Kinect相机的机器人视觉里程计

Kinect相机不仅能够获取彩色图像,还可以得到相应的深度信息.本文探讨了一种通过Kinect相机来实现里程计的方法,该方法由Kinect相机获取周围环境的连续帧信息,提取并匹配连续帧间的SIFT特征点,获取图像帧的描述子,通过特征点的位置变化计算机器人的位姿、里程编码等,从而实现视觉里程计的功能.     

视觉里程计技术综述

视觉里程计是通过视觉信息估计运动信息的技术,其中采用了里程计式的方法。该技术作为一种新的导航定位方式,已成功地运用于自主移动机器人中。首先介绍了常用的两种视觉里程计即单目视觉里程计和立体视觉里程计,然后从鲁棒性、实时性和精确性三个方面详细讨论了视觉里程计技术的研究现状,最后对视觉里程计的发展趋势进行了展望。     

基于RGB-D相机的视觉里程计设计

同时定位与地图构建(SLAM,Simultaneous Localization And Mapping)技术,突破了传统的GPS与二维码定位的环境依赖性,仅依靠自身携带的相机作为视觉传感器,通过一系列的图像处理算法,完成相机位姿的估计,进而在世界坐标系下标定相机的运动轨迹。同时,对相机采集的有效帧结合位姿估计值,便可以重现相机所在空间的稠密地图。本文将从视觉SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)技术传统的原理如相机模型、特征点的提取与匹配等出发并做出改进,结合RGB-D相机的应用,进而详细阐述各物理模型的实现方法,经过优化之后,以此作为视觉里程计的最终框架,完成视觉里程计的设计。     

基于双目相机的视觉里程计

针对移动机器人视觉导航定位需求,提出一种基于双目相机的视觉里程计改进方案。对于特征信息冗余问题,改进ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)算法,引入多阈值FAST图像分割思想,为使误匹配尽可能减少,主要运用快速最近邻和随机采样一致性算法;一般而言,运用的算法主要是立体匹配算法,此算法的特征主要指灰度,对此算法做出改进,运用一种新型的双目视差算法,此算法主要以描述子为特征,据此恢复特征点深度;为使所得位姿坐标具有相对较高的准确度,构造一种特定的最小二乘问题,使其提供初值,以相应的特征点三维坐标为基础,基于有效方式对相机运动进行估计。根据数据集的实验结果可知,所提双目视觉里程具有相对而言较好的精度及较高的实时性。     

相机姿态安装误差对单目视觉定位精度的影响

现有单目视觉定位方法由于相机姿态误差而存在定位精度不高的问题,但鲜见文献对此进行定量分析.针对该问题从定性分析和定量仿真的角度研究了相机姿态角的安装误差对单目视觉定位精度的影响.在距离为211.377 m的平坦直线道路上进行了三组实验,实验结果和仿真结果吻合较好,经相机姿态安装误差校正以后,三组实验中行驶轨迹弯曲的现象得到了纠正,并获得了最大误差0.45％的测距精度.所得结论对提高单目视觉定位精度具有指导意义.     

飞行目标落地姿态视觉测量方法研究

飞行目标落地姿态是评定飞行目标系统性能的重要技术指标.为了测量飞行目标落地姿态,采用放置在落弹点区域附近的凝视等待式双目视觉摄像机,高速摄影交汇测量飞行目标的落地姿态.根据目标在摄像机像面成像特点,将目标进行分类,并采用了不同的姿态测量方案.模拟实验与理论分析表明:该姿态测量方法正确、可靠,大目标和过渡目标姿态角测量误差小于1°,为飞行目标的姿态测量提供了一条新的便捷可靠的途径.     

基于单目显微视觉的微球姿态测量方法

微零件的姿态测量对微装配具有重要的作用.但对于微球零件,其姿态的精确测量存在困难,影响了装配精度.针对带有微孔的微球,本文提出了一种基于单目显微视觉的微球姿态高精度测量方法.设计了一种由粗到精的微孔检测算法,实现了高精度的微孔定位.通过对相机光轴方向的标定,在相机运动后对微球图像坐标进行补偿,提高了在相机坐标系下的微球定位精度.通过对微球和微孔的精确定位,计算出微球球心与微孔圆心的空间相对位置,实现了相机坐标系下高精度的微球姿态测量.同时,根据标定出的相机坐标系与调整平台坐标系之间的旋转关系,将微球姿态转换到调整平台坐标系.实验结果表明,最大姿态测量误差0.3度,验证了本文方法的有效性.     

移动机器人视觉里程计综述

定位是移动机器人导航的重要组成部分.在定位问题中,视觉发挥了越来越重要的作用.本文首先给出了视觉定位的数学描述,然后按照数据关联方式的不同介绍了视觉里程计（Visual odometry,VO）所使用的较为代表性方法,讨论了提高视觉里程计鲁棒性的方法.此外,本文讨论了语义分析在视觉定位中作用以及如何使用深度学习神经网络进行视觉定位的问题.最后,本文简述了视觉定位目前存在的问题和未来的发展方向.     

