随着机器人产业的发展,近几年室内服务型机器人成为国内外的重点研究对象。自定位技术是室内移动机器人首先需要解决的关键技术,由于GPS等全球定位系统无法实现室内精准定位,移动机器人需利用其他传感器获取周围环境信息,从而实现移动机器人室内精准定位。本文设计了一个基于人工路标的单目视觉定位系统,解决了单目视觉距离信息缺失的问题,在复杂的室内环境中,实现了运动视场下的移动机器人自定位,既保证了较高的定位精度,又具备了较强的操作性。首先,设计一种基于弧角信息编码的人工路标,路标结构简单便于识别,编码方式采用汉明编码,具有适当的编码容量,且编码容量具有扩展性,同时路标具有旋转不变性,对较大的视场夹角、较远的拍摄距离有较强的鲁棒性。利用路标轮廓结构进行路标检测,利用VS2013和OpenCV实现路标检测算法并进行了实验,之后对路标图像进行倾斜矫正、图像滤波增强处理以及分割,通过检测路标内弧角大小识别路标,利用Matlab实现了路标识别算法,并进行了相关的识别实验。其次,对摄像机成像模型进行分析,并利用张氏标定法进行相机标定,利用VS2013和OpenCV实现相机标定,得到了相机内参数和畸变系数。最后,针对单目视觉距离信息缺失,基于单目视觉定位系统测量模型,建立了三维定位模型,利用路标识别得到的位置信息和坐标变换得到了摄像机和路标的相对位置关系;针对移动机器人定位在运动视场下无法使用相机标定得到的外参数,建立了基于定位矢量的S-W变换模型,完成了摄像机坐标系到世界坐标系的转换,从而实现了移动机器人室内定位。利用VS2013和OpenCV实现了移动机器人定位算法,并进行了实验分析,证实了本单目视觉定位系统没有累积误差,可保证较高的定位精度。