基于特征匹配算法的双目视觉测距

距离测量作为障碍物检测以及路径规划的前提和基础是机器人研究领域的一个重要分支。在众多测距方法中,由于双目立体视觉具有信息丰富、探测距离广等优点被广泛应用。本文将改进的SIFT特征匹配算法应用到双目视觉测距与标定系统中。首先建立双目视觉测距模型,测量值由空间物点在左右摄像机下的像素坐标值决定;其次根据该模型的特点提出了基于平行光轴的双目立体视觉标定方法;最后利用改进的SIFT特征匹配算法,提取匹配点的像素坐标完成视觉测距。实验结果表明,根据测量数据对障碍物进行三维重建,相对距离与真实场景基本吻合,能够有效地指导机器人进行避障。     

基于双目测距的晶英石板自动打磨系统研究

在传统晶英石板打磨系统上提出了一种基于双目测距的新型打磨机控制方案。此方案采用张正友标定法进行双目摄像机参数标定,利用SIFT算法对晶英石板图像进行特征提取并生成特征描述符,对特征点进行匹配从而求得视差,用于计算晶英石板距摄像机光心平面的距离,精确控制磨头下落高度,使得晶英石板在保证较低破损率的情况下得到充分打磨。经仿真检验,当双目摄像机与晶英石板距离适中时,算法的测距误差低于2%,具有较好的准确性与实时性。     

基于SIFT特征点的双目视觉定位

提出了一种结合了SIFF特征点的双目立体视觉定位方法.介绍了对尺度、旋转、视角等变化具有良好鲁棒性的SIFT特征向量,利用SIFT特征向量匹配算法在双目视觉系统采集的左、右图片中分别检测目标、获取匹配的目标SIFT特征点.经过空间匹配点选择、标定点坐标计算等步骤获取左、右图片中具有空间位置一致性的目标标定点,并在摄像机坐标系中恢复目标标定点三维信息.实验结果表明,利用该方法进行目标定位具有较强的适应性.有一定的实用价值.     

双目实时目标三维测量实现方法的研究

为了解决目标匹配困难、匹配效率低等问题,提出了一种基于双目立体视觉的实时目标特征匹配算法——绝对窗口误差最小化(CAEW).首先,在研究摄像机基本原理后利用张氏标定法解决摄像机的标定,并对最终标定数据采用Bouguet算法进行双目立体校正;然后,利用Ada Boost迭代算法训练目标检测器实现目标检测.将CAEW算法与常用的尺度不变性的特征点检测和匹配(SURF)的效果评估进行比较分析,结果显示CAEW算法的效果评估能达到90%以上,这一指标有明显提高,可以很好地满足双目实时目标匹配的需求.通过CAEW与SURF算法实验对比,进一步说明了减少不必要的全局性图像像素点处理可以提高匹配速度.     

基于Yolov5的快速双目立体视觉测距研究

针对传统双目测距方法存在的需要对摄像头进行标定、立体匹配算法时间复杂度高等问题,本文主要对快速双目立体视觉测距进行研究.给出了双目测距原理,提出了一种基于Yolov5的目标检测算法和径向基函数神经网络相结合的双目测距方法,建立了基于径向基函数神经网络的距离预测模型,并采用神经网络中的径向基函数神经网络进行距离预测.实验...     

基于单个摄像机的双目立体视觉测距技术研究

双目立体视觉测距关键是如何找到准确的匹配点.本文介绍了利用单个摄像机在导轨上滑动来实现双目视觉系统并且利用提取目标上的角点作为匹配点来实现双目立体视觉测距的方法.该方法简单可靠,实验结果证明了此方法的有效性.     

基于双目视觉的红绿灯距离测量

红绿灯路口的交通事故对人们的生命和财产安全构成了极大的威胁。针对该问题,将双目视觉的测距技术应用在前方红绿灯距离的测量方面。研究了基于双目视觉的红绿灯距离测量系统。系统通过2个CCD摄像头从不同视角采集前方红绿灯的图像信息,得到左右两幅双目图像对,对左右两幅双目图像对进行处理、定位;然后采用全局匹配的方法进行特征点提取,找到对应的特征匹配点对,得到视差;再根据三角测量原理,恢复出被测目标的三维信息和深度信息,实现对前方红绿灯距离的测量。实验结果表明:该设计方案能有效地测量前方红绿灯距离,方法简单有效,具有较高的测量精度。     

