基于斜卷积双边滤波的特种机器人视觉引导算法的改进与优化

作     者：孟瑞锋 杨宏玉 荣松松 乔志 黄元昊 MENG Ruifeng;YANG Hongyu;RONG Songsong;QIAO Zhi;HUANG Yuanhao

作者机构：内蒙古工业大学航空学院呼和浩特100051 内蒙古综合交通科学研究院有限责任公司呼和浩特010012 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京102206 

出 版 物：《兵器装备工程学报》 (Journal of Ordnance Equipment Engineering)

年 卷 期：2024年第45卷第4期

页      面：278-286页

核心收录：

学科分类：081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：内蒙古自治区科技计划项目(2022YFSJ0040) 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目(JY20220170) 

主　　题：斜卷积 双边滤波 移动机器人 非结构场景 小波分解 

摘      要：移动机器人可以在确保个人安全下有效减少人类的劳动行为,已经广泛应用到运输、救援、勘探、工业自动化等领域。针对特种越障机器人在城镇和工厂等以平面为主的非结构化场景下作业,提出一种依靠视觉引导的图像处理与障碍高度评估新方法。在图像预处理流程中,为了更好地保留特定朝向的图像边缘,在双边滤波算法的基础上,引入了一种呈高斯分布的斜卷积空域卷积核,改进为斜卷积双边滤波,并与其他边缘保持滤波算法进行比较。实验结果表明:不同算法信噪比一致时,斜卷积双边滤波算法的PFOM(pratt’s figure of merit)均值高于引导滤波与加权最小二乘滤波;当σ(标准差)=0.02时,斜卷积双边滤波的PFOM比引导滤波高出12.18%,比加权最小二乘滤波高4.4%。对具有普遍性的台阶沿向与沿向垂直使用斜卷积双边滤波处理后提取边缘,越障机器人在不同光照条件下进行不同高度台阶越障实验。实验表明:机器人在视觉系统引导下可快速正对台阶,越障成功率为100%。