圖2 視頻序列中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)分割過程

　　本文利用仿人機(jī)器人的立體視覺系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了融合深度，顏色，形狀信息的逐步逼近目標(biāo)區(qū)域的快速跟蹤方法。圖2為視頻序列中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的分割過程。首先利用深度信息把機(jī)器人關(guān)心的前景區(qū)域分割出來，得到ROF（Region of Foregroud）區(qū)域，即粗略的目標(biāo)候選區(qū)域。在ROF中使用顏色濾波器分割，得到ROIC（Region of Interest Color）區(qū)域。最后形狀檢測(cè)器可以把相同顏色的物體區(qū)別開來。在分割過程中，候選目標(biāo)區(qū)域逐步縮小并逼近目標(biāo)區(qū)域。逐步縮小的候選目標(biāo)區(qū)域減少了計(jì)算量，提高了系統(tǒng)的運(yùn)算速度。同時(shí)，該方法有效的避免了場(chǎng)景中相同顏色物體的干擾，提高了目標(biāo)分割的穩(wěn)定性。圖3顯示了目標(biāo)物體的分割結(jié)果。

圖3 復(fù)雜場(chǎng)景中目標(biāo)物體的分割結(jié)
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3 運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)
3.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)是一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。機(jī)器人頭部的控制目的是為了機(jī)器人的頭部能夠?qū)崟r(shí)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，因此實(shí)際控制信號(hào)輸入量是根據(jù)目標(biāo)物體的位置信息求得的規(guī)劃數(shù)據(jù)。在反饋信號(hào)的輸入方面，因?yàn)楸豢貙?duì)象是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，用電機(jī)上面的軸角編碼器的輸出作為反饋信號(hào)。

　　系統(tǒng)使用了一套多功能接口板，將所有的A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、ENC（encoder）、PWM、IO等多種功能都集成在該接口板上，提高了系統(tǒng)的集成性并減小了系統(tǒng)體積和重量。多功能接口板上上的ENC接口來作為反饋信號(hào)的輸入通道，它可以測(cè)量軸角編碼器的脈沖輸出個(gè)數(shù)。每個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)采用經(jīng)典的PD伺服控制。

　　3.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
　　運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)采用了RT-Linux（Real Time Linux）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，其軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括兩個(gè)模塊：主程序模塊、實(shí)時(shí)任務(wù)模塊，主程序模塊是linux應(yīng)用程序，實(shí)時(shí)任務(wù)模塊是RTlinux下的實(shí)時(shí)進(jìn)程。兩個(gè)模塊也是兩個(gè)進(jìn)程，通過管道（FIFO）進(jìn)行通訊等。

圖4 BHR1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

　　實(shí)時(shí)任務(wù)主模塊包括兩部分：周期性執(zhí)行的實(shí)時(shí)控制循環(huán)（即實(shí)時(shí)線程）和實(shí)時(shí)任務(wù)觸發(fā)器。實(shí)時(shí)線程的周期性執(zhí)行是由一個(gè)循環(huán)實(shí)現(xiàn)的。該循環(huán)主要完成兩大功能：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、與各電機(jī)相連的軸角編碼器的信息采集。實(shí)時(shí)任務(wù)周期為3毫秒。實(shí)時(shí)任務(wù)周期是根據(jù)D/A通道處理時(shí)間和碼盤計(jì)數(shù)器讀取時(shí)間，以及傳感器信息獲取時(shí)間確定。