盲环境移动定位(Ⅱ):基于单目视觉系统的定位技术

针对盲环境中移动目标的定位需要,提出了一种基于序列编码图形路标和单目机器视觉系统的盲环境移动目标定位算法.内容包括:在序列编码图形路标模型的基础上,建立包含透镜畸变分析的摄像机针孔成像模型,在移动目标上安装经过标定的单目相机,实时采集包含编码图形路标的图像;根据解码得到的编码标志牌中心点的三维坐标,利用POSIT算法解算出相机的位姿参数,实现盲环境下移动目标的精确定位定姿.实验结果和精度分析表明,该研究为盲环境中移动目标快速精确的自主定位提供了一种可行的新方法.     

矿山测量中特殊地形的测绘技术方案分析

由于传统的测绘技术,在进行矿山测量中特殊地形的测绘时没有将图像像素灰度值进行处理,因此相邻控制点之间的距离中误差大,无法实现矿山测量中特殊地形的精准测绘。针对这一问题,进行矿山测量中特殊地形的测绘技术方案分析。通过特殊地形数据坐标格网的标定公式,绘制特殊地形数据坐标格网;将图像像素灰度值进行处理,改变图像原有的灰度值,提高矿山测量中特殊地形图像数据的清晰度,进而将控制点按比例尺展出;利用专业软件进行拼图处理,获取特殊地形测绘数字正射影像图,完成测绘。设计方案分析,结果表明,设计的测绘技术在相同的控制点中对特殊地形测绘相邻点之间的距离中误差明显低于实验对照组,相邻点之间的距离中误差更小,能够实现矿山测量中特殊地形的精准测绘。     

用于自动驾驶系统的相机成像模型的构建

不同的成像系统可以使用不同的模型进行更准确的描述,模型建立后,再通过标定过程计算出这些模型中的参数,最终得到对成像系统进行描述的相机内参与相机外参。模型建立的好坏,直接关系到标定计算后得到的内、外参数对相机成像系统描述的准确性。本文一改以往通过多项式来建立切变模型,而是利用旋转坐标系建立切变模型,完成了图像坐标到数字图像坐标的变化;根据成像步骤,构建了相机的成像模型。经企业实践验证,方案有效可靠。本文相机成像几何模型将用于自动驾驶系统后续图像处理。     

一种数码金相显微图像放大倍率的标定方法

本发明涉及数码金相显微图像放大倍率的标定方法,解决现有数码金相显微图像其放大倍率无法精确标定的技术问题。本发明通过采用具有溯源值金相显微标尺、调节金相显微镜的视场光栏、调节数码相机的变焦控制,建立标准物理长度与标定数字图像像素之间的对应关系,制作系统标尺文件;通过标尺文件调入并加载到当前的金相图像操作系统,对数字化后的金相图像进行标定。将标尺文件存放在标尺文件数据库中,对于采用相同状态得到的数码显微图像,可以调用相应状态的标尺文件,直接进行放大倍率标定,因此可以对相同状态的图像进行批处理。图像标定时在原始图像上精确插入标尺,当对图像编辑时,插入的标尺随图像倍率改变而实时改变。该方法有效地提高了金相检测工作效率。     

基于单目线结构光的智能仓库车辆识别系统

为了实现钢铁企业智能仓库的车辆识别,提出通过基于机器视觉技术的智能仓库车辆识别方案。将面阵CCD相机及线结构光布置在车辆停车位上方拍摄车辆及结构光图像,首先通过张正友标定法及光平面空间原理完成相机与光平面标定;其次使用图像预处理算法及骨架法提取结构光光条中心线;然后通过引入车上、车下点的判别标准,精准识别车上边缘点,并引入车辆高度变量,得到车上边缘点由图像坐标向世界坐标的转化模型;最后根据车上3个边缘点坐标计算车辆位置信息,完成智能库区车辆方位识别。研究结果表明,所构建的测量系统及算法可以获取仓库车辆位置信息,通过标准件精度验证试验可知系统测量结果精确度较高,能够准确实时反映仓库车辆位置信息,这为智能仓库车辆位置检测提供了有效测量手段。     

