仿复眼视觉系统的研究进展

复眼是昆虫重要的光感受器,由成千上万的小眼构成,具有大视野的动目标快速检测能力。仿复眼的多孔径系统在机器人视觉导航、大视角测量和全景成像等领域应用广泛。首先介绍了复眼的生物机理、成像特性及现有的大视场成像系统;其次介绍了微透镜阵列的仿复眼光学设计现状,分析了微透镜阵列的大视角与多景深的全景成像质量,指出目前曲面微透镜一体化制造存在的成像缺陷;最后提出结合曲面与平面微透镜阵列实现大视角、多景深分辨率的仿复眼系统的可行性。该成像系统不仅可以实现全景范围内的清晰成像,而且还具有全景范围内的目标位置估计能力。     

基于单目视觉的水下目标三维信息重建方法研究

基于手眼协调原理,提出了一种采用单目摄像机对具有几何形状约束特征的水下目标进行三维信息重建的方法。方法首先对水下目标进行二值化处理,并对二值图像的几何信息提取与处理,然后配合机械手的动作获取目标的空间位置信息,进而通过视觉引导机械手与目标成特定的相对姿态,最后通过摄像机的空间位置与姿态信息推断出目标的空间位置与姿态信息。这种方法避免了传统机器视觉存在的水下目标模糊、纹理特征不明显、图像匹配困难等问题,根据二值图像的几何信息能够更稳定有效的获取水下目标的三维位置姿态信息。     

基于人造复眼的多谱成像系统

针对采用滤光片转轮配合普通相机实现光谱分离与成像的多谱成像系统体积大,结构复杂,操作不便等问题,本文基于微机电系统技术提出了一种新的多谱成像系统的设计方案和加工方法。该方法将人造复眼结构和多通道彩色滤光片集成在同一块基片上来实现多谱成像结构。该结构具有多个光通道,分别对应红、绿、蓝、近红外4个波段,每个通道能独立获取对应波段的图像信息。以这种复眼结构作为镜头搭建了多谱成像系统并进行了成像实验,获取了多组对比图像。得到的图像说明该结构能够实现预期的色彩分离和多通道成像。由于这种复眼结构高度集成且具有可见光及近红外多波段图像并行捕捉能力,因此在多谱成像领域很有应用前景。     

基于视觉的移动机器人目标跟踪方法

为实现对行人目标进行快速稳定地跟踪并简化机器人系统,提出一种快速判别尺度空间相关滤波目标跟踪算法(fDSST)与卡尔曼滤波结合的跟踪方法,解决了跟踪过程中因遮挡造成的目标坐标信息丢失问题。根据相关滤波响应图的震荡剧烈程度设置遮挡判断标准,利用遮挡判断标准实现fDSST跟踪算法与卡尔曼滤波算法的切换,持续输出目标的位置坐标信息,提升了算法的鲁棒性。移动机器人根据视觉跟踪算法提供的图像坐标,利用基于图像的伺服控制策略完成对目标的跟随任务,简化了移动机器人系统结构。最后将该方法在OTB2013测试集上和移动机器人中进行实验,实验结果表明,该方法对于目标遮挡及尺度变化具有较强的鲁棒性和准确性,同时满足实时性要求。     

基于超精密复眼加工的光场成像研究

复眼透镜是光场成像系统中的关键光学元件。提出一种针对复眼透镜的新型设计加工方法:该设计方法可根据不同的相机参数,优化复眼透镜的设计参数,提高成像质量;该加工方法主要包含超精密车削加工和模压注塑两道工艺,并对车削加工工艺进行了改良。在光场相机的基础上,对光场成像中合成孔径以及数字重聚焦等关键问题进行了深入探讨。试验结果表明,设计加工的复眼透镜阵列具有较高的精度和较好的一致性,可有效实现光场成像的核心功能。     

曲面复眼成像系统的研究

研究了两种曲面复眼成像系统,并首次将曲面场镜阵列引入曲面复眼成像系统,使其边缘视场的成像质量进一步提高,视场角进一步加大。进行了成像系统的建模以及光线追迹,两种结构的视场角分别达到60°和88°,整个系统的体积分别为0.9 mm×0.9 mm×0.5 mm和0.9 mm×0.9 mm×0.75 mm。文中给出了用激光直写设备在曲面基底上进行光刻来制作曲面微透镜阵列的方法。     

