 0. 9哈尔滨工业大学4“ FI R A世界 杯” 国际机器人足球锦标赛20() l . 8北京中国科技馆5 . 大庆杯” 第三届全国机器人足球锦标赛20 02 4大庆高科技开发区6“ 哈工大杯”第四届全国机器人足球锦标赛2 0 0 3 .8哈尔滨工业大学7“ 武汉工程大学杯” 第五届全国机器人足球锦标赛20 04. 6武汉工程大学8“ 西华大学杯”第六届全国机器人足球锦标赛20 05. 7西华大学9“ 华煤杯” 第七届全国机器人足球锦标赛2006 . 6甘肃平凉市 19 99年7 月: 在F I R A中国分会的组 织下，哈工大 举办了 首届机器人足球 邀请赛， 国家8 63计划智能机器人主题专家组组长贾 培发 教授出 席了 大会，并 做了 致词. 1 9 9 9 年8 月， 东北大学作为中国第一支代 表队参 加了 在巴 西举办的 第四 届机器人世界杯足球赛，并取得了 较好的成绩。 2 0 0 0 年9 月， 在北京中国 科技馆举行了“ 滨化杯第二届全国机器人足球锦 标赛” ， 这次 参赛队伍有哈尔滨 工业大学、东北大学、国防科技大学、中南大学、 天津大学、北京机器 人研究所、 广东工业大学、 延边大学共9 个单位。 在RoboC uP 比 赛项目西华大学硕士学位论文上， 清华 大学和中国科 技大学代表了中国的 最高水平。国内 的参赛队伍一般都是 参加R o boC 叩 仿 真组比 赛。 中国 科技大学是国内 最早开 展R o boC uP工作的单位，远征 2000 年墨尔本世界杯赛，第一个闯入了世界杯 16 强。本届世界杯赛设小型组、中型组、仿真组和有腿组 4种类型。中国科大“ 蓝鹰” 队在参加仿真组的比 赛中取得第九名的好 成绩。 清华大学则后来居上， 在2 0 01年的RoboC uP 仿 真组中 第一次参加比 赛即一举夺得金 牌， 实 现了中国Roboc uP金牌零的突破，加02 年又在日 本摘桂，蝉联冠军，获得该项目比赛亚军的是北京理工大学， 这说明 我们国 家在RoboC uP仿真比 赛中已 居世界前列.目 前我校也在进行机器人足 球比赛 项目 的 研究， 主要参加 F I R A组住的比赛， 并取得了 一定些较好的成 绩. 全国FI R A系列机器人足球比 赛情况如表1 一 1 。 FI R A中国 分会是中国机器人 足球发展的摇篮，我们的目 标是通过机器 人足球技术的研究与开发， 早日 实现机器人 “ 社会” 的到来，最终实 现用 机器人足球队 打败人类的 足球冠军队 川 。 这是一个梦想，但又是一个极具挑战 性的目 标。 为了 实现这个目 标，中国的 机器人足球必须循序 渐进，即从半自 主型机器人足球发展到全 自 主型机器人足球，最终发展成类人机器人足球。 今天中国的 机器人足球正 在逐渐发展和壮大 起来， 引起社会各界的极 大兴趣，国内已 有几十所大学和科研团 体在开展这方面的研究。 他们对于中国的机器人足 球事业的 推动和发展做出了 不可磨灭的贡献。 近年来随着理论研究的进一步深入，使得机器人足球比赛的水平不断提高。 在 19 %年的 第一届M iros ot比 赛中， 大多数参赛队使用的视 觉系统的 采集 / 处理速度仅为10帧 / 秒， 机器人速 度也不 过 5 0cn 分 5 。仅过两年，来自 韩国的K e ys队，凭借他们高达每秒60 次的视频采集 / 处理速度和机器人Z n 公 5 的运动 速度， 在法国巴 黎举行的F I R A I98 世界锦标赛中一举夺魁， 其足球机器人的表现让人惊叹不己 。这些进步得益于电 子和计算机技术的发 展带来了 硬件性能的飞速提高。另一方面，有关足球机器人动作和策略的研究也成绩显著。早先的比赛当中，机器人之间缺乏合理的分工协作， 很容易 挤作一团。现在这种现象己 不存在，随着策略研究的不断成熟，比赛的 精彩程度也 在不断增加， 机器人足球的研究赢得了 学术界的广泛认同，一 些有影响的学 术刊物例如 T h e jo u m a l o nR o bot ic s an dA uto加m ous s y s t e m ， T b e ln t e rnat i o nalJo切 m alofl nteili g entA u to m a t io n an d so ftc o m p u t ing等都 出 版 过机 器 人 足 球专西华大学硕士学位论文辑，一些重要的国际学术会议也都进行过这方面的专题讨论。