Numerical method for estimation of kinematical parameters for articulated rovers on loose rough terrain

Based on the study of passive articulated rover,a complete suspension kinematics model from wheel to inertial reference frame is presented,which uses D-H method of manipulator and presentation with Euler angle of pitch,roll and yaw.An improved contact model is adopted aimed at the loose and rough lunar terrain.Using this kinematics model and numerical continuous and discrete Newton’s method with iterative factor,the numerical method for estimation of kinematical parameters of articulated rovers on loose and rough terrain is constructed.To demonstrate this numerical method,an example of two torsion bar rocker-bogie lunar rover with eight wheels is presented.Simulation results show that the numerical method for estimation of kinematical parameters of articulated rovers based on improved contact model can improve the precision of kinematical estimation on loose and rough terrain and decrease errors caused by contact models established based on general hypothesis.     

运动物体参数估计与跟踪的线对应新算法

在分析刚体平面运动前后对应直线参数关系的基础上,提出了用直线对应原理估计物体运动参数的新算法. 线对应法可以同时估计物体的平移和旋转参数,这一点是传统的点对应和其他方法难以实现的. 推导出对运动物体自动跟踪的迭代公式,在跟踪过程中用齐次坐标实现了坐标系转换和运动合成的一体化. 仿真实验证明,在大噪声环境下这一算法仍然可以获得相当精确的运动参数.     

一种基于运动矢量时域递归的运动估计算法

提出一种运动矢量时域递归的运动估计算法,减少运动估计的计算量;并提出一种改进的VOD匹配函数即IVOD匹配函数,能在光照强度变化场景下准确匹配.该算法用于帧频提升系统,实验结果表明:运动矢量时域递归的运动估计算法,能保证内插帧具有较高的主客观质量,IVOD匹配函数能克服光照强度变化带来的影响找到最佳匹配块.     

运动估计中的一种前处理算法

为降低视频编码中运动估计的算法复杂度,提出一种针对运动估计的前处理算法.该算法首先通过前两帧来对当前帧的矢量分布进行预测,并对大概率的运动矢量进行优先估计,使得一部分宏块的运动估计工作在前处理过程中完成,并且这些宏块的运动矢量需要的搜索点数仅为一次,因而该算法显著地提高运动估计的效率.理论分析结果表明,算法针对视频序列中的运动矢量中心偏置分布特性非常有效.把该算法分别应用于三步搜索(TSS)以及菱形搜索(DS)等算法中的实验结果表明,本算法在保持与以上算法相当的绝对误差的条件下能够大幅度降低平均搜索点数,使得运动估计的计算复杂度有了显著的降低,从而进一步降低整个视频编码的计算复杂度.     

水下高速运动体的抗弯稳定可靠性分析

为了分析水下高速运动弹性体的抗弯稳定可靠性问题,建立了一个简化的力学模型.基于小挠度下杆所承受载荷的微分方程,确定了水下高速运动弹性体的弯曲失稳临界载荷,在此基础上进行了结构的可靠性分析,得到了结构的可靠性指标和失效概率.通过算例表明,结构的失效概率对圆锥杆的后端与前端圆盘直径比的依赖性很大.该分析具有一定的工程应用意义.     

计及形变的滚塑船艇非线性横摇运动建模

以渔家乐滚塑休闲船为研究对象,结合船艇的典型尺度、载荷、风浪、航行区域的典型海况、回复力矩和阻尼力矩的非线性特征,并考虑船艇体的弹性形变、随机风速和波浪等非线性因素,根据力矩平衡原理,建立了零航速下滚塑船艇横摇的单自由度非线性运动方程,为控制或抑制船舶的横摇奠定了基础.仿真发现,当计及船体形变时横摇频率加快,船艇发生颤抖,角速度和角加速度均增大,船艇稳性和舒适感变差,而且不规则的风和浪对船艇横摇影响更大.本文的分析和计算思路同样可以应用于其他船舶.     

