非视距环境下基于时域测量的刚体位姿估计

为了提升非视距环境下的刚体目标定位性能,提出了一种利用无线信号时域信息的刚体定位方法,来克服非视距误差对定位性能的影响。引入非视距误差作为辅助变量,将刚体节点位置估计转化为广义信赖域子问题;通过二分法估计出刚体节点的位置;运用奇异值分解求解非视距环境下刚体的位姿参数。计算机仿真验证了所提方法具有良好的定位性能。     

国外空间目标操控相对位姿测量技术比较研究

在空间目标操控任务中,需对操控平台进行相对导航,对操控机构进行高精度控制。对美国航空航天局和欧洲空间局等组织开展的4种相对位姿测量系统进行了比较研究,分析了其中的关键技术和瓶颈问题,探讨了国外空间目标操控相对位姿测量技术的发展方向,对我国开展相关技术研究具有参考意义。     

一种基于直线特征的单目视觉位姿测量方法

提出了一种基于直线特征的单目视觉位姿测量方法SoftNewton。构造了新颖的目标直线与图像直线匹配评价函数,避免检测图像中直线的端点,最终通过软决策技术确定直线特征匹配关系,并采用高斯牛顿迭代算法基于全透视成像模型解算目标位姿。和POSIT算法相比,高斯牛顿迭代算法保持了旋转矩阵的正交性,提高位姿解算精度。仿真图像实验中,在干扰直线和噪声存在的情况下算法经过29次迭代解算得到正确的直线特征匹配矩阵,姿态误差小于0.2°,位移误差小于0.5 mm。仿真图像和实际图像实验结果均表明SoftNew-ton具有较高解算精度和较强的鲁棒性。     

一种基于多视觉传感器的刚体位姿估计方法

研究了基于多视觉传感器的移动刚体位置和姿态(位姿)估计问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波器(AEKF)的分布式融合估计方法以提升多视觉刚体位姿估计系统的运行效率。首先,基于多视觉传感器实验平台建立了系统的观测模型和刚体的运动学模型,继而将自适应扩展卡尔曼滤波器作为局部滤波器,提出了应用于多视觉位姿跟踪系统的分布式融合方法,提高了系统的运行效率。最后,通过实验验证了所提出方法的有效性和优越性。     

月球车地面试验位姿测量技术研究

为了在地面验证月球车的位姿确定性能和移动控制性能,文中设计了一种基于室内GPS测量系统的月球车跟踪测量方案,首先介绍了室内GPS系统的构成和测量原理,然后针对月球车地面验证试验,设计了试验场地坐标系建立方案、月球车坐标系建立方案和月球车坐标系的跟踪测量方案,最后对试验测量系统进行了精度分析．     

航天器交会对接位姿视觉测量迭代算法

针对航天器交会对接过程中利用单目视觉进行相对位姿参数确定问题,利利用由目标航天器上4个非共面设置的特征光标点和追踪航天器上单个CCD相机组成的交会对接航天器单目视觉测量系统,推导了交会对接航天器间相对位姿参数测量的迭代算法,将相对位姿参数求解问题转化为非线性优化问题,在目标航天器像平面空间内推导优化目标函数,利用Levenberg-Marquardt算法求解该非线性优化问题,并选择一解析算法以快速求解迭代初值,仿真结果表明算法的有效性和可靠性,能够满足交会对接航天器测量精度要求。     

基于目标工件点云的位姿估计方法研究

阐述了点云特征描述方法以及点云配准的粗配准和精配准方法,提出了一种结合SAC-IA与Trimmed ICP的点云配准方法。分别采用6个不同摆放位姿下的长方体目标工件点云和11个不同摆放位姿下的内六角螺丝目标工件点云进行位姿估计实验。实验结果表明,该点云配准方法与SAC-IA粗配准和优化后的传统ICP精配准相比,在配准精度和配准时间上均有所改善。该点云配准方案可以更快、更有效地计算目标工件的位姿信息,在定性和定量分析的基础上,通过实验验证了该方案的可行性。     