基于单目线结构光的智能仓库车辆识别系统

为了实现钢铁企业智能仓库的车辆识别,提出通过基于机器视觉技术的智能仓库车辆识别方案。将面阵CCD相机及线结构光布置在车辆停车位上方拍摄车辆及结构光图像,首先通过张正友标定法及光平面空间原理完成相机与光平面标定;其次使用图像预处理算法及骨架法提取结构光光条中心线;然后通过引入车上、车下点的判别标准,精准识别车上边缘点,并引入车辆高度变量,得到车上边缘点由图像坐标向世界坐标的转化模型;最后根据车上3个边缘点坐标计算车辆位置信息,完成智能库区车辆方位识别。研究结果表明,所构建的测量系统及算法可以获取仓库车辆位置信息,通过标准件精度验证试验可知系统测量结果精确度较高,能够准确实时反映仓库车辆位置信息,这为智能仓库车辆位置检测提供了有效测量手段。     

基于外部单目视觉的仿生扑翼飞行器室内定高控制

针对扑翼飞行器的定高飞行,设计了基于外部单目视觉的室内定高控制系统:通过外部单目相机获取扑翼飞行器的飞行图像,基于Qt编写的地面站软件接收图像并利用基于OpenCV的图像处理算法检测扑翼飞行器上的发光标识点,获得标识点在图像上的像素坐标;基于卡尔曼滤波器（KF）建立标识点像素坐标的运动状态估计器,降低环境噪声干扰并解决了标识点被短暂遮挡的问题;分别建立常规PID和单神经元PID控制系统,通过蓝牙控制扑翼飞行器的电机转速,实现了基于图像的扑翼飞行器室内定高飞行。对比实验结果表明,本文设计的定高飞行控制系统可以使扑翼飞行器标记点的图像坐标保持在外部单目相机图像的中心横线处。针对阶跃响应信号,单神经元PID控制系统的响应速度比常规PID控制系统响应速度稍慢一些,但是控制精度明显优于常规PID控制器,最大相对误差为3%。      

基于图像分割的噪声方差估计

提出一种基于图像分割的噪声方差两步估计算法.第一步,对含有噪声的图像进行平滑,再利用统计区域归并算法对图像进行分割,并计算每个区域的方差,根据统计规律选择适当的区域估计图像中噪声方差.第二步,利用初始估计的方差,修正平滑滤波、图像分割及噪声估计的参数,进行新一轮的平滑、分割和方差估计,得出更为准确的估计结果.在大量图像和不同噪声情况下的实验结果表明,该算法可以快速、准确地估计图像中噪声方差.      

基于三维仿射变换的数字图像置乱算法

针对数字图像的特点,基于有限整数域上的二维置乱变换、仿射变换和整数提升变换,提出了适用于任意大小、任意长宽比图像的三维置乱加密算法.考虑了变换矩阵中部分参数取负整数或小数的可行性,明确给出了参数的具体设置方法.该算法引入实数作为参数,扩展了参数选择范围;置乱像素位置的同时改变像素值,改善了置乱效果,加大了置乱周期,提高了数字图像的安全性.      

基于CCD的高炉风口回旋区三维温度场的检测技术

在存在多介质的高炉回旋区内,首先利用安装在风口直吹管窥视孔的电荷耦合器件(charged couple device,CCD)摄像机可以获得高炉回旋区内累积的二维温度辐射图像,然后将高炉回旋区均分成若干小块,利用数学模型近似模拟回旋区内的辐射传热过程并建立矩阵方程,通过求解方程获得高炉回旋区内的三维温度场.在模拟辐射传热过程中,本文提出了一种更有效也更符合实际生产的新方法——基于距离的高斯函数模型来模拟高炉内介质的辐射能量传播过程并获得了较好的三维温度场.由于存在波动误差以及电荷耦合器件摄像机测量误差等,所以我们通过在测量数据中添加随机误差来验证重构温度场的有效性以及稳定性.结果显示重构的三维温度场与真实温度场非常接近,误差在高炉工业允许的5%范围以内.