基于双目视觉的六自由度仿人手抓取目标定位研究

为了使仿人手能对抓取目标物体进行识别和定位,提出一种基于双目视觉的仿人手抓取定位方法。采用改进的D-H方法对假肢手臂进行建模,采用几何法和解析法相结合的方法对六自由度假肢手臂进行逆运动学求解,并采用基于灰度相关的模板匹配算法提取出目标,最后根据双目视觉原理计算出目标位置的空间坐标,并控制假肢手臂对目标物体进行抓取。实验结果表明,假肢手臂能够有效完成对目标物体的识别和抓取动作。     

基于贫点阵图像的信息获取方法

本文介绍了一种新的基于贫点阵的图像信息获取方法,给出了贫点阵图像的定义,并介绍了贫点阵探测器的特点及贫点阵所探测到的点目标的特点,最后对贫点阵点目标的识别和跟踪算法进行了研究.     

基于小波变换的探地雷达目标成像廓线获取

提出了一种基于小波变换的调频连续波方式探地雷达目标成像数据分析方法.并从理论上探讨了小波变换在调频连续波探地雷达回波信号的零差频瞬态特征分析的可行性,运用小波变换算法中的品质因素的恒定性,选择恰当的算法和适当的小波基,提高了回波信号时差分析检测的精度和目标成像边界.经计算机仿真取得较好的结果.     

基于加速度传感器的下肢运动信息获取方法

在智能下肢假肢的设计中,需要获取足够的下肢运动信息,而ADXL203作为一种采用集成微电子机械系统（iMEMS）技术的加速度传感器,非常适合于下肢运动姿态的测量。通过分析和研究微型加速度传感器ADXL203的原理和使用方法,设计了基于两个ADXL203传感器的下肢运动姿态识别系统,该系统能准确测试人体大腿、小腿的倾角,并通过运算得到膝关节的屈伸角度和角速度。测试结果表明,该系统非常适合于下肢运动信息的获取,并具有体积小、反应快速灵敏的优点。     

测头成像视觉坐标测量系统中特征点成像中心获取

介绍了测头成像视觉坐标测量系统中多特征点的图像获取及其多目标分割,提出了利用双线性插值的质心算法来获得特征点成像中心的位置,并从误差分析角度证明了通过插值增加特征点图像采样点数可以提高质心算法精度。通过试验验证了所提算法的正确性和可行性。     

基于工程图样的CAPP信息自动获取方法

一、概述零件信息的合理表达和自动获取是实现CAPP自动化的首要问题，也是CIMS环境下CAD／CAPP集成化的重要研究课题。尽管国内外专家学者已经提出并采用了诸如成组技术代码、拓扑或图论描述、专家语言等各种描述CAPP信息的方法，但从CAD儿APP集成需要来讲，实用而又有前途的方法是基于特征的零件信息模型。就满足当前需求而言，从CAD零件信息描述中直接提取CAPP形状特征信息，并进行有效的组织，是一种实用而有效的方法。本文针对我国CAD实际应用中生成二维工程图样的现状，在分析CAD系统零件二维工程图样表达的特点及其数…     

基于日志的数控机床生产信息自动化获取方法

生产信息的自动化采集能提高管理数据的质量,是发展智能制造和提高车间管理水平的内在要求。针对现有的生产数据自动化采集方法存在采集数据较为单一、实施复杂、与系统耦合度高等多种不足,提出一种基于日志的数控生产信息自动化采集方法。通过编程注释的方法丰富了日志信息源,并在此基础上构建了日志信息的自动采集与生产数据解析系统。应用实例表明,该方案能满足数控机床生产管理中的各项报表数据要求,数据准确全面。     

双目视觉脉搏图像三维信息获取的研究

通过双目视觉原理构成脉搏图像传感器采集脉搏薄膜图像。对系统摄像机采用张正友标定方法,得出系统结构参数建立的物空间坐标到像平面坐标对应矩阵。再基于SIFT特征算子进行左右2幅图像匹配,得出2幅图像一一对应的特征点。最后根据双目视觉原理得到特征点的三维信息。     

