一种ROS环境下的图像特征提取归档模块设计

本设计的目的是为了在现有的颜色特征识别系统中添加“自动提取特征–识别”的特性，在ROS (Ubuntu)环境下构造一个具有独立图像数据收发接口和指定框架的特征文件读写接口的特征提取归档模块。通过集成Opencv、XmlLib2的基本功能函数，自制图像收发接口类、特征文件读写类，并为特征提取编写了以RGB颜色模型为基础的提取算法使该模块能够适配ROS环境。在经过数次静态测试后，本设计的提取归档模块基本达到了对指定区域的等比例抽样提取、按累计数量筛选特征、将特征归档于指定目录下的设计目标。

颜色作为可见对象的一个主要特征，在物品识别和物体追踪方面应用非常广泛[1] [2] [3] [4]。包含颜色识别的投入实际应用的技术也有很多，比如：车辆号牌识别、条码识别、面部信息采集等[5] [6]。其中大多数计数研究采用给定样本的方法，也有一部分研究仍停留在Matlab 的平台仿真验证的阶段。

本设计以工学角度出发，尝试在不优先考虑性能的情况下设计了一个以使用为基本目的的颜色提取器。根据一般设计规律，本文将设计中面对的所有问题简化为了四个问题：软件结构、算法实现、结果检验、抗干扰，并重点说明其中的颜色提取过程和灰度参考值生成的实现和优化。

本设计的设计目的在于：通过在开环的颜色识别系统中加入具有自评估能力的颜色样本提取器模块， 使“当系统得到不符合要求的颜色样本时能够利用提取器产生颜色提取任务的回滚”这样一个可以基于PID 技术的最优样本生成的行为成为可能，提高实时识别系统的弹性。

2. 原型设计 接下来将说明原型的设计方案(Alpha 版)。

由于原型的目的在于功能实现， 并没有仔细考虑架构.动态性能.复验结果等问题，所以其中存在一些不太合理的结构。大部分问题将在之后的第一改进方案(Beta版)中给出解决方案。

2.1. 基本设计要求 1) 我们针对的是kinect2 的体感摄像头传回的数据，当然这并不意味着我们就不需要读取图像文件来作为提取图像。所以，根据ROS 关于话题的特性，我们需要一个接口类去订阅kinect2_bridge 发布的图像数据，由于我们并不需要处理过时的图像，所以这个缓存池只需要一幅最新的图像即可，然后通过提取器的查询式接口传回数据。

2) 我们处理对象是八位BGR 三通道像素。这是Opencv3 中能够使用的最小的彩色像素的格式。即使如此， 每个像素仍具有224 种组合结果。

所以我们需要采用可调节的减色算法减少提取结果的复杂度并将减色比例标注在结果文件中。