一种新的用于足球机器人的全向视觉系统

全向视觉系统是RoboCup中型组足球机器人最重要的传感器之一。为了实现足球机器人的目标识别与自定位,提示了一种新的足球机器人全向视觉系统的设计与实现,其中在硬件上设计了一种由水平等比镜面和垂直等比镜面组合而成的新型全向反射镜面,其能够采集到较理想的全景图像;软件上则根据该镜面的成像特性实现了一种新颖的基于场地标志线信息的机器人自定位算法,该算法能够获得较准确的机器人自定位值。实验结果表明,该全向视觉系统能够有效地应用于机器人足球赛中。     

全向立体成像系统场景深度估计

基于单相机双抛物面反射镜设计了一种共轴结构的折反射全向立体成像装置,给出了针对相应展开柱面全景立体图像对深度估计的应点匹配方法,最后通过3D Max构造相应虚拟装置和虚拟场景进行了仿真实验,初步证明了该结构设计和对应深度估计方法的有效性。     

一种新的立体视觉系统的分析与设计方法

立体视觉系统的笥能以及观察者的实际感受都受到参数变化的影响。研究表明,观察者能够感到三维果而又不引起眼睛过度疲劳的空间区域的范围以及最小可视觉深度矩离等都可由系统几何光学参数控制。通过调整系统的几何光学参数,可以调整系统的深度分辨率和有什么感的立体视觉区域范围。在深度方向和xy平面上的放大倍数不同还会引起三维图像的畸变。本文最后通过一个例子说明了调整系统参数来满足三维系统性能要求的基本设计方法。     

一种与模型无关的全向视觉系统标定方法

传统的全向视觉系统标定方法假设研究对象满足单视点成像模型且全向反射镜面各向同性,而在实际应用中上述假设往往并不成立,这会对标定精度带来很大的影响。针对全向视觉系统成像特点设计了一种新的与模型无关的标定方法,不需要研究对象满足上述约束,适用于对各种折反射式全向视觉系统的标定,具有较高的精度。将其应用于NuBot足球机器人全向视觉系统的标定后,较大地提高了机器人基于全向视觉的自定位精度,验证了标定方法的有效性和实用性。     

一种基于全向结构光的深度测量方法

深度测量是立体视觉研究的重要问题, 本文提出一种基于全向图与结构光的深度测量方法.首 先,根据测量系统特点,采用了基于多参考面的投影仪标定算法;然后,设计了一组 "四方位沙漏状"编码结构光,实现待测图像与参考图像的对应点计算;最后,在移动条件下,研 究基于先验约束迭代就近点(Iterative closest point, ICP)的深度点云匹配算法. 实验结果表明,本文方法可以准确地对室内场景进行深度测量,且抗干扰能力较强.     

一种新的基于OpenCV的立体视觉三维测量方法

主要探讨一种实现双目视觉三维测量建模的新方法;即在对已获得的两幅标定图像特征提取后,采用一种融合立体匹配方法得到两两对应的像素点,进而提出一种考虑方程组所代表几何意义的束调整算法求取物体三维空间点坐标;利用异面直线公垂线中点逼近物体空间点,并进一步优化获得更精确结果,同时给出基于Opencv算法,充分发挥了OpenCV的函数库功能;通过实验、数值分析与计算,最终验证了该方法理论分析的正确性及实践可行性。     

一种鱼眼镜头成像立体视觉系统的标定方法

鱼眼镜头成像立体视觉系统在微小型机器人视觉导航和近距离大视场物体识别与定位中有着广泛的应用 .尽管鱼眼镜头摄像机具有很大的视场角 (接近 180°) ,但同时也引入严重的图像变形 ,常规的摄像机标定方法无法使用 .该文提出一种标定鱼眼镜头摄像机立体视觉系统的方法 .在鱼眼镜头变形模型的基础上 ,通过考虑鱼眼镜头成像的径向变形、偏心变形和薄棱镜变形 ,建立了鱼眼镜头成像的精确成像模型 ;然后 ,利用非线性迭代算法 ,精确求解摄像机外部参数、内部参数 .实验表明 ,使用该方法得到的立体视觉系统参数满足精确恢复大场景稠密深度图的要求 .     

