《移動機器人原理與設計》第六章移動機器人感知課件

第六章移動機器人感知移動機器人的傳感器不確定性的表示特征提取1第六章移動機器人感知移動機器人的傳感器16.1移動機器人的傳感器傳感器的分類

根據傳感器所采集內容的不同內部傳感器：如用于角度測量的角度傳感器外部傳感器：如光強傳感器根據實現測量的方法的不同主動傳感器：如紅外傳感器被動傳感器：如攝像頭紅外傳感器HS0038（紅外接收管）HS0038只是一個紅外接收管，在實際使用時須與紅外發(fā)射管配對使用，另外，紅外接收管和紅外發(fā)射管有兩種裝配方式，即對射式和反射式。HS0038管腳封裝圖6.1移動機器人的傳感器傳感器的分類HS0038管腳封裝2紅外發(fā)射管發(fā)射電路紅外發(fā)射管發(fā)射電路3HS0038接收電路HS0038接收電路4ST188

特點：采用高發(fā)射功率紅外二極管和高靈敏度光電晶體管組成。檢測距離可調整范圍大，4--13mm可用。采用非接觸方式。

ST188實物圖ST188封裝及內部示意圖ST188ST188實物圖ST188封裝及內部示意圖5ST188應用電路圖ST188應用電路圖6超聲波傳感器壓電陶瓷超聲波換能器（UCM—T40K1，UCM—R40K1）

超聲波換能器外形圖超聲波測距模塊DYP-ME007

模塊外形圖特點：工作電壓：DC5V靜態(tài)電流：小于2mA電平輸出：5V（接收到回波時），0V感應角度：不大于15度感應距離：4cm--5m精度：0.3cm超聲波傳感器壓電陶瓷超聲波換能器（UCM—T40K1，UCM7引腳介紹：按圖順序依次為（左起）：VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、out（空腳）、GND。使用方法：本模塊輸出方式為PWM。我們可以利用單片機從控制口給出一個10us以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出。一旦有高電平輸出就可以打開定時器進行計時，當此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器的值，定時器的值就為此次測距的時間，由于超聲波在空間中傳播的速度是確定且已知的，所以我們就可以計算出距離，如此周期性地測量方可實現移動機器人的移動測距。

引腳介紹：按圖順序依次為（左起）：VCC、trig（控制端）8圖像傳感器（攝像頭）

CCD和CMOS傳感器圖像的采集及處理：行、場，隔行掃描等基本概念；兩個重要概念：有效像素、分辨率CMOS數字攝像頭（OＶ7620）

主要技術參數1/3英寸數字式CMOS圖像傳感器;有效像素:664(水平方向)×492（垂直方向）；內置１0為雙通道ＡD轉換器，輸出８位圖像數據；5V電源供電；工作時功耗<120mW，待機時功耗<10mW;掃描方式：逐行/隔行掃描;信噪比:>48dB；圖像傳感器（攝像頭）CCD和CMOS傳感器主要技術參數9攝像頭與單片機連接電路Yn6——14（攝像頭）為數據輸出；VSYNC16（攝像頭）垂直同步信號/復合信號;HREF15（攝像頭）水平參考輸出/垂直幀同步信號;DGND17（攝像頭）信號地;DVDD19（攝像頭）+5V電源;攝像頭與單片機連接電路Yn6——14（攝像頭）106.2不確定性表示誤差的統(tǒng)計表示

高斯分布圖6.2不確定性表示誤差的統(tǒng)計表示高斯分布圖11誤差的傳播

誤差傳播示意圖一維誤差非線性傳播問題誤差的傳播誤差傳播示意圖一維誤差非線性傳播問題12Cx表示輸入不確定性的協方差矩陣，CY表示輸出不確定性的協方差矩陣，Fx表示系統(tǒng)的雅可比矩陣

其中：Cx表示輸入不確定性的協方差矩陣，其中：136.3特征提取基于距離數據的特征提取

直線特征提取示意圖直線方程如下：直線特征的提取為例

點與直線之間的正交距離：為：

6.3特征提取基于距離數據的特征提取直線特征提取示意圖14選取的性能指標函數：分別對各個參數求一階偏導：選擇權值：選取的性能指標函數：分別對各個參數求一階偏導：選擇權值：15性能指標函數化為：加權最小平方意義下的解為：性能指標函數化為：加權最小平方意義下的解為：16基于可視表象的特征提取

空間局部特征提取方法全圖像特征提取方法

基于可視表象的特征提取空間局部特征提取方法17習題：1.試給出移動機器人傳感器的分類方法，并舉例說明。2.什么是模擬攝像頭？什么是數字攝像頭？兩者的區(qū)別是什么？3.試給出CMOS攝像頭和CCD攝像頭的優(yōu)缺點，在實際應用中應如何選擇？