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第 １ 第 １
卷
期
２０
０ ６年 ３月
智
½
系
统
学
报
Ｖ０１ № ．１
．１
Ｍ ½ ．２ ０６
½ ０
ＣＡＡＩ Ｔ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｓ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｉ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½
½
基 于 图像 雅 可 比矩 阵 的智 ½机 器 人 视 觉 跟 踪
刘 丁 ， 蓝 ½ ，杨 延 西
郭
（ 安 理 工 大 学 信 控 中心 ， 西 西 安 ７ ０ ４ ）
西
陕
１ ０ ８
摘 要 ： 据 智 ½ 机 器 人 视 觉 伺 服 的 要 求 ， 立 了 固定 眼结 构 的 ＭＯＴ
根
建
ＯＭＡＮ Ｓ Ｘ 型 工业 机 器人 无标 定视 觉 伺 服
—Ｖ３ Ｌ
系统 ． 究 ½目前 在 机 器 人 视 觉 伺 服 研 究 领 域 中½ 用 最 为 广 泛 的一 类 方 法 ，
研
即基 于 图 像 雅 可 比矩 阵 的 方 法 ． 对 图
针
像雅 可比矩 阵的特点 ，
设计 了一种基于简化 Ｓ ½— ½
½ ½Ｈ½ ½自适应 滤波的图像雅 可 比矩阵在 线估计算法 ，
并将其应用 于
机 器人 视觉 反馈 控 制 任 务 巾 ， 现 了对 二 维 平 面 上运 动 目标 的 跟 踪 ， 验 结 果 表 明 了该 算 法 的有 效 性 ．
实
实
关 键 词 ： ½ 机 器 人 ； 标 定 视 觉伺 服 ；
智
无
图像 雅 可 比矩 阵 ；½ ½Ｈ½½自适 应 滤 波
Ｓ ½ ½
中 图 分 类 号 ： Ｐ Ｏ ； Ｐ ４ 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：６ ３４ ８ （０ ６ ０ ０ ７０
Ｔ ３½Ｔ ３２
Ａ
１７ —７ ５２ ０ ） １ ５ —５
０
Ｉ ½ ½Ｊ ½ ½ ½ — ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½½ ½ ½
½
ＬＩ Ｄ½
Ｕ ½½，ＧＵＯ ． ½ ½½
Ｉ½ — ½，ＹＡＮＧ ½ ½
Ｙ½ — ½
（½½ ½½ ½½ ＆
Ｉ ½½ ½
½ Ｃ½ ½½ ½½ ½ ½½， ’ ½Ｕ½½ ½½½½ ½ ½ ½½ ， ’ ½７ ０ ４ Ｃ½½ ）
½ ½ ½Ｅ½ ½½ ½½ Ｘ½½ ½½ ½½ ½Ｔ½½ ½½ ½ Ｘ½½ １ ０ ８， ½½
Ａ½ ½ ½ ½ Ｍ ＯＴＯＭ ＡＮ— Ｖ３ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½
½½½ ：
Ｓ ＸＩ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ．Ｔ½ ½½ ½Ｊ ½ ½ ½ — ½ ½ ½ ½ ½
½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½½ ½½ ½ ½½ ½ ½½½ ½ ½½ ½½
½
½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ，
½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½½，½½ ½ ½ ½ ．Ａ½ ½ ½ ½ ½ ½