一种基于全向视觉的运动物体检测算法

针对静态摄像头条件下的运动物体,提出一种基于全向图像特性的运动目标检测算法.首先对全向图像进行展开,并应用非线性畸变模型对展开图像校正处理,利用自适应背景建模的方法建立和更新背景模型、去除背景,实现对运动物体的识别与检测.该方法利用全向校正图像分辨率低的特点较好地解决前景提取过程中的噪声和阴影问题.实验表明,该方法对于全向视觉条件下运动物体的检测是快速有效的.     

基于立体折反射全向成像的柱面全景深度估算

针对立体视觉原理的新型立体折反射全向成像系统结构设计和面向立体柱面全景像对的局域灰度相关对应点快速匹配算法,从捕获的全向市体影像中提取有效深度信息,用于辅助全向视频分析处理中的对象检测和跟踪.采用单相机和两个不同参数的抛物面型反射镜构造了一种共轴结构的折反射全向立体成像装置,捕获的存在一定视差的原始全向立体像对被投影展开为立体柱面全景像对,而后通过特定对应点匹配算法提取稠密的深度信息.对应点匹配算法采用局部区域灰度相关的算了,并充分利用了双向匹配和柱面全景的外极线约束来提高匹配的速度和准确度.仿真实验有效恢复了场景深度信息,证明了整套装置结构设计及深度估计方法的有效性.     

一种基于凸曲面反射镜的柱面全景图像无缝快速生成系统

全景图像在虚拟场景绘制和监控等领域有着广泛的应用。传统的全景图像生成需要在一个视点拍摄多张、多角度有边界重叠的图像再进行拼接,拍摄要求很高,制作繁琐。本文设计了一种新的全景图像生成系统,在一个视点只需拍摄一张图像,经过变换即可得到360度柱面全景图像。     

Omnidirectional Robot Vision Using Conformal Geometric Computing

In this paper, we show how to use the conformal geometric algebra (CGA) as a framework to model the different catadioptric systems using the unified model (UM). This framework is well suited since it can not only represent points, lines and planes, but also point pairs, circles and spheres (geometric objects needed in the UM). We define our model using the great expressive capabilities of the CGA in a more general and simpler way, which allows an easier implementation in more complex applications. On the other hand, we also show how to recover the projective invariants from a catadioptric image using the inverse projection of the UM. Finally, we present applications in navigation and object recognition. Carlos Alberto López-Franco is a doctoral student at CINVESTAV, GEOVIS Laboratory, Unidad Guadalajara, México. He received in 2003 the M.S. degree in Computer Science from CINVESTAV, Unidad Guadalajara. His scientific interests are in the fields of computer vision, robotics and the applications of geometric algebra for mobile robots. Eduardo Jose Bayro-Corrochano gained his Ph.D. in Cognitive Computer Science in 1993 from the University of Wales at Cardiff. From 1995 to 1999 he has been Researcher and Lecturer at the Institute for Computer Science, Christian Albrechts University, Kiel, Germany, working on applications of geometric Clifford algebra to cognitive systems. At present is a full professor at CINVESTAV Unidad Guadalajara, México, Department of Electrical Engineering and Computer Science. His current research interest focuses on geometric methods for artificial perception and action systems. It includes geometric neural networks, visually guided robotics, color image processing, Lie bivector algebras for early vision and robot maneuvering. He developed the quaternion wavelet transform for quaternion multi-resolution analysis using the phase concept. He is associate editor of Robotics and Journal of Advanced Robotic Systems and member of the editorial board of Journal of Pattern Recognition, Journal of Mathematical Imaging and Vision, Iberoamerican Journal of Computer and Systems and Journal Of Theoretical And Numerical Approximation. He is editor and author of the following books: Geometric Computing for Perception Action Systems, E. Bayro-Corrochano, Springer Verlag, 2001; Geometric Algebra with Applications in Science and Engineering, E. Bayro-Corrochano and G. Sobczyk (Eds.), Birkahauser 2001; Handbook of Geometric Computing for Pattern Recognition, Computer Vision, Neurocomputing and Robotics, E. Bayro-Corrochano, Springer Verlag, 2005. He has published over 120 refereed journal, book chapters and conference papers.     

