自动导航技术是移动机器人应用中的关键技术,而基于视觉信息的机器人导航技术具有直观、信息量大、采样速度快、设置简单等特点,成为导航应用中的理想解决方案。本文以室内移动机器人导航技术为背景,采用鱼眼镜头构建全方位视觉系统,设计了一种基于DSP架构的嵌入式多目标跟踪器,实现对序列点阵航标的识别,跟踪。并用此嵌入式跟踪器为核心设计了一套机器人导航系统,实现在室内结构环境中的移动机器人自主导航。论文的主要研究工作如下:一、采用鱼眼镜头构建全方位视觉系统,并对此视觉系统进行数学建模和参数标定。设计了一种适合于工程应用的基于鱼眼镜头的视觉系统模型,将视觉系统分成镜头坐标系和成像坐标系两个模型坐标系,确定其各坐标系关系,并根据此模型提出五个主要模型参数,并给出相应的标定方法。准确的视觉系统模型和标定是图像处理和视觉导航的基础和前提。二、对粒子滤波算法进行改进,设计一种新的多目标跟踪算法。我们以粒子滤波器作为一种概率跟踪算法的框架,并设计了一种新的跟踪算法,嵌入特征匹配的粒子滤波(Feature Matching Embedded Particle Filter, FMEPF),这种算法结合了粒子滤波算法和特征匹配算法的优势,实现了多目标的视频跟踪,具有较高的准确性和鲁棒性。三、为了满足多目标跟踪的实时性,我们设计了一种交叉运行技术,成功地将粒子滤波跟踪算法移植到DSP平台,并进行相应的优化,从而开发了一种嵌入式多目标跟踪器。相对于传统的x86计算机结构,嵌入式硬件图像处理器具有体积小、功耗低且集成度高的优点,尤其适合于机器人导航和车载移动应用。四、以嵌入式多目标跟踪器为基础,实现了移动机器人在结构化环境中的循迹导航。循迹导航是一种刚性导航方式,利用双色序列航标构建机器人周围的三维环境并生成目标路径,嵌入式跟踪器对航标进行实时跟踪,同时计算出机器人的空间位置,并根据位置信息进行导航策略设定,从而实现移动机器人的循迹导航。五、开发一种基于示教再现方式的移动机器人导航策略。示教再现导航作为一种柔性导航模式,具有更高的使用价值和科研价值。将嵌入式多目标跟踪器竖直安装在机器人顶部,结合序列双色点阵航标,构建导航环境。首先对机器人进行路径示教,嵌入式跟踪器实时跟踪航标,根据航标跟踪信息生成示教数据库。再现导航时,在示教数据库中匹配相应的示教坐标信息,配合车体当前坐标,进行导航控制策略的设定,从而实现移动机器人的示教再现导航。