½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½
½
½½ ½ ½½
½½ ½ ½½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｈ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½½ ½Ｊ ½ ½½ ½½ ½
½ ½½ ½Ｓ ½ — ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ， ½ ½ —½ ½½ ½ ½½ ½
½
½
½½ ½
½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½½½½ ½½
½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ，½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½½ ½ ½½ ½½½½½ ½ Ｄ ½½½ ½．Ｔ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½½½ ½½ ½．
½½ ½ ½½½ ½ ½ ½２ ½ ½½ ½
½ ½½ ½½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½
½½
Ｋ½ ½½ ½ ：½ ½½ ½ ½ ½ ½ ；½ ½ ½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½ ½½；½ ½ ½ ½ ½½½ ½½½￣Ｓ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½½½
½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½½ ½ ½ ½½
½
½
½
½
½½ ½Ｊ ½ ½½ ½½
½ ½Ｈ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½
½
智½机器人 视觉伺 服控 制是人 工智 ½技术 、
实 时 图 像 处 理 、 器 人 运 动 学 、 制 理 论 、 算 机
机
控
计
技术 以及 实 时 计 算 等 领 域 的 融 合 ， 计 算 机 视 觉
是
研 究前 沿 的 一 个 重 要 分 支． 觉 ½ 为 人 类 最 重 要
视
的 获取 信 息 的 方 式 ， 被 认 为 是 ½ 够 反 映 机 器 人
也
智 ½ 程 度 的 要 素 之 一 ． 用 视 觉 传 感 器 得 到 的 图
利
１ 图像 雅 可 比矩 阵
基 于 图像 雅可 比矩 阵 的方 法是 目前 在智½ 机器
人 视觉 伺服 研究 领 域 ½ 用 最 为广 泛 的 一 类方 法 ½ ．
１
½
假设 ½ 为图像特征参数矢量 （
∈Ｒ
，为在图像特征
空间 中相应 的速 度量 ） Ｐ 为机 器人末 端执 行 器
， ∈Ｒ
在任 务空 间 中的 坐标 （ 为 任务 空 间 中相 应 的速 度
量） 则 图像 雅可 比矩 阵为从 机 器人任 务空 间到 图像
．
特征 空 间的一个 映射 变换 ，
如式 （ ）
１ 所述 ：
，一Ｊ （ ）・
，½ Ｐ，
½ １½
½ （）
½½１
一
像 ½ 为 反 馈 信 息 ， 构 造 机 器 人 的闭 环 控 制 ， 视
