基于立体视觉六自由度大载荷实验平台的位姿检测

提出利用双目视觉系统检测六自由度大载荷实验平台的位姿。首先,采用时空联合的分割算法提取运动目标并由运动目标上不共线三点描述当前时刻运动平台的位姿;然后,根据运动平台负载大、惯性大的特点,对相邻时刻的位姿变化加入补偿,以此估计平台下一时刻的位姿。实验结果表明,该算法在较小的允许误差范围内能够较好地跟踪运动平台,准确地估计下一时刻的位姿。     

基于一阶径向畸变算法的双目摄像机多位姿标定方法

双目立体视觉中在对物体进行三维测量或精准定位时,需要对摄像机进行标定以获得其内外参数。研究径向畸变摄像机模型,构造了基于一阶径向畸变（RAC）算法的双目摄像机内外参数线性求解公式。考虑侧倾角、旋转角、俯仰角以及透镜的主要畸变因素,修正了传统RAC标定法中只考虑径向畸变、部分参数需要先验值的缺陷。利用标定所得内、外参数进行了多位姿双目摄像机三维重构实验。实验结果表明,该标定方法重投影误差分布在[-0.3,0.3],动态识别结果与实际运行轨迹重合率为96%,对降低双目立体视觉三维测量误差率有积极性影响。     

仿生眼运动视觉与立体视觉3维感知

为使机器人同时具备双目立体视觉和单目运动视觉的仿人化环境感知能力,克服双目视场狭窄、单目深度感知精度低的缺陷,本文基于人眼结构特点,设计了一个具有4个旋转自由度的双目仿生眼平台,并分别基于视觉对准策略和手眼标定技术实现了该平台的初始定位和参数标定.给出了基于外部参数动态变化的双目立体感知方法和单目运动立体感知方法,前者通过两架摄像机实时获取的图像信息以及摄像机相对位姿信息进行3维感知,后者综合利用单个摄像机在多个相邻时刻获取的多个图像及其对应姿态进行3维感知.实验结果中的双目视觉相对感知精度为0.38%,单目运动视觉相对感知精度为0.82%.本文方法不但能够有效拓宽传统双目视觉的感知视野,而且能够保证双目感知和单目运动感知的准确性.     

基于双目视觉的运动目标跟踪与测量

在研究融合运动目标位置预测的Mean Shift跟踪算法和双目立体视觉中的空间点定位算法的基础上,基于双目视觉设计了双目立体视觉运动目标跟踪和测量系统,并在所进行的跟踪与测量实验中,提取了运动目标质心的三维坐标序列,实现了对目标深度和速度的测量。     

便携式车轮定位参数视觉检测系统研究

将双目视觉测量技术应用到汽车四轮定位中,采用两个摄像机的立体视觉方法,采集目标板图像并提取目标板上特征点,并根据几何模型计算特征点的空间位置,求得目标板的空闯位姿,通过分析车轮运动模型建立车轮参数模型,进而得到需要的角度;完成了亚像素级角点提取并正确匹配,标定了两个摄像机的内外参数与视觉系统参数,得到了目标板的空间位姿,通过实验的方法,验证了方案的可行性,分析了误差来源,同时初步搭建了WINCE嵌入式实验平台进行嵌入式算法研究.     

目标位姿测量中的三维视觉方法

要测量出一组特征点分别在两个空间坐标系下的坐标，就可以求解两个空间目标间的位姿关系，实现上述目标位姿测量方法的前提条件是要保证该组特征点在不同坐标系下，其位置关系相同，但计算误差的存在却破坏了这种固定的位置关系，为此，提出了两种基于模型的三维视觉方法－基于模型的单目视觉和基于模型的双目视觉，前者从视觉计算的物理意义入手，通过简单的约束迭代求解实现模型约束，后者则将简单的约束最小二乘法和基于模型的单目视觉方法融合在一起来实现模型约束，引入模型约束后，单目视觉方法可以达到很高的测量精度，而基于模型的双目视觉较传统的无模型立体视觉方法位移精度提高有限，但姿态精度提高很多。     

