基于立体视觉的非合作目标位姿测量

非合作航天器间相对位姿(位置和姿态)测量,是实现非合作目标的交会与捕获等在轨服务的前提。本文研究一种基于立体视觉的位姿测量方法,包括图像采集、图像滤波、边缘检测、特征提取、目标识别、3D重建、相对位姿计算等步骤,并分别进行计算机仿真和在自制物理平台上的验证实验。仿真实验结果验证了该方法的准确性和有效性。     

基于标志点识别的三维位姿测量方法

提出一种基于双目视觉原理测量运动目标三维位姿参数的新方法。采用LED作为标志点来定义运动目标局部坐标系,通过双目视觉方法计算各LED的全局坐标,进而得出运动目标的三维位姿参数。同时根据实验环境的特殊性,提出一种基于优先级的外极线斜率约束匹配算法。实验结果表明该测量方法简单高效,满足精度和实时性的要求。     

基于手眼视觉的两种目标位姿测量法仿真分析

空间机器人手眼视觉系统利用合作目标物体上的合作特征点对目标物体进行位姿估计,以完成跟踪捕捉任务。针对空间机器人实时性的要求,给出了两种实时性较好的4个特征点的位姿测量算法,并且在相同仿真环境下对两种P4P位姿算法进行了分析比较。仿真结果表明:四面体体积测量的位姿测量算法对特征点的像点量化误差更加敏感,位姿测量结果偏差较大;坐标变换的位姿测量算法稳定,精度较高。后者在实际应用中,可以达到更高的精度。     

舰载机着舰位姿视觉测量技术概述

首先简要分析了舰载机着舰位姿测量的必要性，以及已成熟应用的现有位姿测量技术的内涵、优势和不足。在此基础上，重点对舰载机着舰位姿视觉测量的系统实现和关键技术内涵进行了概述。最后简要展望了未来的发展趋势。     

一种空间非合作目标相对位姿紧耦合估计方法

航天活动中的许多任务如对目标的绕飞观测和逼近停靠等测控任务,其中的关键技术之一是相对位姿估计,而对非合作目标的相对位姿估计更是其中的重点与难点。针对该难点,提出了一种融合单目相机和激光测距仪的空间非合作目标相对位姿紧耦合估计方法。采用单目相机获取目标序列图像,在初始化时利用激光测距仪解决单目相机尺度模糊性问题,构建真实尺度下的世界坐标系,在后续对非合作目标进行连续位姿估计时,使用紧耦合的形式融合相机与激光测距仪数据来优化估计位姿,并且解决估计漂移问题。最后使用Blender软件生成空间非合作目标序列图像,仿真验证了本文算法能稳健地得到较高精度的空间非合作目标的相对位姿,且拥有较好的实时性。     

一种新型的并联机器人位姿立体视觉检测系统

建立了一种并联机器人位姿立体视觉测量系统框架,主要包括图像采集与传输、摄像机标定、尺度不变量特征变换（SIFT）匹配、空间点重建和位姿测量五个部分。该系统基于SIFT,能够很好地处理图像在大视角有遮挡、平移、旋转、亮度和尺度变化时的特征点匹配,有较高的匹配精度,特别适用于对并联机器人多自由度和空间复杂运动的检测。最后使用该方法对并联机器人位姿检测做了仿真实验。     

工业机器人装配中基于相机位姿估计算法的单目视觉定位研究

为了提升工业机器人在装配作业中的效率和精准度,结合软指派算法进行研究,构建基于相机位姿估计算法的单目标视觉定位系统,并对其进行仿真验证。实验结果显示,在参数对成功率的影响实验中实验成功率最低为92.5%,在图像噪声对成功率的影响实验中成功率最高达到了97.5%,位置估计误差最大值不超过4 mm,旋转误差在伪特征点的数量为最大时得到了最大值7°。     