可
即
觉 伺 服 （ ½ ½ ½½ ½½ ） ½ ½ 传 统 的机 器 人 视 觉
½½ ½ ½½ ½½ ½ ．
½
伺 服 大 ½ 是 基 于 系 统 标 定 技 术 的 ， 括 摄 像 机 内
包
部 参 数 标 定 、 器 人 运 动 学 标 定 、 眼 关 系 标
机
手
定 ． 文 在 无 标 定 Ｍ０Ｔ（
本
）
ＭＡＮ Ｓ ＸＬ型 工 业
Ｖ３
机器 人 视 觉 伺 服 系 统 下 ， 用 Ｓ ½ — ½
采
½ ½Ｈ½ ½自适 应
（）
１
½ １½
， （）
½½
滤 波算 法 对 图 像 雅 可 比矩 阵 进 行 在 线 估 计 ， 成
完
了二维 平 面上 运 动 目标 的跟 踪 任 务 ．
收 稿 日期 ：０ ６０ ８
２ ０ ２２ ．
基 金项 目 ： 育 科 学 技 术 研 究 重 大项 目 （０ １ １ ； 西 省 自然 科 学 基
教
２４８ ）陕
金 资助 项 目（ ０ ３ ３ ）
２ ０ Ｆ １．
½ ． ½
½ （）
½½Ｉ
½½）
½ ½
½½，
此模 型首 先 由 Ｗ½ ½ 出Ⅲ ， ½ ∈Ｒ 即为 图像
½ 提
½
Ｊ （）
雅可 比矩 阵嘲 ， 可 称 之 为特 征 敏感 阵 、 换 阵 、
也
变
Ｂ
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智
½
系
统
学
报
第 ½
卷
矩 阵 、 ½ ½ ½ ½ ½ ½
Ｃ ½½ ½ ½Ｊ½ ½½
½
½及 ½½ ½ ½½½ ½½ ½½
½½ ½ ½½Ｊ ½½½
—
定 义系统 图 像 特 征 为 ，一 ［ ½ 将 机 器 人 空 间
“
，
运动 定 义 为 一 ［ 丁 丁
丁
½ 即
（
将 机 器人 看½ 理想 的笛 卡 儿 运 动 器件 ，
不考 虑关 节
等．
它反 映 了机 器人 运 动 空 间 与 所 选择 的 图像 特 征
空 间的微 分 映射 关 系．
假定 一 个 ６ Ｆ机 器人 手 眼 系 统 ， 为 固定 在
ＤＯ
Ｐ
运动 控制 ） 可 以得 到 系统 的 图像 雅 可 比矩 阵如 下
，
此末 端执 行器上 一点 ，
Ｐ一：’
½
为 该点在 摄
为
（
３）
像机 坐标 系 中的坐标 ． 据 图 １所 示小 孔成 像模 型 ，
根
该点 在摄像 机 图像平 面上 的 坐标 ［
“
。一
詈 ½
Ｊ：
。
一
Ａ —
“
（
９）
从 式 （ ） 以看 出 ，
９可
图像 雅可 比矩 阵 的值 与机 器
人 末端 执 行器 相对 于摄 像机 坐标 系 的 ½前½ ½ 及摄
像 机 内部参 数有 关 ， 随执行 器½ ½ 的变化 而变 化．
并
所 以，
有必 要对 图像 雅 可 比矩阵进 行 在线估 计 ．
２ 采 用 Ｓ ½— ½
½ ½Ｈ½ ½自适 应 滤波 对 雅
／ ；
½－￣
／ ／
可 比矩 阵进 行 在 线估 计
如果 构造 一个 系 统 ，
以待 估 计 的 雅 可 比矩 阵 参
＃
数 ½ 为系统 的状 态 ， 么 对 雅 可 比矩 阵 的估 计 将 ½
那
变 为对 此 系统状 态 的观 测． 据 图像 雅 可 比矩 阵 的
根
定 义 ， 其 离散 化 ，
将
则有
圈 ½ 小 扎 成 像 模 型
Ｆ½． Ｐ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½
½１
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½（ ４ ）≈ ½（ ）４ Ｊ（ ）