基于视觉测量的环形轨底座位姿标定方法

为了提高环形轨道制孔系统转站之后的定位精度,消除由制造、装配、安装以及运动误差对其造成的影响,提出基于视觉测量的环形轨道制孔系统底座位姿标定方法.针对环形轨道制孔系统进行几何建模并确立手眼关系,建立从底座坐标系到相机坐标系的坐标系系统,论述视觉测量原理.通过对预制基准孔进行测量,并结合基于Levenberg-Marquardt最小二乘算法的孔位匹配方法,确定实际底座坐标系与理论飞机坐标系之间的关系,完成环形轨道制孔系统的底座坐标系位姿标定.实验结果表明:基于视觉测量的底座坐标系位姿标定方法,误差小于2mm,成本低廉、操作简单且完全满足底座坐标系位姿标定要求.     

基于视觉测量的环形轨底座位姿标定方法

为了提高环形轨道制孔系统转站之后的定位精度,消除由制造、装配、安装以及运动误差对其造成的影响,提出基于视觉测量的环形轨道制孔系统底座位姿标定方法.针对环形轨道制孔系统进行几何建模并确立手眼关系,建立从底座坐标系到相机坐标系的坐标系系统,论述视觉测量原理.通过对预制基准孔进行测量,并结合基于Levenberg-Marquardt最小二乘算法的孔位匹配方法,确定实际底座坐标系与理论飞机坐标系之间的关系,完成环形轨道制孔系统的底座坐标系位姿标定.实验结果表明:基于视觉测量的底座坐标系位姿标定方法,误差在2mm范围内,成本低廉、操作简单且完全满足底座坐标系位姿标定要求.     

同步三指式末端执行器的目标位姿估计方法

为了在线判断机械臂末端执行器捕获过程中的目标位姿,本文采用接触力信息,提出了一种针对同步三指式末端执行器的目标位姿估计方法。在分析末端执行器几何约束特征的基础上,提出目标位姿估计方法。根据接触力判断接触手指,并结合末端执行器运动学分析结果,判断接触点位置和法向方向。利用两次有效接触信息,采用空间平面相交的方法,进行基于最少接触信息的位姿估计过程。当存在冗余接触信息时,采用最小二乘法对估计结果进行更新。通过仿真验证了估计方法的有效性。该估计方法适用于此类爪式末端执行器,具有一定的通用性。     

基于空间约束的自适应单目3D物体检测算法

引入无须先验模版匹配的3D目标检测算法,通过简化消失点（VP）计算和改进角点提取等步骤,提出一种自适应的单目3D物体检测算法. 针对复杂场景下VP 计算易受干扰的问题,根据室内场景中世界坐标系、相机以及目标物体之间的空间关系,建立目标、相机偏航角与VP之间的约束模型,提出一种基于空间约束的 M 估计子抽样一致性（MSAC）消失点计算方法;为了提高3D框的估计精度,在VP透视关系的基础上,提出一种自适应估计3D框角点的方法,通过建立目标3D轮廓线与2D框的空间约束关系,实现目标物体的3D框快速检测. 相关数据集的实验结果表明,所提方法相比于其他算法不仅在室内场景下具有估计精度高、实时性好的优势,而且在室外场景实验下也具有更好的精度和鲁棒性.     

基于单目运动摄像机的三维物体运动参数估计

针对单目视觉监测系统摄像机和目标物体同时运动时,如何有效测量物体三维运动参数的难题,提出一种基于单目序列图像对插入虚拟视点的算法确定运动物体位姿及运动参数的方法。动摄像机连续采集运动物体的图像序列,根据摄影几何原理对摄像机和运动物体进行分析,结合本质矩阵的特性,估算空间物体运动参数。实验结果表明,该方法能够在为摄像机与目标物体同时运动的情况下,有效地估测出物体三维运动参数,且该方法简单有效,具有较高的精确度和准确性。     

基于优化预测定位的单阶段目标检测算法

针对单阶段多边框检测(SSD)算法中存在目标定位不准确和小目标检测精度不高的问题,提出基于优化预测定位的单阶段目标检测算法EL-SSD. 通过双向加权特征金字塔将原SSD预测特征图特征融合,对输出特征图进行特征位置信息解码后进行特征通道权重再分配,提升了特征语义信息,捕获了跨通道位置信息. 通过构建分类置信度及额外的定位置信度级联聚类对预测框进行非极大值抑制,提高在检测阶段对选择目标的定位精度. 实验结果表明,EL-SSD算法在PASCAL VOC2007上的平均检测均值达到79.8%,比原SSD算法提高了2.6%. 在COCO数据集上的精度达到29.4%,比原SSD算法提高了3.5%,在检测图片上的目标定位效果及小目标检测效果明显优于SSD, 适用于需要高定位性能的实时应用场景.     