1 .3本文的主要研究内容 本文以半自 主足球 机器人为主要 研究对 象，对足球机器人的视觉子系统( 这里主要 研究 对象为 集控式 足球机器人， 下同)里面的图像采集、 数值图像处 理、图 像分 割、机 器人色 标的设计、目 标球中 心位置的标定、图 像畸变矫正算法等问 题进行了 较全面而深入的 研究。 第一章为绪论。 第二 章为图像处理基本原理部分，简单介绍了 机器视觉、 数值图 像处理以及足球机器人视觉子系统工作原理等基本基础知识。 第三章对摄像机的参数标定技术 进行了 研究，提出了一种基于神经网 络的摄像机标定方法。 第四 章分别对图 像的压缩与矫正 进行了 研究。 第五 章主要对足球机器人图像分 割技术 进行了 研究。 第六章对足球机器人色标进行了设计，提出了一种计算角度方便、易 于识别、色块清晰的色标设计方法;提出了一种基于畸变模型对目标球中心位置的确定方法，该方法对于准确预测小球运动轨迹、提高机器人识别小球能力以 及提高 整个决策系统的执行效果 起到了 很好的 作用。 第七章基于 劝s u aJC 什、图像处理、 神经网 络等技 术开发出了能 满足足球 机器人实时、 快速、 准确的 视觉子系统。西华大学硕士学位论文第二章 足球机器人视觉子系统工作原理 FI R A系列半自 主足 球机器人系统属于 基于全局视觉的 单向 集中 式控制类型。整个机器人足球比赛 ( Mi rosot )赛场的全视图如图2 . 1 所示: F i 留. I The 几 l l v iew ofRobet. S o c e r athl et i c fi e l d 图2.1机器人足球赛场全视图 在硬件设备方面包括机器人小车、 摄像头装置、 计算机主机和无线发射装置。 从功能上包括机器人小车、 视觉、 决策、 和无线通讯4 个子系统【 201， 各系统 之间的 关系如图2. 2 所示。味益.执遍画共 疆当奴 自 一十匕L皿谊子挤坑Fi gZ.2 T h e 爬 1 如onof翻 .err o bot ， 酬ous s ubsy stelnS图2. 2足球机器人各子系统关 系图 机器人小车由 车架、 车 轮、 电 机、 减速器、 测速码盘、 驱动电源、 单片机控制电 路与 无线接收模块等构成。它可以按 着主机发出的 命令控制左、 右轮转 西华大学硕士学位论文速，以保证按预定的轨迹运动。 视觉子系统是机器人的眼睛。 它由 悬挂在球场中圈上空2 米的 摄像头 摄取图像，由装在主机内的抓图卡将图像数字化，送入主机内存，再由专用软件对图像进行理解。 由 于双 方各有不同 颜色的队 标 ( 黄色或蓝色) ， 而机器人也有不同的队员色标，这样计算机就可以通过颜色分割辨识出全部机器人与球的坐标位置与 朝向， 也就是 进行模 式识别。 装在主机中的决策系统根据视觉系统给出的数据， 应用专家系统技术， 判断球场上攻守态势，分配本方机器人攻守任务，决定机器人的运动轨线，然后形成 给各个小车左右轮轮速的命令值。 无线通讯子系统通过智能通讯卡得到命令值， 再由独立的发射装置与装在小车上的接收模块建立无线通讯联系，遥控场上各机器人的运动。2. 1足球机器人视觉系统组成原理2 . 1 . 1 机器视觉的 发展 随着信息技术的发展， 给计算 机、 机器人或其他智能机器赋予人类视觉功能， 是人类多年以 来的梦想。虽然目 前 还不能够使计算机、机器人或其他智能机器也具有人类等生物那样高效率、 灵活 和通用的视觉， 但自20 世纪50年代以 来视觉理论和技术得到了 迅速发展， 这使得人类的梦想正 在逐步实现 tZ， l 。 计算机视觉使用计算机实现人的 视觉功能 对客观世界的 三维场景的感知、 识别和理解。计算机是在20世纪50年代从统计模式识别开始，当时的 工作主要集中在二维图像分析、识别和 理解上，如光学字符识别、 工作表面、显微图片和航空照片的分析和解 释等. 从20世纪60 年 代以 来， Roboe rts将环境限制在所谓的“ 积木世界” ， 即 周围的物体 都是由 多面体组成的， 需要识 别的 物体可以用简单的点、直线、平面的组 合表示。通过从计算 机程序从数字图 像中提取出诸如立方体、楔形体、 棱柱体 等多面体的三维结果，并对物体形 状及 物体的空间 关系 进行描述 ( Roberts l %5)。 Roboe 州 比 的 研究 工作开 创了以 理解三维场景为目 的的 三维机器视觉的 研究. 到70年 代， 已 经出 现了一 些视 觉应用系统。 1 9 73年，英国的Maxr 教授 应邀到 麻省理工学院 ( M rr)的 人工智能实 验室 创建并 领导一个以博 士生为 主体的研