½－
－１
½ － ½（ ）・Ａ½（ ） （ ０
½． １）
而 机器 人末 端执 行器 相对 于一 个 固定 的摄像 机
为 实现 对 Ｊ ½ 矩 阵各个 元素 的估 计 ， 义如 下
（）
定
， ½ 观 测 向量 ：
２ 维
×
：
坐标 系 中½ 平 移 运 动
Ｔ一 ［
丁 丁 ½ 旋½ 运
和
动 一［
½
½ 根 据机 器 人 末端 执 行 器 的运
．
动 ， 以得到 如下 关 系 ：
可
½ 一 × ½ Ｉ Ｔ．
½
Ｐ－ ½
－
（
４）
Ｌ
『
½ ½
½
½
望
…
½
½½
½
将 ［’
Ｐ一
½
Ｔ代 入式 （ ） 得到 的微 分 ：
４可
Ｐ
主 一 鼬 ＿ ＋ 丁』
鼬½
十 』，
』’
一 ＿叫
一 。＋ 丁
。十 』½
，
一
＿
Ｕ２
：
式 ： ［ … ½ ， 雅
中 一 …
嚣一
为
町比矩 阵 Ｉ（ ）
， ½ 的第 ½ 向量 ．
行
同时定 义雅 可 比矩 阵 的观 测 向 量 （ ） 系 统
½为
状态 ，
而手 爪运 动所 引起 的 图 像 特 征 变化 为 系 统 输
出 ， ½ ½ 一½ ½ １ － ½ ½ ． 到 如下状 态方 程 ：
即 （ ） （＋ ） （）得
【）
（
½
５
Ｊ
一
÷（
一 Ｕ
½ ）＋ Ｔ ．
＿
Ｏ
』 ＋ 一 叩
志 志＋ ，
志
【 （ ） ＝ Ｃ（
Ｙ½ ＝
： ½）・ （ ） １ ½ ．
½ ＋ ， ）
（
（）
１
１
由式 （ ）
３ 可得
： ＂
２３
一
式 巾 ： （ ） ½½ 分别 为状 态 噪声 和 图像 观 察 噪 声 ，
½ ½ ，（ ）
½
－
３＂
２
Ｚ
下
一
假定 为 高斯 ½噪 声．
、
Ｔ 一 Ｔ 一
Ｚ
／
Ｌ
＋
／
Ｌ
叫 一 砌 ， ６）
（
Ｃ＝
（ ½
）
½ ：
½
’ 。½ ㈣
． ½ （
１
２
）
．
．
一
丁一
Ｔ
， － ：７
＋竿 Ｉ ． ）
－ （
Ｌ ０
Ａ½（ ）
½
南于在 系统 状态 噪声 方差 阵 和观 测噪声 方 差阵
经过整 理 ， 后可 以得 到如 下等 式 ：
最
均 未知 时 ， 到 的估值 与 真实值 之 间有 较大误 差 … ，
得
故根 据 系统 的特 点 和 工程 应 用 实 际 ， 只有 观 测 噪
设
０ 一 —
“
＿
＾
＋ “
。
— — ■ —一
＾
一
声 方差 阵 未 知 ， 照 Ｋ½ ½滤 波 ， 立 简 化 的
参
½
½½
建
Ｓ½— ½
½ ½Ｈ½ ½自适应 滤 波算 法 ， 递 推方程 为
其
给 定初值 ：（ ）Ｐ（ ） ½ ½ ．
； Ｏ ， Ｏ ， ， ＝１
算 加权 系数 ： （ ） （ —６ ／ １ ．
½ ½ － １ ） （ Ｌ½）
一
状 态一步 预测 ：
（
８）
一
０
一
＾
； 志 １
一（ ＋ ）一 ；志 ．
（）
（３
】）
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第½
期
刘 丁 ， ； 于 图像 雅 可 比矩 阵 的智 ½ 机 器 人 视 觉 跟 踪
等 基
一
步 预测均 方误差 ：
Ｑ（
½＋ １
）＝ Ｐ（ ＋ Ｒ ．
½）
（ ４）
１
初值 （ ） 即 Ｊ Ｏ ） 采 用如下 最小 二乘 方法 获得．
０（
（ ）可
½
一
在手 爪 的初始½ ½任 意 给定 ½步线 性无 关 的试 探 运
动 Ａ ½，
½ …Ａ 观察相 应 的图像 特征 变 化 Ａ ½ ，
½ …Ａ
从 而获得 初始 的雅可 比矩 阵估 计值 ½
：
Ｊ（ ）＝ ［ ½
０