机器人捕捉运动目标的动力学视觉伺服方法

提出一种机器人捕捉运动目标的动力学视觉伺服方法。基于位置阻抗控制器,通过双目立体视觉检测并跟踪运动目标的位置,结合CMAC网络,采用以视觉阻抗的二次型为训练目标的学习型视觉阻抗控制器,用于克服控制器对系统结构参数变化适应性差的缺点,并对阻抗参数进行优化。实验结果表明,该视觉伺服方法在机器人捕捉运动目标时具有良好的动力学特性和轨迹控制效果。     

基于双目视觉导航的仿生机器人鲁棒控制算法

仿生机器人在定姿过程中受到空间扰动因素的影响容易产生控制误差,需要对机器人进行精确标定,提高仿生机器人的定位控制精度,因此提出一种基于双目视觉导航的仿生机器人鲁棒控制算法。利用光学CCD双目视觉动态跟踪系统进行仿生机器人的末端位姿参量测量,建立被控对象的运动学模型;以机器人的转动关节的6自由度参量为控制约束参量,建立机器人的分层子维空间运动规划模型;采用双目视觉跟踪方法实现仿生机器人的位姿自适应修正,实现鲁棒性控制。仿真结果表明,采用该方法进行仿生机器人控制的姿态定位时对机器人末端位姿参量的拟合误差较低,动态跟踪性能较好。     

基于双目视觉的伺服控制半物理仿真系统设计

在不具备真实目标条件下,为了验证捕获系统捕获目标卫星过程中基于双目视觉的伺服控制技术,采用三维图形库OpenGL开发了目标模拟器,研究了针对三角形帆板支架的视觉测量技术,规划了捕获系统的运动轨迹,直观演示了视觉伺服控制过程,设计了一套视觉伺服控制半物理仿真系统;仿真结果表明,目标模拟器能够生成仿真所需要的投影目标,双目视觉系统能够对投影目标进行精确的位姿测量,视景演示系统能够对视觉伺服的结果进行直观显示,仿真平台能够验证双目视觉伺服控制技术。     

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。     

基于空间透视不变量的摄象机标定方法

本文给出了一种以空间不变量的数据来计算摄象机外部参数的方法．空间透视不变量是指在几何变换中如投影或改变观察点时保持不变的形状描述．由于它可以得到一个相对于外界来讲独立的物体景物的特征描述，故可以很广泛的应用到计算机视觉等方面．摄象机标定是确定摄象机摄取的２Ｄ图象信息及其３Ｄ实际景物的信息之间的变换关系，它包括内部参数和外部参数两个部分．内部参数表征的是摄象机的内部特征和光学特征参数，包括图象中心（Ｃｘ，Ｃｙ）坐标、图象尺度因子Ｓｘ、有效的焦距长度ｆ和透镜的畸变失真系数Ｋ；外部参数表示的是摄象机的位置和方向在世界坐标中的坐标参数，它包括平移矩阵Ｔ和旋转矩阵Ｒ３×３，一般情况下可以写成一个扩展矩阵［ＲＴ］３×４．本文基于空间透视不变量的计算数据，给出了一种标定摄象机外部参数的方法，实验结果表明该方法具有很强的鲁棒性．     

基于立体视觉的目标姿态测量技术

基于动态场景分析的计算机视觉系统尤其是对运动目标的运动参数测量已成为计算机视觉研究的热点;建立了基于双目立体视觉的目标姿态测量系统,使用两个摄像机在不同视角对同一目标进行拍摄,采用DLT方法对摄像机标定;对拍摄到的图像进行去噪、滤波,通过立体图像匹配得到特征点在两幅图像中的同名点,姿态参数求解结合DLT算法和立体图像匹配算法,实现了对目标姿态参数的测量,得到了目标的三维姿态信息;实验结果表明,该测量系统结构简单,计算量小,具有较高的测量精度.     

