MATLAB中的机器人视觉与控制:图像处理与边缘检测

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"Robotics, Vision and Control Fundamental Algorithm in MATLAB 2nd Edition Part 3" 本文主要探讨了在MATLAB环境中实现机器人技术、视觉处理及控制基础算法的第二版中的部分内容,特别是图像处理的两个关键算法:边界检测和hit-or-miss变换。 12.6.2 边界检测 边界检测是图像处理中的一个重要环节,用于识别图像中物体的边缘。在文中,通过使用形态学操作——顶帽变换来实现这一功能。顶帽变换通过将原图像与经过结构元素腐蚀后的图像相减,来突出图像中的边界。例如,对于一个名为`clean`的图像(如图12.28c所示),我们使用圆形结构元素进行腐蚀操作: ```matlab eroded = imorph(clean, kcircle(1), 'min'); ``` 腐蚀操作使得图像中的每个物体边缘外侧的一像素被去除。接着,将腐蚀后的图像从原始图像中减去: ```matlab idisp(clean - eroded); ``` 这样就得到了一个围绕每个物体边缘的像素层,如图12.29所示。 12.6.3 hit-or-miss变换 hit-or-miss变换是形态学操作的一种变体,其结构元素包含零、一和don't care值。当结构元素中的零和一像素与图像像素完全匹配时,结果才为一。MATLAB工具箱提供了类似的函数来实现这个操作,如: ```matlab out = hitormiss(image, S); ``` 其中,`image`是输入图像,`S`是结构元素。hit-or-miss变换对结构元素中的每个像素进行检查,如果结构元素中的零或一与图像像素不匹配,结果将为零。如图12.30a、b、c所示,展示了匹配和不匹配的情况。 这些算法在机器人视觉系统中有着广泛的应用,例如在目标检测、环境感知和导航等方面。通过MATLAB这样的强大工具,我们可以方便地实现和调试这些复杂的图像处理算法,为机器人系统的开发和优化提供便利。 在实际应用中,结合机器人的传感器数据(如摄像头图像),这些算法可以用于识别和跟踪物体,确定它们的位置和形状,从而帮助机器人做出适当的决策。边界检测可以帮助提取关键特征,hit-or-miss变换则可用于特定模式的搜索和定位。随着MATLAB版本的更新,这些算法的效率和精度也在不断提升,进一步推动了机器人技术的发展。