结构光三维视觉中的图象处理技术

单摄象机结构光三维视觉技术采用激光光面照射空间物体,对摄象机摄入的空间三维物体图象及物体表面的激光光条的几何形状特征进行综合分析,确定空间物体的三维几何信息。其理论分析部分参见。本文以长方体为主着重讨论图象处理方面的技术。一、长方体顶点定位长方体各顶点的位置坐标可唯一确定长方体在图象中的描述。从结构光三维视觉的分析可知,为确定长方体在三维空间的坐标和角度,运用图象处理技术确定各顶点在图象中的坐标。由于处于三维空间的长方体的位置和角度变化较大,一些位置上图象中的长方体的某些     

一种机器人位姿重复精度测量系统的研制

本文介绍作者所研制的一种可同时测量机器人位置和姿态重复精度的测量系统,阐述了该测量系统的设计基本原理.对该系统的测量误差及灵敏度进行了分析与讨论.给出了一个机器人位姿重复精度的测量实例.     

基于视觉测量的液压支架位姿检测方法

针对目前综采工作面液压支架位姿测量方法存在实施成本高、精度和实时性较差的问题,提出了一种基于视觉测量的液压支架位姿检测方法。通过在液压支架上设置红外LED标识板,利用安装在采煤机上的防爆相机进行图像采集,基于4个共面特征点的视觉算法对图像进行处理与解算,得到液压支架底座的位姿,根据液压支架的位姿坐标可以得到其在多个方向的直线度。实验结果表明,该方法测量的液压支架位姿检测精度在0.7°以内,直线度精度在20mm以内,满足综采工作面液压支架的检测精度要求。     

回转体目标空间三维姿态测量方法研究

由于回转体目标表面灰度值变化较小和双目视觉视差的原因,在双目视觉测量中难以采用灰度和特征匹配.提出了一种双目视觉测量空间回转体目标姿态的新方法,避免了传统姿态测量中左右像面目标特征点的特征匹配或灰度匹配.采用基于空间矩的回转体像面目标直线边缘亚像素提取技术,获得回转体目标在每个像面上的两条母线的亚像素直线方程.求出两条母线与其光心所成平面的两个角平分平面,这两个平面相交就可以得到回转体目标的轴线的方向矢量.模拟实验结果表明,该方法姿态角测量误差小于0.5°,结果稳定,能够满足回转体目标空间三维姿态的高精度测量的要求.     

从单幅灰度图像中求解三维物体姿态的方法

诸如车辆之类的三维物体的运动常常被约束于一个平面上.这种平面约束显著减少二维图像到三维目标的匹配自由度,从而使得这类三维目标的识别问题得到极大简化.基于此,本文提出一种从单幅定标的灰度图像中求解约束于一已知平面的三维目标的方法.该方法首先计算出给定模型所有可能的旋转角度,再通过聚类获得一些可能的旋转角度类.在每个角度类中,我们对目标所有可能的位置进行计算,并通过聚类获得在此旋转角度下的位置类.之后将候选的角度和位置进行过滤并进行优化以获得最终结果.该算法对于三维目标的部分遮挡具有较好的适应性,其有效性得到实验验证.     

一种基于三维骨架化的人体姿势估计方法

提出了一种基于三维2 步子迭代混合细化算法和启发式搜索的无标记三维人体姿势估计方法.其主要思想是首先通过一种新的2 步子迭代混合细化算法,对由Shape-from-Silhouette(SFS)算法从多幅二维图像中重建出的人体三维模型进行骨架化,然后通过一种启发式的方法进行模型匹配.实验结果表明,该方法不仅思想简单,而且具有较好的鲁棒性,能够很好的去除各种噪声的影响.     

硬式空中加油相对位姿视觉测量技术研究

依据双目视觉的硬式空中加油精确测量需求，提出了一种硬式空中加油的伸缩管和受油口之间相对位姿测量方案。针对标志图像易遮挡问题，在受油口附近布置呈等腰梯形分布的标志图案，建立重构误差平方和最小的图像空间误差目标函数完成姿态估计，求取标志图案两腰延长线交点解算受油口中心位置；针对伸缩管的变形及无同名匹配点问题，提出用柱体轮廓线投影方法求取伸缩管轴线方程，进而求取姿态。最后在1〖DK〗∶1验证平台对该方案进行多次试验验证，结果表明本方案可实现对伸缩管与受油口的相对位姿精确测量，其相对姿态误差优于1°，相对位置误差优于10 cm。该方案首次提出对伸缩管位姿的测量，且可解决易遮挡、伸缩管变形和无同名匹配点问题，其精度满足硬式空中加油自动对接性能要求。     