Ａ …△ Ｊ・ △ Ｉ Ａ 一．（ ９
［ ½ … ½½
１）
．
观测 噪声 方差 阵 ：
Ｒ ½
（ ）一 （
１一 ½（ ） Ｒ ，½一 １ ＋ ½（ ）・
是 ）
（
）
½
½ （ １ 一Ｃ ½ ； 走 ½・Ｅ （ １ 一
［ 走＋ ）
（ ）・ （ ）
½ ½＋ ）
½ ½½½
（ ）・ （ ） 一½（
）・ ½＋ １ Ｃ （ ） ．
Ｑ（
）・ ½ 是 ）
（ ５）
１
然 后用 Ｊ（ ）
Ｏ 构成 ；Ｏ ． 整个递 推估 计过 程 中只需
（）在
在 系统初 始 时给 出步 ½试 探 运 动 ， 后 在 雅 可 比矩
此
阵的估 计 中直接½ 用机 器人 已完成 的跟 踪运 动所获
得 的信 息 ，
不需 引入 任½ 试探 运动 ．
增 益矩 阵 ：
一
Ｌ 正 （ １ 是 ＋ 一．
Ｃ（ ）・ ½＋ ）・ 。 ） Ｒ 一．
Ｃ（
Ｑ
状 态估 计方程 ：
½ 走＋ １
（
）一 一 （ ＋ １
）＋
．
３ 视 觉 反馈 控 制
（ ７）
１
假 定 图 像 上 观 察 到 的 运 动 目 标 的 ½ ½ 为
½ （） ［ 。 ½
。￡ 一 “ （ ）
。（ ）Ｔ 机 器 人 末 端 ½ ½ 为
½½，
Ｋ（ ＋ １ ［ ＋ １ 一 Ｃ ½ （ ½
½
）・ （
）
（ ）・ ） ．
估 计均方 误差 ：
Ｐ（
正＋ １）一
（） “ （）
￡ 一［ ￡
（ ８）
１
（）Ｔ 定 义系统 误 差为
丁 ，
（ Ｏ
２）
½ （）一 ½ （） 广 （）
½
。￡ 一
½．
½
Ｌ 一Ｋ（ ＋ １ Ｃ ½ ・ ½ １ ．
』
½
）・ （ ） Ｑ（ ＋ ）
定 义机 器人 运动控 制量 Ｕ一 ， 立 Ｐ 反馈控 制 ：
建
Ｉ
式 中 ： 为状 态 噪声 方 差 阵 ， 据 实 际 的 噪声 情 况
Ｒ
根
设定 ， 为图像 观察 噪声 方差 阵 ， 实 时估计 ． 忘
Ｒ
需
遗
因子 ½依 照噪声 统 计 变 化情 况 而 定 ， 中将 其取 为
文
０ ９ ． （ ） 状 态 估计 误 差 方 差 阵．
． ９Ｐ ½ 为
而状 态 估 计 的
目
标运动在采样
点时的图像½½
Ｕ ½一
（） ［ ・ （）Ｉ （） ½ （１
－½½ ½ ． ２）
－２
Ｊ
式 中： 走
½ ， 分别 为 比例 系数 与积 分 系数 ．
其控 制 结
构图如 图 ２ 示．
所
目
一
图 ２ 视 觉 跟 踪 系 统 结 构 图
Ｆ ½ ２ Ｄ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½
½．
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½
½
４ 实 验
根 据 以 上 结 论 ， Ｍ（ ）
在
） ＭＡＮ Ｓ Ｘ 机 器
Ｔ（
— Ｖ３ Ｉ
人 视觉伺 服 系统 上分别 进行 了如 下 的几组运 动 目标
的无标 定跟 踪试验 ． Ｃ
Ｃ Ｄ摄像 头 固定 在 机器 人 的 正
上方 ，
内外 参数不½ 任 ½标定 ， 器人 末端执行 器 只
机
做二维 平面 运动 ， 高 度 固定 为 １０ １ ６½½． 简
其
½ ． １ ½ 为
½
化 图像 处理 和 目标识 别 ， 爪 的½ ½ 用一 个 安 装 在
手
手爪 上并伸 出一 定长 度 的红 色块 标 识 ， 目标 为 一
而
个涂 有绿 色 的木块 ，
以色 块 的 中心 坐 标½ 为 目标 和
手爪 的图像 ½ ½． 验 过 程 中采 用 ＶＣ＋ 十 编 写 机
实
器人 视觉伺 服控 制系 统 ，