基于视场分割的仿生复眼系统设计方法

针对传统大视场成像设备难以兼顾高分辨率和实时性的问题,通过模仿昆虫曲面多目复眼结构,提出一种基于多相机阵列的球面复眼设备设计方法.该方法利用相机原始矩形视场对预定视场进行分割,根据矩形视场存在水平、垂直 ２ 个视场角的特点,通过对球壳纬度层和经度层 ２ 个方向的分割,在无缝分割的前提下,最大限度地降低相邻相机间的重叠区域,提高相机的利用效率,降低系统复杂度.基于该设计方法,采用水平视场角、垂直视场角及分辨率为 ２００ 万的 ７ 个完全相同的相机制作了一款 ２ 层的仿生复眼,并利用该设备实现了视角为 ７９．５° ,分辨率为 １２００ 万的全景成像,证明了该设计方法的有效性.     

获取目标姿态的图像匹配方法研究

在研发工业机械手引导系统中,提出了一种基于轮廓特征匹配对工件姿态进行定位的方法。首先对模板和待测图像利用金字塔向下采样法剔除图像细节特征并确定塔层,再以图像关键外轮廓点集为匹配特征,依据模板自动计算旋转步长,采用相似度量法则进行匹配判断,引入贪婪值控制匹配速度和精度,最后采用最大值法和均值法筛选消除重配和误配得到图像坐标系下的姿态。然后对单目相机进行标定获得相机参数,利用最小二乘法确立图像坐标系与世界坐标系的关系,实现目标在世界坐标系中准确定位。实验测试表明:对目标遮挡、背景复杂、对比度低等鲁棒性强,匹配率高,可实现任意坐标、角度情况下的目标识别和定位,毫秒级耗时,可以满足引导系统要求。     

基于因果追溯的制造业质量信息获取方法研究

对制造业质量信息获取方法进行了总结,建立了质量信息追溯3维结构模型,提出了追溯方法流程和因果关系分析方法,给出了应用案例及分析.     

基于一致性点漂移的智能车视觉目标跟踪方法

针对智能车未知运动下的多目标跟踪问题,提出一种基于一致性点漂移的视觉多目标跟踪方法。 首先利用一致性点漂 移算法构建智能车未知运动模型,得到局部目标状态变换关系;其次建立一种基于外观相似性和运动一致性的自适应特征融合 函数;最后通过匈牙利算法求解轨迹与检测的对应关系,以实现面向智能车的鲁棒数据关联。 实验结果表明,与现有的 5 种主 流目标跟踪方法对比,所提方法在多个指标方面具有更好的效果,相较于结构约束(SCEA)算法,在 KITTI 数据集中较大运动场 景下,所提方法多目标跟踪准确率提高了 6. 3% ,在实拍实验数据下,所提方法多目标跟踪准确率提高了 7. 3% ,证明该算法能 在智能车未知运动下有效的进行多目标跟踪。     

基于PLC的诊断信息获取

根据设备控制器（ＰＬＣ）Ｉ／Ｏ和中间状态信息在故障诊断中的应用,介绍了计算机与机床通讯获取ＰＬＣ内Ｉ／Ｏ信息和状态信息的相关的内容,尤其是与ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ８８０系统通信相关的数据格式设置、通信协议的分析等内容。     

基于视场拼接方法的仿生复眼光学系统设计

为解决传统单孔径光学系统存在的大视场与高分辨率之间的矛盾,利用复眼大视场、高分辨率的特点,将大孔径仿生复眼成像技术应用于目标定位系统,并克服了子眼孔径小、视距短的缺陷。首先,通过系统地研究相邻子系统视场间的关系,分析了子系统视场分布形式与总视场角的关系。然后,依据入射窗与出射窗的物象共轭关系,提出了子眼视场拼接的几何模型,并推导了子眼视场拼接与子眼系统参数之间的数学关系。最后,利用该方法设计的31组元仿生复眼成像系统全视场可达53.9°,系统最高角分辨率为0.006°,最低角分辨率为0.017°。13组元样机的仿真与实验结果表明:图像采集与视场重合结果与仿真数据一致,验证了该视场拼接方法理论及31组元仿生复眼成像系统设计的正确性。对视场拼接方法的研究解决了大孔径仿生复眼光学系统中子眼视场分配与布局的问题,为大孔径仿生复眼中子眼系统的设计与结构布局提供了理论依据。