单目视觉里程计研究综述

单目视觉里程计不仅能为移动机器人提供导航避障等功能,在无人驾驶等领域中也有更广阔的应用价值。剖析了视觉里程计的基础原理,研究了单目视觉里程计技术的国内外现状;同时,对ORB-SLAM2、DSO等典型单目视觉里程计进行深入分析和比较。针对当前视觉里程计研究中普遍关注的鲁棒性和实时性等问题,探讨了下一步研究工作的发展方向和趋势。     

基于仿射重构的树高测量

论文提出了一种基于仿射重构的树高测量方法。它基于计算机立体视觉的三维未标定的重构技术,恢复树木特征点的仿射坐标,再根据仿射空间不变量求算树高。     

基于MEMS传感器的姿态测量系统设计

为解决单目三维扫描装置摄像机标定完成后姿态不能改变的问题,针对单目三维扫描装置使用过程中的运动方式与特点,设计了一款基于MEMS传感器的姿态测量系统;采用四元数对姿态进行解算,通过三轴姿态确定(TRAID)算法构建量测模型,以无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行数据融合,能有效抑制姿态解算过程中陀螺仪的漂移问题;实验结果表明,利用该系统进行姿态测量时静态误差低于±0.2°,动态误差低于±1°,系统实时性好、适用于动态三维扫描系统。     

基于图像处理的株高无损测量方法研究

为了在定量化研究植物株高过程中实现无损测量,同时降低户外植物生长监测的硬件成本,方便设备安装和操作,依托立体视觉技术,提出了一种基于图像处理的株高无损测量方法.以测量棉花株高为研究对象,首先,在棉花生长无损监测系统中,通过标定后的单个摄像机获取棉花植株图像,在二维图像空间将棉花株茎简化成两个关键点坐标,然后利用摄像机参数矩阵以及对两个关键点的约束条件,获得植株在世界坐标系中的三维信息,从而获得植株高度.实验结果表明,该算法在进行植株高度测量时,其误差范围可以控制在5 mm以内,该方法是可行的、有效的.     

基于双目视觉的小型无人直升机位姿检测

无人直升机的位置与姿态检测是直升机自主飞行控制的基础。基于双目视觉原理,对直升机标志点进行检测并跟踪,利用基于顺序一致性的极线约束匹配方法,对检测到的多个标志点进行立体匹配,计算标志点三维坐标从而得到无人直升机的位置与姿态信息。设计一个基于双目视觉的小型无人直升机空间位姿测量托架,用于飞行控制模型及飞行控制算法的研究及验证。     

激光陀螺姿态测量系统便携监控终端设计

车载姿态测量系统是采用激光陀螺和倾角传感器为测量传感器的惯性测量单元，主要在野外动态条件下工作，设计一款便携监控终端十分必要。本文以P89LPC935单片机为控制器，以ZLG7290为键盘扫描与数码管驱动器，采用DS600温度传感器和其它信号调理电路实现监控信号的转换，完成了便携监控终端的设计，实现了对车载姿态测量系统的实时控制与状态监测。文中论述了便携监控终端的控制器、通信接口、显示与按键扫描驱动、监控信号的转换与调理在开发研制中的选型设计，以及开发此类产品的经验交流。     

基于无模控制的深海集矿机车体姿态与集矿头高度去耦控制

在深海集矿机作业过程中,是通过液压系统驱动的集矿装置来采集多金属结核的.针对集矿机车体姿态与集矿头高度之间的耦合,研究集矿头高度在行走中受车体姿态的影响,分析集矿头高度和车体姿态之间的耦合机理.并根据耦合对象的特性,进行去耦优化,仿真结果表明该去耦优化算法能补偿液压系统滞后特性,独立进行集矿头高度最优调节,达到最佳集矿效率,提高行走稳定性.     

深海集矿机集矿装置高度去耦控制研究

深海集矿机作业过程中，通过液压系统驱动的集矿装置来采集多金属结核。该文研1究了集矿装置的高度在行走中受车体姿态的影响，分析了集矿装置高度和车体姿态之间的耦合机理，根据耦合对象的特性，对集矿装置和集矿参数进行解耦优化，并采用MATLAB中的Simulink工具箱进行了仿真。仿真结果证明了该解耦优化算法与液压系统滞后性相匹配，使集矿装置达到了最佳的集矿效率和使集矿机行走稳定。     

基于长基线双目系统的信号弹高度测量方法

针对信号弹测量的实际需求,增加了现有双目视觉系统的基线长度.使用标准尺寸的特征物来搭建外参数标定系统,利用最小二乘法拟合特征物轮廓,提取特征点像素坐标,建立约束方程组;使用LM优化算法分别计算出两相机与标定系统的旋转量与平移量,进而求解两相机之间的外部参数.利用五帧差分法提取信号弹目标,最终获得信号弹飞行高度.试验证明...     

仿生鳍条姿态测量及其误差分析

仿生鳍条是仿生机器鱼的核心运动机构,为提高其运动控制精度,针对其轻巧、微小的结构特点,设计了以质量轻、体积小、精度高的MEMS陀螺仪ADXRS290和ADXRS453为核心的仿生鳍条姿态测量系统,可实现仿生鳍条偏航角、俯仰角和滚转角的实时测量;针对仿生鳍条姿态测量中随机误差较大的特点,给出了一种以Allan方差为主的姿态测量误差算法,然后通过实验采集测量数据,定量分析了各运动姿态误差项;实验结果表明,角速率随机游走和零偏不稳定性是姿态测量的主要误差项,在后续误差处理中做针对性处理能提高姿态测量精度,对提高仿生鳍条运动效率有很大的意义。     

VC环境下激光功率实时测量系统的设计与实现

采用ADLINK PCI-9114采集卡、信号调理箱、功率计探头建立了一套激光实时功率测量处理系统,在某激光器出光过程中,实时地监测热电和光电的信号数据,实时计算绘制出功率波形,并对相应的出光参数进行分析和计算.