基于色标和尺度不变特征的实时特征提取方法

以移动机器人视觉系统为背景,以单目视觉所需要的特征点为目标,提出一种基于颜色块和尺度不变特征点算子的实时特征提取方法;目标的定位分为色标定位和特征点定位两个过程,色标定位用来寻找在缩变图像上目标颜色块的重心点,特征点定位是在色标定位的基础上,切出小图像并提取目标的尺度不变特征点,根据极值特征点计算目标位置,为下一步的目标跟踪提供基础;实验结果验证了方法的有效性.     

基于局部与全局优化的双目视觉里程计算法

为实现移动机器人的实时精确定位,提出一种新的双目视觉里程计算法。利用加速尺度不变特征变换(SIFT)算子提取左右图像特征并做稀疏立体匹配,对前后帧图像进行帧间SIFT特征追踪,在RANSAC策略下通过运动估计获得初始位姿(旋转和平移矩阵)。在此基础上,将图像序列分为关键帧和非关键帧,采用可变滑动窗口对相邻关键帧的位姿局部非线性优化以减小帧间运动估计误差,同时通过词袋模型进行回环检测,对环内所有关键帧的位姿全局优化,避免位姿误差的累积和轨迹漂移。实验结果表明,该算法满足实时性要求,并且能够减小位姿误差,提高定位精度。     

基于平面单应性的单目视觉里程计设计

针对如何准确获取位姿信息来实现移动机器人的避障问题,提出一种可用于实时获取移动机器人位姿的单目视觉里程计算法。该算法利用单目摄像机获取连续帧间图像路面SURF（Speeded Up Robust Features）特征点;并结合极线几何约束来解决路面特征点匹配较难的问题,通过计算平面单应性矩阵获取移动机器人的位姿变化。实验结果表明该算法具有较高的精度和实时性。     

煤矿救援机器人环境目标图像识别

针对标准尺度不变特征变换(SIFT)算法存在搜索视觉图像中关键点出现计算冗余和目标识别实时性差的问题,提出了一种改进的SIFT算法,并将其应用到煤矿救援机器人的环境信息感知和目标识别匹配中。该方法以马氏距离代替标准SIFT算法中的欧氏距离,简化了特征点提取,避免了特征点的误匹配。现场试验结果表明,改进后的SIFT算法提高了煤矿救援机器人对煤矿井下环境目标识别的实时性和目标匹配的准确性,为煤矿救援自主移动机器人实现避障、行走做好了视觉前提。     

基于单目视觉的移动机器人全局定位

提出在基于单目视觉创建的环境地图中实现移动机器人全局定位．基于KD树的最近邻搜索实现特征匹配．应用尺度不变特征变换(SIFT)方法提取特征,并用多维向量描述,保证了对图像光强变化、尺度缩放、三维视角和噪声具有不变性．提出了一种基于RANSAC的鲁棒定位方法．在实际室内环境Pioneer3机器人上进行的实验表明本文提出方法高效、可靠．     

基于ROS的移动机器人视觉跟随系统设计

视觉跟随是机器人领域中一个比较重要的部分,可以应用在仓储搬运、安防、军事等多种领域。由于传统算法存在当背景比较复杂的情况下无法有效跟踪目标、对跟踪目标和外部环境的分辨率要求高所以只能进行辅助跟踪、计算量大无法满足实时性要求等问题。本文采用KCF算法设计,设计了基于ROS的移动机器人视觉跟随系统,利用循环矩阵在傅里叶空间可对角化的性质,从而使得矩阵运算被转化成元素的点乘,减少了计算量从而提高了运算速度,满足了算法的实时性要求。经过实验和数据分析,本移动机器人可以实时有效的跟随指定目标实现视觉跟随功能。     

基于动态模板匹配的移动机器人目标识别

将视觉显著性与基于动态模板匹配的目标识别方法相结合,提出了一种适用于未知环境下的移动机器人目标识别方法.具体而言,首先设计了基于分布式控制的移动机器人视觉系统,提高了视频处理效率;之后利用基于背景先验的显著性检测方法对图像进行预处理,排除了相对次要的背景区域;最后对处理后的图像进行动态模板匹配,提高了目标识别的准确率.实验结果表明,该方法能够满足移动机器人在目标识别过程中对图像处理的实时性和准确性的要求,具有良好的有效性.     