机器人双目视觉系统的标定与定位算法

介绍了双目视觉系统的构成,选用简单实用的张正友标定法对系统使用的两个CCD摄像机进行了标定.基于双目视觉系统,提出一种计算物体位置信息的解析解方法——投影法,利用标定结果对不同位置进行深度信息测量,通过计算结果分析,基于视觉信息探测到的位置信息在1500mm范围内,3个方向的误差分别为0.72mm,0.69mm,20.96mm,验证了方法的正确性.     

基于三坐标测量机的大尺寸非接触测量

以立体视觉测量原理为依据,提出了一种基于三坐标测量机的非接触测量方法.将三坐标测量机与视觉测量系统相结合,使测量系统在700mm×600mm×400mm的范围内测量精度达到20μm.该方法既具有三坐标测量机测量的高精度,又有立体视觉测量的非接触性.最后给出了对典型物体的测量结果.对测量结果的分析表明此方案具有简单可行、测量精度高的特点.     

基于切比雪夫扩频序列的循环测量矩阵构造算法(研究生论坛)

在分布式多节点应用场景中, 针对需要产生大量混沌序列来构造测量矩阵造成资源和通信带宽浪费的缺点,提出了一种基于切比雪夫扩频序列的分布式循环测量矩阵构造算法。利用符号函数把由切比雪夫混沌函数产生的序列进行二值化得到扩频序列,选择一定长度的序列作为一行循环生成测量矩阵,并证明了由循环生成的序列满足贝努利分布。选取一维信号和二维图像进行仿真实验,结果表明相比于切比雪夫贝努利矩阵、贝努利矩阵、高斯矩阵和罗切斯特混沌矩阵,在相同的压缩比下,新矩阵在一维信号上的恢复效果与其他矩阵相同,在二维红外图像和自然图像中,相比于其他矩阵具有更好的恢复效果。     

基于线阵CCD的大视场二维平面定位系统

为了克服当前交互式电子白板系统技术复杂、定位精度低等缺点,提出一种基于线阵电荷耦合器件（CCD）的大视场二维平面定位系统,该系统由待定位物体、CCD摄像装置和信号处理电路组成.CCD获取待定位物体的信息送入信号处理电路处理,通过坐标变换快速校正CCD光学系统引起的畸变,得到待定位物体的位置.系统定位距离为1 360 mm,二维定位平面大小为1 574 mm×1 260 mm,定位误差小于2 mm,定位精度高于0.2%.搭建了相应的大视场二维平面定位系统.实验结果表明,该系统可实现大角度非接触式二维物体的精确动态定位.     

基于单目视觉的非结构化道路检测与跟踪

针对智能车辆视觉导航中的车道保持问题,采用单目视觉技术检测非结构化道路上的车道线和道路边界,解决不同路况下道路检测的鲁棒性与实时性问题.首先用一种自适应阈值分割Otsu方法把道路分为道路区域和非道路区域;然后利用Otsu算法处理后的图像对Canny边缘进行滤波,在消除复杂背景边缘的同时保留可能的弱的道路边界;最后,用直...     

基于单目机器视觉的耐火砖检测技术

耐火砖的检测以往需要在艰苦的环境下采用手工操作来完成。对传统的检测方法进行改进,将单目视觉检测技术和图像处理技术应用于耐火砖的尺寸测量。先用高分辨率的摄像机采集耐火砖的图像,再对图像进行边缘提取、连接、分割与拟合计算,提取出砖块图像的特征信息,最后根据目标平面和图像平面间的映射关系精确地计算出耐火砖的长度和宽度。实验结果表明,该测量系统结构简单、性能稳定,能够快速准确的对耐火砖实现尺寸测量。