基于双目视觉的运动目标检测系统

为了满足室内环境监控的需求,提出一套基于双目视觉的运动目标检测系统。该系统由数据采集与存储模块、运动目标检测模块、对应点匹配模块和测距模块共四部分组成。运动目标检测模块对采集到的双通道视频分别采用背景差分法进行目标提取,然后对双通道的每帧图像进行粗匹配,并采用尺度不变特征变换算法进行精匹配,找到双通道图像的匹配点对,完成运动目标的距离测量。经实验证明,新系统可以有效提取运动目标,并进行距离测量,尤其可以解决目标物被部分遮挡的距离测量问题。     

基于激光单目视觉系统的焊缝提取

将激光单目视觉传感器固定在ABB机器人上组成视觉系统,用Matlab标定工具箱实现了对摄像机参数的高精度标定,与机器人示教器结合对机器人进行了手眼标定;利用视觉系统采集焊缝图像,对获得的图像进行图像处理和特征分析,并提取计算机图像平面上焊缝特征点的图像坐标.根据摄像机内外参数、机器人的手眼关系以及焊缝的特点提出一种简便的方法将二维平面坐标转化为三维坐标,用Solidworks还原出焊缝的三维模型,提取焊缝中心线信息进行焊接实验,结果表明焊接精度满足实际要求.     

一种搭载深度相机的机器人手眼标定方法

针对机器人手眼标定过程中人工标定时间长和标定误差大的问题,以双目测量为基础,设计了一种基于深度相机的机器人手眼标定方法.深度相机对标定物进行成像并建立点云模型,通过标定物的特征点视差及深度值反映摄像机的空间关系,同时导入机器人基坐标系下坐标,计算手眼关系变换矩阵,完成机器人手眼关系标定.实验表明:该方法标定的平面误差不...     

一种仿人机器人步态优化的新方法研究

利用仿人机器人七连杆模型,建立了机器人姿态的位置向量.先用带参数的五次多项式拟合机器人髋关节的位置曲线,然后用非时间参考变量的方式规划出了踝关节和膝关节的运动轨迹.在机器人步行的稳定区域内,通过遗传算法求得了ZMP点偏离脚掌中心距离的最大值,从而确定了髋关节的参数,实现了仿人机器人步态优化.实验证明该方法有效.     

以人体运动为参照的仿人机器人设计参考准则

为解决仿人机器人设计以经验设计或运动仿真验证为主,尚不存在以人类自身为参照,考虑走跑跳等多种运动行为要求下的初始设计方法问题,对人体多种运动行为进行运动捕捉与足底力测量,选择人体运动过程中关节力矩和关节功率作指标表征仿人机器人应达到的极限驱动能力。利用PhaseSpace三维运动捕捉系统和自行研制的至少5倍于体重的大量程集成化测力鞋系统对6名成年男性进行了走跑跳等运动行为的运动捕捉与足底力的测量实验,根据得到的149组实验数据,分析总结人体走、跑、跳等运动行为特征;采用牛顿-欧拉法对人体下肢机构进行逆动力学计算,用多元非线性拟合法拟合计算结果得到了各关节最大驱动力矩及功率方程式。综合归纳给出了不同运动方式下仿人机器人设计参考准则,为走跑跳等多运动方式仿人机器人的设计提供了参考。     

基于双目视觉测距的限速系统实现

对前方车牌进行定位,在特定区域进行特征角点提取及匹配,利用双目对前方车辆进行测距的原理,通过智能限速或急刹车的方法,达到保持车距的目的。实验表明,将双目测距应用到保持车距的实际应用中是可行的,精确度满足一定的要求,具有广泛的应用前景。     

