一种机器人触视觉图像配准方法的研究

遥操作机器人触觉与视觉图像的配准是这两种图像信息融合的关键技术．提出了一种基于OCD-ICP(Optimize Corner Detection—Iterative Closets Point．优化角点集提取——迭代最近点)的图像配准方法．该方法利用图形学原理．对图像边缘角点候选点集提出了四个筛选规则．逐步筛选得到优化的角点集，并在此基础上利用迭代最近点的方法得到最优配准变换参数．实验证明，该方法能够有效的检测到正确的曲线角点集，利用此角点集的ICP方法有较高的配准精度和速度．     

半自主侦察机器人的控制体系结构研究

本文针对半自主侦察机器人发展与任务需求，总结其设计过程中的关键技术，并提出了一种应用于半自主侦察机器人的基于模块化的控制体系结构。该结构是以分层递阶控制为主体系统结构，引入了基于模块化分布式电源管理系统，并在传感／底层决策层采用了基于包容式体系结构。最后，通过三种地面移动机器人验证了此控制体系结构的可行性与优越性。     

MSTRbot:一种小型侦察机器人

设计了一种用于野外侦察和监控的小型两轮机器人——MSTRbot,MSTRbot本体上搭载一个可折叠、2个自由度的小型机械手臂,通过机械手臂的“抓”、“撑”动作来辅助机器人攀越障碍物.MSTRbot奉体为圆柱形,直径55mm,长240 mm,可翻越比自身尺寸大的障碍物.MSTRbot上搭载有微型音视频传感器,通过无线方式...     

基于侦察蚁和觅食蚁协作的机器人路径规划算法

根据对真实蚂蚁的最新研究成果,提出了一种全新的机器入路径规划蚂蚁算法.该算法由两组侦察蚁采用最近邻侦察搜索策略相向搜索出一条较优路径,再由一组觅食蚁通过在该路径附近觅食实现对该路径的优化,从而得到一条优化的路径.计算机仿真实验结果表明,算法收敛速度提高显著,且在障碍物非常复杂的地理环境,也能迅速规划出最优或基本最优的路径,效果令人满意.     

危险环境侦察机器人的研究进展

本文介绍了用于危险环境侦察和操作、灾难救援、爆炸物处置和战场侦察等的侦察机器人的研究现状,概述了用于操作员在事故现场监视机器人周围环境和机器人状态、控制机器人从事诸如辐射源检测、泄漏点寻找、危险物质抓取等侦察工作和规划机器人事务的操作员控制器,最后简单介绍了我国危险环境机器人的研究概况.     

基于聚类的迭代双向最近点机器人位姿估计

针对迭代最近点（ICP）算法在存在严重遮挡的情况下容易陷入局部最小值的问题,对最近点规则（CP）进行了修改,提出双向最近点规则（DCP）．DCP 规则包含两次CP 规则对应,使计算量增加了一倍．为了降低算法的复杂度,继而提出基于聚类的迭代双向最近点（IDCP BoC）算法．IDCP BoC 对扫描数据进行聚类,在聚类的基础上进行数据精简．在相邻两次迭代的残差之差小于某个阈值之前,用精简数据进行迭代以提高计算速度,之后再改用非精简数据以保证精度．实验结果表明,IDCP BoC 算法能够有效避免陷入局部最小值的问题且其实时性也是可接受的．     

一种用于反恐侦察的爬壁机器人系统

介绍了一种用于反恐侦察的爬壁机器人系统．该系统包括3个部分：真空吸附式两足爬壁机器人、便携式遥控器和无线视频传输模块．其中,基于DSP技术开发的控制器可以使机器人在光滑的壁面上灵活地爬行、转向和跨越．文中提出了一种实现机器人在两个不同倾斜壁面之间跨越的控制算法．实验表明,该机器人体积小、噪声低、隐蔽性好;视频模块图像清晰、传输稳定;整个系统可以满足执行反恐侦察任务的基本要求．     