基于场景识别的移动机器人定位方法研究

提出了一种基于场景识别的移动机器人定位方法．对CCD采集的工作环境的系列场景图像,用多通道Gabor 滤波器提取场景图像的全局纹理特征,然后通过SVM分类器来识别场景图像,实现机器人的逻辑定位．在移动机器人CASIA-I 上对该算法进行了实验．实验结果表明,该定位方法可达到91.11%的定位准确率,对光照、对比度等因素有较强的鲁棒性,并且满足机器人实时定位的要求．     

基于全向视觉的移动机器人实时全局地图构建

实时全局地图构建是实现移动机器人智能化的关键;研究了一种基于全向视觉的移动机器人全局地图的实时构建方法.首先介绍了全向视觉的体系结构,然后对图像处理软件的相关模块,包括基于颜色的阈值分割、区域连通、特征提取和目标识别等进行了说明,最后通过坐标的转换实现全局地图的构建;实验结果表明,由于充分利用了全向视觉的特性,构建的全局地图准确性高、实时性好,完全能够满足移动机器人对环境建模的需要.     

基于改进SIFT算法的双目视觉距离测量

针对视觉传感器距离测量中所使用的图像特征匹配算法精度不高、计算量大、实时性差等问题,提出了一种改进尺度不变特征变换(SIFT)图像特征匹配算法,并应用于双目测距系统当中.改进SIFT算法基于简化尺度构造空间,以曼哈顿距离作为最邻近特征点查询中的相似性度量,提高了算法效率.初次匹配之后与随机采样一致算法(RANSAC)结合,剔除误匹配点;基于精度较高的二次匹配点,提取匹配点像素信息进行距离计算,通过测距试验验证算法的可行性.实验结果表明:提出的方法获取目标距离达到较高精度,满足观测设备要求.     

基于OpenCV的遥操作工程机器人双目视觉定位技术

针对当前遥操作工程机器人双目视觉定位技术匹配精准度低,导致定位误差过大的问题,提出种基于OpenCV改进的遥操作工程机器人双目视觉定位技术。在分析HSV色彩空间后,建立适合工程机器人的颜色特征识别空间体系,通过分析图像特征及运动坐标确定圆形光点,利用提供的靶点目标,创建模板后通过双目视觉获取具有靶点特征的其他图像,将图像代入OpenCV技术函数库中。在OpenCV技术函数库中通过光流法对图像进行函数匹配,应用将目标的背景模型与图像的处理方式分割开来,提取背景与干扰因素的全部信息,利用二值化阈值处理运动目标的形态,实现无干扰图像显示,确保定位结果的准确性。实验结果表明,基于OpenCV的遥操作工程机器人双目视觉定位技术能够有效提高匹配精度,降低定位误差,具有一定的实际应用价值。     

基于全景视觉的移动机器人的运动目标检测

在动态背景下的运动目标检测中,由于目标和背景两者都是各自独立运动的,在提取前景运动目标时需要考虑由移动机器人自身运动引起的背景变化。仿射变换是一种广泛用于估计图像间背景变换的方法。然而,在移动机器人上使用全方位视觉传感器(ODVS)时,由于全方位图像的扭曲变形会 造成图像中背景运动不一致,无法通过单一的仿射变换描述全方位图像上的背景运动。将图像划分为网格窗口,然后对每个窗口分别进行仿射变换,从背景变换补偿帧差中得到运动目标的区域。最后,根据ODVS的成像特性,通过视觉方法解析出运动障碍物的距离和方位信息。实验结果表明,提出的方法能准确检测出移动机器人360°范围内的运动障碍物,并实现运动障碍物的精确定位,有效地提高了移动机器人的实时避障能力。     

结合IMask R-CNN的绳驱机械臂视觉抓取方法研究

绳驱超冗余机械臂具有灵活性强、工作空间大等特点,在航天活动中可替代宇航员进行各种航空作业.以空间飞行器在轨维修为研究背景,模拟其实验环境,设计了一套基于RGB-D的可移动绳驱超冗余机械臂定位抓取系统.首先改进了Mask R-CNN算法,在保证检测精度的同时降低模型尺寸,通过Intel RealSense D435 i采集图像输入到目标检测模型得到目标的类别和位置信息,进一步利用自适应末端位置更新算法递推机械臂的正逆运动学模型,并结合轨迹规划完成目标的三维空间定位和抓取.实验结果表明,改进后的Mask R-CNN算法能在保证精度的情况下有效地降低模型尺寸,抓取系统的逆运动学求解速度快,具有较好的定位精度,能够有效地完成飞行器抓取的任务.     