系统 控制界 面如 图 ３所示 。
图 ３ 机 器 人 视 觉 伺 服 控 制 系 统
Ｆ½．３ Ｒ½½ ½½½½½ ½ ½ ½½ ½ ½½½½ ½ ½ ½
½
½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½
在运动 目标 的跟 踪实 验 中 ， 波估 计 算 法 中 Ｒ
滤
的取 为 ０ ５ Ｒ
． １ ， 的初 始值 取 为 ０ ５ 。 Ｐ矩 阵 的初
．１．
始值 可取 Ｐ（ ） ０ Ｉ， Ｉ 为 ½维 单 ½ 阵 ） 图
Ｏ 一１ （ 意
．
像 雅可 比矩 阵的初 值 （ ） 过 一 开 始½ 任 意 ２步
½通
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・６
Ｏ・
智
½
系
统
学
报
第 １卷
试 探 运动 得 到 ， 其 构 成 ； ０ ， ； ０ 一 Ｅ ． ５
将
（ ） 取 （ ） ½ ０
０ ９ ５ —１０ １ ０ ½ ３ ． 图像 误 差 （ ） 其 范
．５
＿ １ ． ８ 将
厂取
数，
得到总的误 差 Ｅ一 ￣ （） ½／ “ 在 以下实验
／ ・ （ ．
½
）
中，
考虑误差 Ｅ在 ５个 ½½ ½ 围内视 为 已跟踪 上 目
½ 范
½
标．
实验 １ 实 验 中 ， 动 目标 在 工 ½ 空 间 内½ 任
运
意二 维平 面运 动 ， 爪 在 图像 坐 标 上 的起 始 ½ ½ 为
手
［３ ，７３ 终点 ½½ 为［ ４ ，１½ 运 动 目标 在 图像
１０ １５ ，
１７ ½７．
坐 标上 的起 始 ½ ½ 为 ［ ３ １ ７ ， 点 ½ ½ 为［ ４ ，
９ ，６ ½ 终
１ ７
½ ３．
１½
（ ） ½ 误 差 变 化 曲 线
½
图 ４ 跟踪实验 １
Ｆ ½ ４ Ｔ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½½ ½１
½．
½ ½½ ½ ½ ½ ½
实验 ２ 运 动 目标 在 工½ 空 间 内½ 任 意二 维 平
兰
½ ＼
½１
●
一
½
面运 动 ， 爪 在 图 像 坐 标 上 的 起 始 ½ ½ 为 ［ ３ ，
手
１ ０
５ ０ ５ ０ ５ ０ ５ Ｏ ５ Ｏ ５
１８ ，
７½ 终点½½为［４ ，９．
１７ ８－运动 目标在图像坐标上
½
的起始 ½ ½为 ［ ５ ， ２ ½ 终 点½ ½ 为［ ４ ， ５ ．
１８ １５ ，
１ ９ ８ ½ 误
差 在 ５个 ½½ ½ 围内．
½½ 范
（）
½ 目标 与 机 器 人 运 动 ½ 迹
＼
＼
“／ ½ ½
½½
（ ） 差 变 化 曲线
½误
（）
½ 目标 与机 器 人 运 动 ½ 迹
Ｕ
＼
½
＼
、
（） ½ 误 差 变 化 曲 线
½“
（ ） 差 变 化 曲 线
½误
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第½
期
刘 丁 ， ；
等 基于 图像 雅 可 比矩 阵 的智 ½ 机 器 人 视 觉 跟 踪
・ １
６ ・
Ｅ½ Ｕ Ａ Ｔ 】Ｈ，Ｓ
２½ Ｔ Ｎ （
ＨＭ￣ ，Ｖ Ｒ Ｖ Ｉ ½½ ½½½
ＭＡ Ｒ Ａ ＭＡ ． ½ ½ ½½
½½½½½ ½ ½½½½ ½ ½ ［ ½ Ｐ½ Ｅ Ｅ Ｉ½ ½½ ½½
½½½½ ½½½ ½ ½½½½ Ａ ． ½½ＩＥ ½½ ½½ ½
½
½
½ ½½
½ ½
Ｃ ½½ ½½ ½Ｒ ½½ ½½½ Ａ ½½ ½ ½ ½ ．Ａ½½ ½ ½ ，