一种改进的稀疏迭代最近点算法

稀疏迭代最近点算法是针对含有噪声点的点云配准提出的,但它却存在对目标点云中的离群点敏感、运行效率低等问题。针对这些问题,基于邻域信息的对应点对寻找方法提出了一种改进的稀疏迭代最近点算法。改进的稀疏迭代最近点算法首先使用改进的基于PCA的点云初始配准调整两片点云的位置,而后使用基于邻域信息的对应点对寻找方法为精配准寻找对应点对,针对对应点对,使用乘法器的交替方向法(ADMM)求得最优的变换矩阵。实验表明,对含离群点的斯坦福兔子、盆栽等点云来说,改进后的算法能够处理目标点云含有离群点的情况,并且算法的配准速度平均提高了30%。     

扫描点云的一种自动配准方法

针对无任何预知信息下的扫描点云数据配准问题,通过引入新的匹配点对度量准则和改进最近点迭代算法,提出一种扫描点云数据的自动配准方法.该方法分为初始配准和精细配准2个阶段.初始配准阶段中,在考虑孤立点的曲率相似度的基础上,通过引入一种新的点的邻域曲率相似度度量准则,构造出一个有效的一一对应的初始匹配点对数组;然后根据刚体变...     

一种基于SAC-NDT和ICP的高精度点云配准方法

传统的正态分布变换算法精度低,而精度较高的迭代最近点算法极易陷入局部最优解。为了解决以上问题,将采样一致性算法与NDT算法结合作为点云初始配准方法,再利用KD-tree加速的ICP精配准方法完成点云匹配。实验结果表明,本文所提出的方法大大提高了配准精度。     

基于扫描匹配预处理的即时定位与地图创建

研究了室内自主移动机器人的即时定位与地图创建问题。分析了目前解决SLAM问题的方法,提出了基于扫描匹配预处理的即时定位与地图创建,用扫描匹配为SLAM提供机器人先验位姿信息。对实验结果和数据的分析,得出了所提出方法可进一步提高SLAM的精度和鲁棒性。     

叶片模型公差约束条件下的配准方法研究

针对航空发动机叶片检测分析中的模型配准定位问题,结合叶片型面不同区域的设计公差要求不同的特点,以减少配准后超差点的数目为目标,提出了一种公差约束条件下的叶片模型配准方法。在迭代最近点匹配算法（Iterative Closest Point Algorithm,ICP）的基础上,根据公差要求定义约束区域,依据约束区域对点集进行加权处理,并给出了加权后的目标函数及其求解方法。通过实例验证了该方法是有效的,具有实用价值。     

基于聚类匹配的移动机器人地图实时创建算法

提出了一种基于模式识别聚类思想的数据点集匹配算法.该匹配算法具有传统迭代匹配算法和非迭代匹配算法的优点,匹配速度快,精度高.结合上述匹配算法,给出了一种基于激光测距仪的移动机器人环境地图实时创建方法.该方法使用从环境数据中提取出的特征点来完成两组激光数据点集的匹配,进而完成环境地图的创建.利用本实验室自主研发的救援机器人平台对该算法进行了验证,实验结果表明,该算法能够完成室内环境下移动机器人实时准确有效的环境地图创建.     

基于牙颌模型的散乱点云配准技术研究

在牙齿三维矫正中需要对牙齿进行排列,常用方法是通过人机交互完成,效率不高。提出了一种基于粒子群的自动化排牙方法,将每颗牙齿上的特征点到标准牙弓曲线的距离和作为目标函数,利用粒子群算法对解空间进行搜索,在搜索过程中加入约束条件,得到牙齿移动的最终位置。利用算法对牙齿进行排列,可以省去人机交互中的平移等操作。实验结果表明：该算法能够有效地用于牙齿三维矫正中,提高了排牙效率。     