Probabilistic relaxation method of matching visual landmarks for controlling the accurate positioning of mobile robots

The navigation problem of controlling the accurate positioning of a mobile robot (MR) with a computer vision system under conditions of uncertainty of information about its position is considered. Visual servo control is used, in which the error signal is calculated as the difference in the coordinates of natural visual landmarks detected by the computer vision system on the current and reference (received in a target position) images. To compute the error signal, a probabilistic relaxation method of correct matching of the landmarks extracted in the image is proposed. The efficiency of the proposed method has been confirmed by numerical experiments for processing real images.     

一种轴类零件边缘精确定位方法

针对目前的边缘检测算法存在定位精度低、处理速度慢、抗噪性能差等缺陷,提出了一种轴类零件尺寸检测的图像边缘高精度定位方法。该方法采用改进的自适应中值滤波算法、改进的Kirsch算子和在图像边缘灰度梯度方向上进行二次函数逼近高斯曲线拟合方法,实现了图像边缘亚像素高精度定位,提高了尺寸检测精度。通过对气门尺寸的计算机视觉检测实际应用,证明提出的算法精确且稳定,满足高精度视觉检测要求。     

Optimal Representative Blocks for the Efficient Tracking of a Moving Object

Optimal representative blocks are proposed for an efficient tracking of a moving object and it is verified experimentally by using a mobile robot with a pan‐tilt camera. The key idea comes from the fact that when the image size of a moving object is shrunk in an image frame according to the distance between the camera of mobile robot and the moving object, the tracking performance of a moving object can be improved by shrinking the size of representative blocks according to the object image size. Motion estimation using edge detection (ED) and block‐matching algorithm (BMA) are often used in the case of moving object tracking by vision sensors. However, these methods often miss the real‐time vision data since these schemes suffer from the heavy computational load. To overcome this problem and to improve the tracking performance, the optimal representative block that can reduce a lot of data to be computed is defined and optimized by changing the size of the representative block according to the size of object in the image frame. The proposed algorithm is verified experimentally by using a mobile robot with a two degree‐of‐freedom active camera. © 2004 Wiley Periodicals, Inc.     

基于EKF的全景视觉机器人SLAM算法

研究全景视觉机器人同时定位和地图创建（SLAM）问题。针对普通视觉视野狭窄, 对路标的连续跟踪和定位能力差的问题, 提出了一种基于改进的扩展卡尔曼滤波（EKF）算法的全景视觉机器人SLAM方法, 用全景视觉得到机器人周围的环境信息, 然后从这些信息中提取出环境特征, 定位出路标位置, 进而通过EKF算法同步更新机器人位姿和地图库。仿真实验和实体机器人实验结果验证了该算法的准确性和有效性, 且全景视觉比普通视觉定位精度更高。     

基于视觉的高压带电清扫机器人瓷瓶自动定位伺服系统

介绍了高压带电清扫机器人的自动化视觉瓷瓶检测定位子系统.根据全局搜索与区域细分检验相结合的原理,设计了一套新的吸取了投影变换、阈值迭代、哈夫变换等优点,适用于高压带电清扫的混合算法,大大地提高了系统速度和可靠性,成功地分离出了瓷瓶图像,实现了全自动瓷瓶精确对中定位伺服.     

机器视觉复杂平面边缘角点的高精度定位方法

基于机器视觉的二维复杂平面尺寸测量中,边缘角点包含丰富的图像目标特征信息,其检测精度对后续图像分析及参数计算精度有着至关重要的影响。本文提出了一种边缘轮廓角点的高精度定位方法,该方法先利用角点处的曲率变化及相邻两角点线段与x轴正向的夹角变化,初步确定角点的位置坐标,然后利用优化方法去除伪角点,以实现对真实角点的高精度定位。研究表明,该方法便捷、高效,在服装衣片的样片边缘测量中取得了理想的结果。