½ ½½ ½ ½½½ ½ ½½ ½½ ［ ½ ½ ½½ ½
½ ½
½
½
½ ½
Ｎ ½ Ｍ ½ ½， ９ ７．
½ ½½ １ ９
０
［½ ＩＳＩ ， Ａ Ｄ Ｒ Ｏ 。Ｎ ＵＭＡ ．Ｄ ½½ ½
３ＷＥＳ
Ｅ Ｓ Ｎ Ｅ Ｓ Ｎ Ａ ½ Ｅ
Ｎ ＣＰ ½½½
、
＼
½½½￣½½ ½½½ ½ ½½½ ½ ½ ½ ½½½½ Ｊ．ＩＥ
½½½ ½½½ ½ ½½ ½ ½½ ½½½½½½＿
½
½ ½½ ½
½
½
½ ＥＥ
Ｊ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½Ａ½½ ½ ½ ，１８ ， （ ）４ ４ ４ ７
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½½½ ½ ９ ７ ３ ５ ：Ｏ — ½．
Ｒ½ ½
½
＿½ 晓奎 ，
４岳
袁建 平． 种 基 于 极大 似 然 准 则 的 自适 应 卡 尔 曼 滤
一
波 算法 ½½西 北工业 大 学学 报 ，０５２（）４９ ４４
Ｊ．
２０ ，３４ ：６－ ７．
ＹＵＥ ½½ ½
Ｘ½ ½，Ｙ½ ½ Ｊ½ ½½ ． Ａ½ ½ ½½ ½ Ｋ½½½ ½½½½
½
½ ½ ½½
½
½ ½½ ½ ½ ½½½
½
½ ½
½ ½½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½½½½ ½½½ ￣½ ½ ½½
½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ Ｊ．Ｊ ½½½
½ ½
½
½ ½½ ½
½
½½½
（）
½Ｕ½ 误 差 变 化 曲线
½ ￣ ½ ½½ ½ Ｐ ½½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ０ ５ ２ （ ） ４ ９
½
Ｎ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ，２ ０ ， ３ ４ ： ６ —
½ Ｕ½
½
４ ４
７．
［½ Ｌ Ｈ Ｇ。 ＩＨ Ｐ＆ Ａ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½½
５ＷＥ Ｃ ＢＳ Ｏ
½½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½½½
½ ½ ½ ½ ½ Ｋ ½ ½½
［ ½ ．０４４５½½：／ ½ Ｃ．½．½ ．
½ ２０ ，， ½ ／ ½½ ．Ｓ½½½½
½
½
［½Ａ Ｅ Ｓ Ｎ Ｆ Ｎ Ｅ Ｎ口 ０ Ｅ ½½ ½½
６Ｊ Ｇ Ｒ Ａ Ｄ Ｍ， ＵＥ Ｔ ＳＯ，
Ｎ Ｒ ½½½½½
½
½
½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½½ ½ ½ ½½ —
½ ½ ½½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½½ ½ ½ ½
½
½
½
½ ½ ½½
½
＼
½½ ￣ ．Ｉ Ｐ½ Ｅ ½ ½½ ½½ ½½ ½½ ½ ½ ½½
½½ Ａ½ ½ ½½Ｉ Ｅ Ｉ ½ ½ ½½ ½½ ½Ｒ ½ ½½
½½
Ｅ
½½ ½ Ｃ
½ ½
½
½
½½Ａ ½½ ½½Ｃ ．Ａ½ ½½ ½， ½ ½ ½ １９．
½ ½ ½ ½ ［ ½ ½½½½ ½ Ｎ ½ Ｍ½ ½， ９７
½
½
½
［½
７杨延西 ，
刘
丁，
闫振杰．
图像反馈机器人视觉伺服系统仿真
＿½系统仿真学报，０３１（２ ：７７ ７０