基于迭代最近点的B样条曲线拟合方法研究

曲线拟合在图象处理、逆向工程应用等领域中有着重要意义。由于对于Ｂ样条参数曲线拟合,数据点的参数化直接影响着拟合的精度,因此提出了一种基于迭代最近点的方法来优化修正数据点的参数,并且证明了应用该方法进行曲线拟合具有局部收敛性。通过实验分析,验证了方法的正确性和鲁棒性。     

邻域特征在点云配准中的应用

针对大规模散乱点云的配准,提出一种基于邻域特征的配准方法,该方法由初始配准和精确配准组成。首先,对目标点集进行加权处理,以此来有效减少匹配点对的数量;其次,在重心距离特征的基础上,增加了一个角度特征量来排除错误点对,并完成初始配准;最后,使用特征改进的迭代最近点(ICP)算法进行精确配准。实验结果表明,该方法初始配准结果良好,二次配准效果更加准确,达到了多视角点云的配准要求。     

基于线特征及迭代最近点算法的地基建筑物点云自动配准方法

为克服迭代最近点(ICP)算法易陷入局部最优的缺陷,提出一种基于线特征及ICP算法的地基建筑物点云自动配准方法.首先,基于法向一致性进行建筑物点云平面分割;接着,采用alpha-shape算法进行点簇轮廓线提取,并拆分和拟合处理得到特征线段;然后,以线对作为配准基元,以线对夹角和距离作为相似性测度进行同名特征匹配,实现...     

基于改进迭代最近点算法的接骨板贴合性快捷计算方法

为了快速计算出接骨板在断骨表面的最佳贴合位置,以减少手术中接骨板反复调整的次数,提出了一种基于改进迭代最近点（ICP）算法的接骨板贴合性快捷计算方法。首先,由医生指导在断骨表面选取贴合区域,并利用接骨板表面点的法向量之间的夹角提取接骨板的内曲面点云;然后,在对两组点云模型进行平滑处理并采用格点采样的方式来简化点云模型后,利用点云之间的特征关系进行初始配准;最后,对接骨板内曲面点云模型进行边界及内部特征关键点提取,并采用K-维树（KD-Tree）搜索邻近点,对接骨板的特征关键点和断骨表面选取区域执行ICP精确配准。以胫骨为例进行实验,实验结果表明,所提算法相较于近年所提配准算法在保持较高配准度的同时提高了配准效率,能够实现胫骨不同受损类型与接骨板之间的快速配准,并且对其他受损骨骼具有通用性。     

基于径向曲线与支持向量回归的颅骨修复方法

颅骨修复技术是对有缺损的颅骨补全对应的缺损部分,进而实现颅骨形状的完整性。针对高维颅骨数据,采用径向曲线来表示颅骨几何特征,结合最小二乘支持向量回归的方法构建颅骨修复模型。提取完整的三维颅骨模型的径向曲线,将其分为已有径向曲线和缺失径向曲线两部分作为训练样本,采用最小二乘支持向量回归统计模型复原出待修复颅骨的缺失径向曲线,进而合并生成待修复颅骨的完整径向曲线,通过迭代最近点算法将合并的颅骨径向曲线与颅骨统计模型进行匹配生成完整的三维颅骨模型。实验结果表明,该方法的平均误差达到6.834×10^-3,比主成分分析方法降低2.90倍,具有更好的修复效果。     

基于改进ICP算法的地磁图匹配技术

将地磁信息应用于惯性导航是组合导航技术研究的新方向.对地磁辅助导航的原理和发展现状进行了介绍,并在分析地磁特征的基础上,研究了利用地磁异常特征进行ICP匹配定位的方法.根据应用环境,对ICP算法进行了以下改进:首先,受模拟退火法的启发,提出采用扇形扫描法搜索最优匹配,推动ICP算法向全局最优迭代;其次,结合RANSAC法,有效剔除了地磁测量中的野值点,提高了算法的鲁棒性.仿真结果证实了改进算法的良好性能.