25、自主足球机器人视觉系统中色度参数的自校准

自主足球机器人视觉系统中色度参数的自校准

1. 引言

如今，数字相机作为机器人的主要传感器，能让机器人获取周围环境的相关信息并做出决策。这些机器人的应用领域广泛，包括工业、军事、监控、服务机器人，以及近年来的辅助驾驶车辆等。

为了从拍摄的图像中提取形状或颜色等信息，相机校准过程至关重要。若相机参数校准错误，图像细节会丢失，几乎无法基于形状或颜色识别任何物体。

实际经验表明，即使是最新款的数字相机，在自动模式下拍摄的图像质量也可能不佳。现有的数字相机校准算法通常假定在某种光照下的标准场景，在某些环境中会失效。据了解，大多数参加RoboCup足球比赛的团队，其机器人的数字相机色度参数大多采用手动调整，只有少数团队尝试开发运行时颜色校准算法。

本文提出一种算法，可在无需人工干预的情况下，配置相机的重要色度参数，如增益、曝光、伽马、白平衡、亮度、清晰度和饱和度等。该算法与传统的光度相机校准问题不同，它不关注获取相机响应值，而是根据从机器人应用中获取的图像测量值来配置参数。单个机器人的自校准过程只需几秒，相比专家手动校准所需的几分钟，速度更快，且该算法可在机器人运行时实时使用。

本文的研究成果已在阿威罗大学的两个机器人项目中进行测试并应用，这两个项目涉及轮式和人形机器人在机器人足球这一具有挑战性的环境中的应用。

2. 相机参数配置

数字相机参数的配置对目标检测至关重要，且需在环境条件变化时进行。校准过程应高效快速。本文提出的校准算法会处理相机拍摄的图像，并计算多个测量值，以校准数字相机的重要色度参数，同时也会考虑与硬件相关的增益和曝光参数。

以下是一些相关定义：
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