基于小波变换的数据运动捕获在虚拟人运动建模中的应用

对运动数据进行编辑处理，是生成新的复杂动画和提高运动数据重用性的关键技术。本文提出了一种将小波变换引入运动编辑的方法，对信号进行多分辨率分析，实现了多种算法，从而可以较好地保持运动的真实性。     

对象动态模型和对象视图及其应用

在产品建模中,为解决应用面向对象技术必须首先建立和设计与对象相关的许多对象类,然后再构造对象实例这一问题,提出了对象动态模型和对象视图的概念。建立了对象类、对象动态模型和对象视图三者之间的关系。拓展了传统对象定义的内涵,强化了对象的表达能力。并以企业产品资源和产品对象模型为例,定义了企业产品资源面向对象模型。结合产品对象,定义了产品对象动态模型和对象视图,并通过这个实例验证了对象定义拓展的必要性和意义。     

由LeNet-5从单张着装图像重建三维人体

提出基于LeNet-5的从单张着装图像恢复人体三维形状的方法,建立着装人体正面轮廓和人体形状空间之间的映射模型,实现了高效、精确的三维人体建模,可以应用于对人体表面形状精度要求较高的场合,如虚拟试衣. 基于PGA在流型空间上对公开的三维人体数据集进行数据扩增,给虚拟人体进行着装,构建着装人体数据库. 从着装人体正面投影图像中提取信息,以人体形状参数及正、侧面轮廓信息为约束,基于LeNet-5完成三维人体重建. 实验证明,对于身穿不同款式服装的人,采用的模型通常都能从单张着装图像中重建得到较高精度的三维人体模型.     

基于运动矢量差中心偏离特性的运动估计算法

在运动矢量中心偏离特性的基础上,研究了运动矢量差中心偏离特性,利用这种特性,提出了一种基于运动矢量差中心偏离特性的运动估计新方法.提高了对运动矢量起始点的预测精确度,扩充了静止宏块的概念.根据运动块的运动剧烈程度,自适应地采取方向自适应线性矩形小菱形搜索法和线性大菱形小菱形搜索法.实验结果表明,这是一种快速、高效的运动估计方法.     

堆叠散乱目标的6D位姿估计和无序分拣

针对目标散乱堆叠场景下的机器人分拣问题,建立一种从目标筛选、识别到6D位姿估计的无序分拣系统。利用局部凸性连接方法将Kinect V2相机采集的堆叠散乱目标点云数据分割成单独的点云子集,定义抓取分数从中筛选出最上层未被遮挡的目标作为待抓取目标,保证机器人分拣目标时能从上至下进行抓取;针对不同种类目标的分拣需求,基于匹配相似度函数对三维目标进行识别并定位抓取点;融合截断最小二乘-半定松弛算法和最近点迭代算法,建立目标6D位姿估计模型,保证目标点云和模型点云重合率低情况下的精确配准。在自采数据上进行目标6D位姿估计实验以及机器人无序分拣实验,结果表明：提出的6D位姿估计方法相较于流行的几种方法,可以更快速、精确地获取目标的6D位姿,均方根距离误差<3.3 mm,均方根角度误差<5.6°;视觉处理时间远小于机械臂运动的时间,在实际场景中实现了机器人实时抓取的全过程。     

自由刚体运动在力螺旋运动上的分解

在一般教科书上, 自由刚体的运动通常分解为自由刚体随一点的平动和对该点的定点运动。文中将自由刚体运动分解为三个直角坐标轴上的力螺旋运动, 同时也给出了自由刚体运动在这种力螺旋运动的分解下其速度和加速度的表达式     

面向高速公路抛洒物检测的动态背景建模方法

针对高速公路抛洒物检测中传统的固定背景建模方法容易因开放环境变化产生大量的前景噪声,动态背景建模方法容易因抛洒物的静止特性导致前景对象快速融入背景,提出基于背景分离高斯混合模型（BS-GMM）的动态背景建模方法. 该方法对传统高斯混合模型的背景划分和模型匹配方法进行改进,设计基于像素点的高斯分布背景模型权值的衰减状况进行背景建模和背景更新的方法,既能减少开放环境大量环境噪声的影响,也能对抛洒物快速进入静止状态后的准确检测,在计算性能上能够达到实时检测的效果. 实验结果证明,BS-GMM方法在抛洒物检测过程中产生的噪声数量比其他方法少,且对静止超过20 s的物体能够作为前景目标提取,因此能够有效地应用于高速公路抛洒物的准确识别.     