一种基于立体视觉的运动目标检测算法

在目标检测中采用立体视觉方法。首先对立体图像对进行匹配求取场景的视差图,再运用基于视差的背景差分法获得含有运动目标的前景区域,最后根据前景区域的视差和位置分布准确定位各运动目标。立体视觉方法有效解决了单目视觉检测方法中的一些难点问题,可以克服光线的变化和阴影干扰对目标检测带来的影响,在多个目标发生部分遮挡时仍能正确区分各运动目标。     

Range identification for nonlinear parameterizable paracatadioptric systems

In this paper, a new range identification technique for a calibrated paracatadioptric system mounted on a moving platform is developed to recover the range information and the three-dimensional (3D) Euclidean coordinates of a static object feature. The position of the moving platform is assumed to be measurable. To identify the unknown range, first, a function of the projected pixel coordinates is related to the unknown 3D Euclidean coordinates of an object feature. This function is nonlinearly parameterized (i.e., the unknown parameters appear nonlinearly in the parameterized model). An adaptive estimator based on a min-max algorithm is then designed to estimate the unknown 3D Euclidean coordinates of an object feature relative to a fixed reference frame which facilitates the identification of range. A Lyapunov-type stability analysis is used to show that the developed estimator provides an estimation of the unknown parameters within a desired precision. Numerical simulation results are presented to illustrate the effectiveness of the proposed range estimation technique.     

质量矩导弹变质心姿态控制规律研究

针对质量矩导弹变质心控制问题,提出一种基于模糊逻辑的姿态控制规律.首先建立了姿态运动模型;其次设计了滑块位置对应的模糊规则表,并通过分析角加速度和遍历隶属函数的关系,对滑块位置进行协调,同时利用遗传算法对控制参数进行校正;再次,通过分析滑块运动特性得到滑块可行的响应时间选取范围;最后讨论了系统的稳定性,对弹体相关参数进行约束,并对单通道扰动模型进行了分析.仿真结果表明,该控制律能有效实现导弹的姿态调整.     

基于立体视觉的人脸三维空间位置定位方法*

针对基于姿势的自然人机交互接口设计中头部定位问题,提出了一种快速的人脸三维空间位置定位算法。首先采用级联肤色分类器与类Haar特征分类器的人脸检测器对左右路输入的图像进行快速的人脸区域定位;然后利用仿射模型匹配局部收敛性好、速度快的特点实现了左右路图像的人脸区域对齐;最后通过立体视觉原理恢复人脸的三维空间坐标。实验结果证明,提出的人脸三维空间位置定位方法速度快、定位精度较高。     

基于双目立体视觉的机械手精确定位系统

在机械手执行任务的过程中,控制机械手定位到目标位置是一个非常的机械手自动定位系统设计方法,由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐标,然后根据此三维坐标去控制机械手自动运动到目标位置.实验表明该系统能提高排爆机器人机械手的易操作性,大大提高了机械手的性能     

基于立体视觉运动速度检测系统的研究及实现

介绍了一种基于立体视觉的运动速度检测系统的结构框架。系统在采集卡自带的软件开发包的基础上进行二次软件开发,加入了摄像机标定和图像处理分析部分。整个检测系统主要包括图像采集和运动检测两大环节;涵盖摄像机标定、图像获取及预处理、目标分割、3D定位、速度求取5个功能模块,并具有友好的操作界面,方便用户使用。文章重点针对目标分割和定位中所采用的技术方法展开了讨论。该系统可以具体应用在车辆和游乐设施等的运动速度检测上,在设备的安全运行以及交通监管方面有重要意义。     

基于散焦图像的运动物体位移及姿态参数测量

利用散焦图像测距原理,研究了一种运动物体位移和姿态参数测量方法。该方法首先在物体上设置4个特征点,然后根据特征点的散焦图像的模糊程序分别计算出每个特征点的移动距离,再由4个特征点的移动距离最终确定物体的运动位移和姿态参数。实验表明,该方法测量原理简单,计算量小,能满足实时性要求,并具有一定的测量精度。     

基于平面区域跟踪的目标位姿参数自动测量

提出一种从序列图像中自动跟踪测量目标位置和姿态参数的方法。利用单应性原理和上一帧图像中目标位姿参数的测量结果,将目标上的典型平面区域重建为同时含有几何信息和亮度信息的平面区域模板;然后根据投影方程,将该模板在一定的位置姿态参数下进行投影仿真成像,当模板的仿真成像结果与当前帧图像中的该平面区域达到最佳匹配时,认为此时仿真成像的位置姿态参数即为当前帧图像的测量结果。通过对该匹配问题进行最优化建模和求解,实现了序列图像中目标位姿参数的自动测量。实验结果表明,本文方法能够在序列图像中对含有典型平面区域的目标实现较高精度的自动跟踪测量。