基于动作基元的拟人机械臂仿人运动规划

拟人机械臂的仿人运动作为仿人机器人的运动基础,一直都是研究的热点及难点。针对拟人机械臂仿人运动的模型多样化及运动相似性特点,本文提出了一种基于动作基元的拟人臂仿人运动规划算法,对模型建立和逆运动学求解两方面展开研究。首先对手臂结构进行解耦,通过引入动作基元的概念,将动作基元作为连接手臂模型及拟人臂模型之间的桥梁,从而满足模型多样化的要求。提出动作基元的提取法则,确定不同动作基元之间的连接方式,建立动作基元与拟人臂反解算法之间的映射关系。同时提出了一种基于动作基元的运动框架,以满足不同拟人臂平台的仿人运动任务,实现方法的通用性。其次,针对多模型状态下的逆运动学求解问题,根据动作基元的运动特点,建立了不同动作基元模型下的拟人臂臂姿预测指标,实现拟人臂逆运动学的求解。最后,在仿人机器人NAO平台上分别进行了相似性实验验证和仿人运动实验验证。在相似性实验中,NAO采用该方法产生仿人运动并与实际人臂运动进行对比,运动过程中的肘部误差能够控制在1cm以内,满足仿人运动的精度要求。在仿人运动实验中,该方法分别与最小势能法和最小二乘法进行了一组仿人运动对比,在相似度上分别提高了7%和58%。该方法的提出在保证拟人臂仿人运动精度的基础上,使复杂的仿人运动模块化、简单化。     

基于本体的物品属性类人认知及推理

为了实现服务机器人对物品知识的类人认知和推理,以辅助机器人执行物品操作任务,提出基于属性的家庭物品语义知识库构建方法.通过对物品知识进行分类,使用视觉、类别、物理、功能、操作属性对物品知识进行系统化和条理化的描述,结合本体建模语言对物品知识进行建模;利用语义网络规则语言,制定针对物品属性的推理规则（包含视觉、类别、物理-功能、视觉-类别、类别-类别）,实现对物品属性的自主认知及推理.在实验室搭建的机器人物品操作仿真平台上验证了物品语义知识库对机器人操作物品的指导作用.对语义知识库的查询结果表明,机器人可以以统一的形式获取与物品相关的多种高层语义信息.     

面向作业与人工智能的仿人机器人研究进展

以人类自身为原型参照的仿人全身机器人是国际机器人研究领域最具代表性的研究对象,也是机器人学、机器人技术以及人工智能的终极研究目标.针对国际上目前在仿人全身机器人、仿人头部、多指手、仿人双足步行机等方面理论与关键技术进行了全面回顾、综述与分析,包括作者在仿人机器人方面相关研究工作的回顾;归纳总结了目前仿人全身机器人技术程度,从驱动元部件、步行稳定性、本体集成化设计、操作能力以及环境适应性等角度分别提出了目前存在的主要技术问题以及今后发展的趋势;为从事与仿人机器人及其各组成部分相关研究的科研人员以及相关科技管理部门提供参考.     

基于主动探测的移动机器人声源目标距离测定方法

针对移动机器人声源定位技术的研究大都只实现了对声源的定向,而无法获得准确的声源距离信息的问题,提出了通过移动机器人主动运动实现声源目标距离测定的方法,以及一种基于粒子群优化算法的最优探测点计算方法.通过仿真验证了该方法的可行性和有效性,并且在室内环境下进行测试.试验结果表明:移动机器人可以通过主动运动到达最优探测点,并且实现对声源目标距离的测定.     

非合作双基地雷达测距方法与精度分析

介绍了非合作双基地雷达的基本几何关系,讨论了非合作双基地雷达中4个重要参数(基线距离、双基地距离差、发射站目标方位角、接收站目标方位角)的测量方法,利用这4个参数可构成4种测距算法。在考虑基线距离误差的情况下,推导了这4种算法的测距误差公式。仿真结果表明,各算法测距精度与双基地雷达的几何结构有关,通过优化可得空间测距精度最高区域。实际系统的测距方案应根据所能测出的参数进行选择,同时应注意各算法的适用区域。     

Alternate Location Method of a Robot Team in Unknown Environment

The alternate location method of a robot team is proposed.Three of the robots are kept still as beacon robots,not always the same ones,while the others are regarded as mobile robots.The mobile robots alternatively measure the distance between one of them and three beacon robots with ultrasonic measurement module.The distance data are combined with its dead-reckoning information using iterated extended Kalman filter(IEKF)to realize the optimal estimate of its position.According to the condition the future beacon robots' positions should be desired ones,the target function and the nonlinear constrain equations are set up which are used by nonlinear optimization algorithm to estimate the position of the future beacon robots.By alternately changing the robots' roles as active beacon,the alternate location in unknown environment can be realized.Process and result of the simulation test are given and the position estimation error is within±10 mm,which proves the validity of this method.