扩展差值函数及其在图像运动估计中的应用

为了改善基于差值函数的运动估计算法采用幅值恒定平动模型时对光照条件变化的图像估计效果,在分析差值函数性能的基础上,定义了扩展差值函数的概念,并证明其零点与平移量之间具有简单线性关系,且该性质与光照度无关。在此基础上提出了Radon变换域中基于扩展差值函数的平移运动估计算法,实验结果表明,该算法对光照变化不敏感,噪声鲁棒性强,计算复杂度低,可扩展性强。     

2自由度铰接车体车辆越障偏移饱和控制

针对2自由度铰接车体车辆直线越障偏移问题,建立车辆越障运动的动力学模型.以后车体绕z轴的角速度、沿y轴速度和前车体相对后车体的横摆角速度作为被控量,建立误差运动学模型,对误差系统进行稳定性和能控性分析.由于净转向力矩有上限,采用反步法设计系统的抗饱和控制器,对运动偏移控制中的液压转向机构输出饱和现象进行抑制.通过计算得到了在偏移控制过程中液压转向执行机构的净输出力矩随时间变化的曲线.结果表明:加入抗饱和控制器后,通过前后车体间的转向液压系统控制前后车体相对角速度,车辆越障运动时的y向偏移误差在5 s后收敛至0,前后车体夹角、后车体进方向的偏角也随时间逐渐收敛至0,车辆沿直线路径行进,证明抗饱和控制算法能有效地消除越障偏移误差.     

基于运动估计和图像匹配的视觉控制算法

针对微操作的作业空间小、路径可估计、位移及定位精度要求高等特点,提出了一种基于运动估计和图像匹配的视觉伺服控制算法,该算法将运动估计引入到视觉伺服中,利用运动估计出末端执行器下一次可能出现的位置,进行小区域的匹配搜索,而不进行整个视频区域的匹配搜索,大大减少了图像匹配时间,提高了实时性和实用性,并增强了鲁棒性。将该算法应用于解决细胞注射微操作过程中的位移以及精密定位等问题,研究了此算法的可行性以及理想运动轨迹的计算和实际运行的轨迹,给出了实现视觉伺服控制算法的数学推导模型及公式。实验结果表明:此算法实现了实时跟踪和识别定位,且鲁棒性好,可应用于大多数的微操作中的移动定位。     

运动估值与补偿技术的研究

论述了三种运动估值技术,并讨论了运动补偿方法解决图象抖动问题,最后列举了该技术的几个典型应用实例。     

基于OpenCV的运动目标检测与跟踪

提出了一种基于OpenCV的视频应用程序的开发方法。将Intel公司开放的OpenCV源代码作为开发的视频应用程序的基础函数库,改写或调用其中的函数,可根据需要用C＋＋语言开发视频应用程序,从而克服了视频应用程序开发周期长、效率低的缺点。给出了部分OpenCV具体的设置方法和过程,并通过利用OpenCV编写的运动目标检测与跟踪的应用程序验证了该方法的有效性和可行性。对图像进行形态学去噪、平滑滤波处理和二值化阈值分割等图像预处理,获得二值化黑白图像。通过轮廓提取和跟踪检测得到车辆和人的外轮廓,进而实现运动目标的跟踪。在VC＋＋6.0环境下,利用OpenCV编程实现了此方法。实验结果表明,该方法可行。     

常值径向推力加速度下航天器轨道运动特性研究

文章研究了航天器在常值连续径向推力加速度作用下的运动特性。首先,基于非开普勒轨道理论,在惯性坐标系中建立了连续推力作用下航天器的动力学模型,经过推导和分析得了出在常值径向推力加速度下轨道动量矩仍保持常值,但其能量发生变化的结论。同时针对初始轨道是椭圆轨道的一般情况,分析了航天器在连续常值径向推力作用下环绕地球运动的条件,推导给出了求解逃逸点临界加速度的方程组。最后,对椭圆初始轨道和圆初始轨道的情况分别进行了分析和求解,并以仿真曲线的形式给出了不同常值加速度下轨道变化特性以及逃逸点临界加速度随轨道参数变化的特性,为机动轨道设计提供了理论参考。     

近轴系统中象的运动状态

本文在已知物的运动状态情况下,首先从物象关系的高斯公式出发,讨论了在主光轴上的象的运动状态,其负借助近轴光学的矩阵方法,讨论了在负光轴上的象的运动状态,由此给出了象的二维运动状态关系。