Ｊ．
２０ ，５１）１３—１４．
ＹＡＮＧ ½ ½，Ｌ Ｕ ½ ，Ｙ
Ｙ ½ ½ Ｉ Ｄ½½ ＡＮ ½ ￣½．Ｓ½½½½½ ½ ½½ ½
Ｚ ½ ½ ½ ½½ ½½ ½
½
½
／Ｓ
（ ） ½ 误差 变 化 曲线
½
½ ½½ ½½ ½½½ ½ ½ ½ ½½½½½ ½［½Ｊ½ ½ ½
½ ½½½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½½ Ｊ．½ ½ ½ ½
½
½
½ ½
½
½ ½ ½ ½
½
½
½
Ｓ ½½
½ ½½ ½½ ½½½ ０ ３ １ （ ２ ： ７ ７ １ ４ ．
½ ½ ，２ ０ ， ５ １ ） １ ３ ７ ０
½
图 ５ 跟踪实验 ２
Ｆ½ Ｔ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½２
½．５
½ ½½½ ½ ½ ½ ½
½者简 介 ：
刘 丁 ， ，９ ７年 生 ， 授 ， 士
男 １５
教
博
生 导 师 ， 安 理工 大 学 控 制 理 论 与 控 制
西
工 程 学 科 带 头 人 ． ½人 工 智 ½ 学 会 常
中
务 理 事 ， ½ 内外 学 术 期 刊 及 ½ 际学 术
在
会 议 上 发表 学 术 论 文 １０½ 篇 ， 中 被
０
其
从 以上 ２个实 验 可 以 看 出 ， 器 人 对 目标 的任
机
意运 动½ ½很 ½地 跟 踪 上． 后 的误 差 ½ ½ 稳定 在
最
允许 范 围之 内．
由于 目标 ½任 意运 动 ， 得 到的误 差
故
曲线 真宴 反 映了机器 人 与 目标 间 的运动情 况 ．
Ｓ ＩＥ 等 检 索 收 ½ ３ 篇 ．
Ｃ 、Ｉ
Ｏ½
Ｅ ½½½½ ½ ½ ½ ． ½ ． ½
— ½：½ ＠ ½ ½½ ½ ½
½
５ 结 束 语
本 文分析 了智 ½机 器人 视觉伺 服 系统 的基本原
理，
研究 了 图像 雅 可 比矩 阵 ， 采 用 Ｓ ½ — ½
并
½ ½Ｈ½ ½自
适 应滤 波算 法进行 在 线 估 计 ， 现 了 二 维平 面 上 机
实
器人对 任意运 动 目标 的跟 踪 ， 验结 果 显 示 了该 方
实
法 的有 效性 ．
下一 步将 结合 眼在 手 的 结 构对 机 器 人
视觉伺 服 系统进 行研究 ．
杨 延 西 ， ，９ ５年 生 ， 十 ，副 教
男 １７
博
郭 蓝 ½ ， ， ９ ０年 生 ， 士 研 究
男 １８
硕
生 ， 究 方 向为 机 器 人 视 觉 伺 服 控 制 ．
研
参考文献 ：
［½
１ ＨＵＴＣ ＮＳ ，ＨＡＧ Ｒ Ｇ Ｄ， ＯＲ ．Ａ ½½—
ＨＩ ＯＮ Ｓ
Ｅ Ｃ ＫＥ Ｐ Ｉ ½½
½ ½½½ ½ ½½½½ ½½½ Ｊ．Ｉ Ｅ ½ ½ ½Ｒ ½ ½ ½
½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ［½ Ｅ Ｅ Ｔ½½ ½ ½½
½
½
½
½
½
½ ½ Ａ½ ½ ½ ½。１ ９ １ （ ） ６ １ ６ ０
½ ½ ½½ ½
½
９ ６， ２ ５ ： ５ — ７ ．
授 ， 士 生 导 师 ， 究 方 向 为 机 器 人 ½
硕
研
迹 规 划 和 视 觉 伺 服 控 制 ． ½ 内外 学 术
在
期 刊 及 ½ 际 学 术 会 议 上 发 表 学 术 论 文
２
Ｏ½ 篇 ， 中 被 Ｅ
其
Ｉ等 检 索 收 ½ １
Ｏ½
篇．
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