星球漫游车立体视觉系统性能分析与设计

本文针对星球探测任务中星球漫游车自主避障和导航的要求,提出了星球漫游车立体视觉的系统结构和设计方法。在对实时响应、视场角、传感器分辨率和精度以及计算量等性能需求深入分析的基础上,给出了漫游车立体视觉系统的设计原理,建立一系列配置方程来描述重要的系统参数之间的关系。这些配置方程有助于设计师在系统设计初期对平衡系统性能进行综合考虑。     

基于线条特征的双目立体视觉系统

本文阐述了一个以线条特征为匹配基元的双目立体视觉系统.匹配算法以环境相似性度量为核心,以多层表示为基础,采用由粗而精的控制策略,通过预测、归并、分解、传播四过程实现.匹配算法考虑到实际环境中的双目立体图象的非理想性及抽取出来的线条特征的非完整性,允许某种程度的纵向偏差,引入中心主轴概念,在分解过程中建立对应,计算视差.首先由前三个过程建立起可靠的粗层次的对应,称之为骨架对应,然后利用连续性约束假设将骨架对,应的结果由传播过程逐级传播到整幅图象中去.     

Catadioptric Stereo Using Planar Mirrors

By using mirror reflections of a scene, stereo images can be captured with a single camera (catadioptric stereo). In addition to simplifying data acquisition single camera stereo provides both geometric and radiometric advantages over traditional two camera stereo. In this paper, we discuss the geometry and calibration of catadioptric stereo with two planar mirrors. In particular, we will show that the relative orientation of a catadioptric stereo rig is restricted to the class of planar motions thus reducing the number of external calibration parameters from 6 to 5. Next we derive the epipolar geometry for catadioptric stereo and show that it has 6 degrees of freedom rather than 7 for traditional stereo. Furthermore, we show how focal length can be recovered from a single catadioptric image solely from a set of stereo correspondences. To test the accuracy of the calibration we present a comparison to Tsai camera calibration and we measure the quality of Euclidean reconstruction. In addition, we will describe a real-time system which demonstrates the viability of stereo with mirrors as an alternative to traditional two camera stereo.     

双目立体视觉系统的精度分析

为提高双目立体视觉系统的测量精度,分析双目视觉系统的工作原理以及该系统各个环节的误差模型.通过提高标定模板的精度、增加标定图像,可以减小标定误差及图像校正行对齐误差.分析图像识别误差对视觉系统测量精度的影响,导入视觉系统的结构参数与测量误差之间的关系,从而确定结构参数对测量精度的作用.讨论物距对测量精度的影响,并给出合...     

移动机器人双目立体视觉测量系统研究

研究了一种用于移动机器人进行三维感知的被动双目立体视觉测量系统。首先建立了该系统的数学模型,然后针对其双通道图像同时采集和大数据量快速处理的需要,采用了基于多媒体DSP芯片DM642硬件系统构架,并应用了一种基于SUSAN角点特征的区域匹配算法。实验表明该系统测量速度快、精度高。     

双目立体全景视觉传感器的三维测量精度的研究

从全方位视觉传感器ODVS( Omni-Directional Vision Sensor)的成像原理出发,指出双目立体全方位视觉传感器BOD-VS (Binocular stereo Omni- Directional Vision Sensor)的测量精度受基线距、测量距离和摄像机采集图像量化精度的影响;在同等条件下,证明了BODVS测量精度与基线距成正比、与测量距离平方成反比;为了便于进一步分析影响BODVS测量精度的因素,提出了一种ODVS的标定方法,并使用标定结果,在BODVS的基线距分别为62. 198 cm、82. 198 cm和102.198cm下,通过测距实验验证了上述结论.     

嵌入式双目立体视觉测距系统

设计和研究了一种基于S3C2440硬件平台和嵌入式Linux双目立体视觉测距系统.该系统通过使用两个USB摄像头同步采集图像数据,并利用OpenCV对采集的两幅图像的数据进行处理,计算目标物在两幅图像中的像素偏差,进而算出目标物到摄像头平面的距离,在论文中以车牌作为目标物.同时该系统用Qt/Embedded实现LED实时显示图像和数据.整个系统建立在嵌入式架构上,能独立完成图像采集,数据处理,实时显示等功能.只要改变定位算法,则能测出任意目标物的距离.