基于单张二维照片的三维姿态计算

通过一张二维照片计算其三维姿态是三维人脸识别和颅像重合中的难点问题。该文主要研究了绕轴的平面旋转、垂直深度旋转和侧深度旋转的姿态计算问题。通过两外眼点间的关系计算平面旋转角度；通过眉间点、鼻下点与颏下点的距离关系计算垂直深度旋转角度；通过鼻下点与两外眼点的角度关系计算侧深度旋转角度。试验证明提出的方法误差小，能够比较准确地计算出三维姿态。     

基于目标跟踪的并联机器人视觉位姿检测

建立一种基于视觉的并联机器人位姿检测系统框架,包括图像采集、图像处理、位姿检测、参数反馈4个部分。使用单目摄像头采集图像,以二自由度冗余机器人为控制对象,利用Haar特征提取对目标进行粗跟踪。进一步获得目标上特定的几个特征点,基于平行不变性原理,得到机器人末端操作器的实际位姿参数。通过求解机器人的逆运动学方程,得到电机的控制参数。实验和仿真验证了该系统的可行性。     

基于单目显微视觉的微球姿态测量方法

微零件的姿态测量对微装配具有重要的作用.但对于微球零件,其姿态的精确测量存在困难,影响了装配精度.针对带有微孔的微球,本文提出了一种基于单目显微视觉的微球姿态高精度测量方法.设计了一种由粗到精的微孔检测算法,实现了高精度的微孔定位.通过对相机光轴方向的标定,在相机运动后对微球图像坐标进行补偿,提高了在相机坐标系下的微球定位精度.通过对微球和微孔的精确定位,计算出微球球心与微孔圆心的空间相对位置,实现了相机坐标系下高精度的微球姿态测量.同时,根据标定出的相机坐标系与调整平台坐标系之间的旋转关系,将微球姿态转换到调整平台坐标系.实验结果表明,最大姿态测量误差0.3度,验证了本文方法的有效性.     

基于立体视觉的水下三维测量系统研究

随着我国海洋战略的提出,对于海洋观测技术和装备的需求日趋迫切。针对现有水下成像系统无法实现精确三维测量这一难题,该文提出了一种基于双目立体视觉原理的水下三维测量系统研究方法,并对其可行性进行了验证。针对水下成像过程存在的水体界面折射问题,该文提出了相应的相机成像模型及系统参数标定方法,建立了防水深度达 30 m 的双目水下测量及照明装置,并在水池、近海条件下进行了实地测试。实验结果显示,在水体条件较好的情况下,系统观测距离可达 8 m 以上,有效测量距离为 0.5～4.5 m,在 0.5 m 和 4.5 m 距离处的测量误差分别为 2 mm 和 20 mm。实验验证了 水下双目成像模型、立体标定、测量模型等方法的有效性和精确性,可为水下检修作业等海洋工程行业提供一种有效的三维测量技术手段。     

基于视觉的三维目标检测算法研究综述

基于视觉的目标检测是环境感知系统的重要组成,一直以来是计算机视觉、机器人等相关领域的研究热点。三维目标检测是在二维目标检测的基础上,增加目标尺寸、深度、姿态等信息的估计。相比于二维目标检测,三维目标检测在准确性、实时性等方面仍有较大的提升空间。系统总结了基于视觉的三维目标检测方法,调研了现有的基于单目视觉、双目、深度相机的三维目标检测方法,并依据室内外场景进行了分类。此外,在KITTI、SUN RGBD等数据集上对最新的三维目标检测算法进行了对比分析,并针对目前算法中存在的难点和问题,讨论了未来的研究方向。     

基于三维模型的人脸姿态估计

提出了一种基于三维模型的人脸姿态估计方法。首先根据人脸特征点重建出稀疏的三维人脸模型,然后基于三维模型采用线性回归的方法对人脸姿态进行初步估计,确定姿态范围,再对估计结果进行修正,从而对人脸姿态进行精确估计。实验表明,该方法具有较好的估计效果,提高了姿态估计精度。