卡尔曼滤波在单目相机运动目标定位中的研究*

单目相机运动目标定位是视觉跟踪的基本任务之一,视觉传感器对目标点位置的获取至关重要。根据单目相机针孔模型,将运动目标图像二维坐标,通过几何关系映射为相机坐标系的三维坐标。标定相机高度和旋转参数,在此基础上求得目标位置坐标。当运动目标被遮挡时,以匀变速运动为模型,根据先前位置信息确定加速度和速度,并对加速度进行自适应更新,建立运动目标状态方程,利用卡尔曼滤波算法预测目标位置。以预估位置代替真实位置,继续估计后续运动状态,在预估位置搜索运动目标,实现运动目标遮挡定位跟踪。实验结果表明,该定位方法具有可行性,当运动目标发生遮挡时,能够完成对目标的定位和跟踪。     

单目视觉空间移动靶位姿测量方法研究

为向室内定位技术定位精度及抗干扰能力提供高精度数据对比标准,提出单目视觉空间移动靶位姿测量方法。 结合机 器视觉投影矩阵求解与摄影测量后方交会技术,实现任意靶位姿下的相机外参数求解。 首先,通过世界坐标系下地面控制点坐 标及其像面坐标,计算真实相机站位;随后,根据靶点初始世界坐标及其实时像面坐标,求解虚拟相机站位;最后,根据虚拟及真 实相机站位外参数,将靶点初始世界坐标变换至靶点实时世界坐标。 实验结果表明,在 10 m×4. 5 m×3. 8 m 测量空间中,靶位 移距离测量误差 X 方向均方根误差(RMSE)为 0. 358 3 mm,Y 方向 RMSE 为 0. 350 9 mm,Z 方向 RMSE 为 1. 475 2 mm。 靶姿态 角 φ 测量 RMSE 为 0. 094 0°,ω 测量 RMSE 为 0. 089 3°,κ 测量 RMSE 为 0. 025 4°。 满足大范围移动载体的高精度实时定位定 姿需求。     

超稠油开发中使用的钻井技术

本文所介绍的方法是针对辽河油区超稠油原油物性、埋藏特点及对钻井工艺的技术要求，通过相关研究，探索适合超稠油开发的井身轨迹设计方法、轨迹控制技术、防碰扫描方法和提高固井质量、延长油井寿命的途径。目的是为采用丛式井组开发小井距、多靶心、浅层超稠油油藏提供有价值的钻井模式。现场实施结果，井身轨迹控制精度、钻井速度、固井质量等大幅度提高；井身质量合格率达100％，优质率高于40‰稠密井网中套管防碰效果好。实践证明，多靶点轨迹设计方法、井身质量监控技术、防碰扫描技术、导向钻井技术、提高固井质量、延长套管使用寿命措施的综合应用，可有效提高井身轨迹控制精度、钻井速度、固井质量、预防稠密井网中套管碰撞，延长套管使用寿命。     

利用编码和极线约束相结合的方法实现工业摄影测量中的点匹配

提出一种利用编码和极线约束相结合实现点匹配的方法,该方法利用圆环式编码点作为识别码标识区域。此类编码点具有旋转、缩放、变形的无关性,测量点是与编码点中心圆斑大小一样的圆斑。针对大尺寸测量对象中点的匹配问题,本文提出了分区的思想。首先进行区域匹配,即粗匹配;然后利用极线约束匹配小区域测量点,即细匹配,这样就完成了整个匹配。试验表明该方法能够有效地降低数据处理时间,提高匹配率和自动化程度。     

三维拼接在大尺寸视觉测量中的应用

为测量大型物体,提出了三维拼接方法,给出了视觉测量和三维拼接方法的基本原理,并完成了相应的实验验证。利用该方法完成了轻型可展开微波天线的面形测量,面形尺寸为3m×6m。     

线结构光传感系统的快速标定方法

针对现有线结构光传感系统标定过程中对设备要求高、标定过程繁琐等问题,提出一种基于三点透视模型的快速标定方法.引入一个可自由移动的平面靶标,靶标上只需要共线且相互位置确定的3个特征点,利用共线三点建立三点透视数学模型,根据3个特征点以及光条纹在摄像机像面的成像信息,获取了光平面上标定点在摄像机坐标系下的坐标.平面靶标在视觉范围内任意移动几个位置,得到光平面上多个标定点坐标,从而确定光平面方程.实验证明,该方法平均相对测量误差约为0.72%,标定时不需要昂贵的辅助调整设备,也不需要求解坐标系之间的转换矩阵,简单、快速,适合现场标定.     

基于三点透视模型的线结构光系统标定方法

针对现有线结构光传感系统标定过程中对设备要求高、标定过程繁琐等问题,提出一种基于三点透视模型的快速标定方法。引入一个可自由移动的平面靶标,靶标上只需要共线、且相互位置确定的三个特征点,利用共线三点建立三点透视数学模型,根据三个特征点以及光条纹在摄像机像面的成像信息,就可以获取光平面上标定点在摄像机坐标系下的坐标。平面靶标在视觉范围内任意移动几个位置,得到光平面上多个标定点坐标,从而确定光平面方程。实验证明,该方法平均相对测量误差小于0.8%。该方法不需要昂贵的辅助调整设备,也不需要求解坐标系之间的转换矩阵,简单、快速,适合现场标定。     

扫描电镜纳米颗粒粒径自动检测算法

基于数学几何学,提出一种扫描电镜纳米颗粒粒径自动检测方法,该方法利用电镜颗粒图像的粒径分布及形状信息,采用长短轴比值和区域面积2种不同参数对颗粒是否团簇或残缺进行判断,实现筛选单个的完整颗粒,并使用MATLAB对不同粒径参数的颗粒宽边缘形状进行提取,运用最小二乘法求出颗粒粒径的像素值,经转化后得到真实值,从而实现了微纳米颗粒粒径的自动检测。试验选取聚苯乙烯纳米颗粒对方法进行验证,结果表明:对于团簇残缺较少的图像,采用长短轴比值和面积2种参数进行筛选均能准确有效提取单点颗粒,但团簇残缺颗粒较多时,采用长短轴比值效果更加准确,且计算颗粒粒径与实际值吻合良好。     

利用极线约束方法实现图像特征点的匹配

点匹配一直是计算机视觉和模式识别领域中的一个重要问题。通过对双目立体视觉测量数学模型的研究，在2副图你中特征点数相等的情况下，基于极线约束等理论，给出了一种解决图像特征点匹配的新方法，对三维空间中的离散点在2个视平面上的投影点进行了正确的匹配。实验结果表明，该方法效果良好，具有实用价值。     

基于编码方法实现立体视觉中图像的点匹配

实现自动化的图像匹配一直是立体视觉测量中关键的一步。基于编码方法，对2幅图像中的测量进行匹配，匹配问题实质是求解空间点在2个（或多个）像平面的对应关系。如果对测量点进行编码，对编码进行身份识别后，即可实现匹配。该编码需在复杂的背景中被有效地识别，并且具有旋转、缩放、变形的无关性，实验表明，该方法匹配正确率高，匹配速度快，是一种解决匹配问题的实用方法。