室内移动机器人目标定位性准确匹配研究

在室内移动机器人目标定位系统中的扫描匹配技术中,传统的迭代最近点算法存在待配准点云初始位置要求苛刻、难以找到正确对应点对的问题,因此提出一种基于Kinect传感器获取三维环境点云,根据旋转投影统计特征描述子的相似性来查找对应点对并进行扫描匹配的移动机器人目标定位方法。首先通过Kinect传感器获取物体点云图,根据特征提取算法提取点云特征;然后获取两个待匹配点云的旋转投影统计特征描述子,通过比较两个描述子之间特征的相似程度,估算它们之间的对应关系,采用距离差分矩阵算法剔除误匹配点,计算初始匹配参数;最后利用最小二乘法迭代进行ICP配准,获得点云间的最终变换矩阵,实现目标定位。实验结果表明,改进后的算法有效地提高了点云匹配效率和配准精度,得到了较精确的目标定位信息。     

基于激光视觉传感的机器运动目标跟踪研究

复杂背景影响下机器人跟踪运动目标精度提升是目前相关领域研究的重点,因此,研究基于激光视觉传感的机器运动目标跟踪方法.使用激光传感器获取激光数据,利用扫描匹配算法实现运动目标检测,同时定位机器人并构建所处环境的图像;使用单目视觉传感器,通过目标位置估计算法计算出运动目标的角度信息与距离信息,使用Rao-Blackwell...     

一种改进的无线局域网位置指纹定位法

精确、实时的室内定位技术是提供基于位置服务的关键技术之一。针对经典的基于无线局域网指纹定位法由于室内环境复杂多变、无线信号波动而不能实现精确定位的问题,提出了一种改进的指纹定位算法。该改进算法通过优化特征接入点的选取和指纹距离的计算,以及对最近邻的类聚处理,实现了对指纹匹配精确度和位置估计准确性的提高。实验表明,所提出的改进算法相比于经典的位置指纹法具有更高的定位精确度和鲁棒性。     

CCD像元尺寸对傅里叶变换法相位测量精度的影响

针对随机抽样一致性算法(RANSAC)计算量大、耗时长、匹配点选取不当会影响变换矩阵精度、阈值的鲁棒性较差, 以及不能完全去除误匹配等不足, 提出了一种基于SIFT特征和误匹配逐次去除的图像拼接算法。该算法首先提取图像的SIFT特征, 并利用近似的最近邻搜索算法(BBF)进行特征初始匹配, 然后利用一种误匹配逐次去除的迭代算法正确地估计图像间的变换矩阵。在这种误匹配逐次去除的迭代算法中, 采用预检测模型的方法, 减少了迭代运算的数据量, 提高了拼接速度; 采用匹配点按块随机选取的方法保证了变换矩阵的稳定性和精确度; 通过逐次筛选去除误匹配, 且在筛选过程中采用自适应阈值, 完全去除了误匹配。实验结果表明, 该算法在保证较高精度和鲁棒性的情况下, 缩短了拼接时间, 提高了拼接效率。     

基于SIFT特征和误匹配逐次去除的图像拼接

针对随机抽样一致性算法(RANSAC)计算量大、耗时长、匹配点选取不当会影响变换矩阵精度、阈值的鲁棒性较差,以及不能完全去除误匹配等不足,提出了一种基于SIFT特征和误匹配逐次去除的图像拼接算法.该算法首先提取图像的SIFT特征,并利用近似的最近邻搜索算法(BBF)进行特征初始匹配,然后利用一种误匹配逐次去除的迭代算法正确地估计图像间的变换矩阵.在这种误匹配逐次去除的迭代算法中,采用预检测模型的方法,减少了迭代运算的数据量,提高了拼接速度;采用匹配点按块随机选取的方法保证了变换矩阵的稳定性和精确度;通过逐次筛选去除误匹配,且在筛选过程中采用自适应阈值,完全去除了误匹配.实验结果表明,该算法在保证较高精度和鲁棒性的情况下,缩短了拼接时间,提高了拼接效率.     

基于张量分解的双基地MIMO 雷达目标数估计

针对双基地多输入多输出(MIMO)雷达目标数估计问题,提出一种基于三阶张量分解的目标数估计算法。该算法首先将匹配滤波输出转化为三阶张量;然后,从张量的三个维度分别计算特征值,并通过迭代方法估计全局特征值;最后,利用全局特征值估计目标数。与传统基于矩阵分解算法相比,该算法充分利用了回波数据的多维结构特征,可有效改善特征值的估计精度,从而提高目标数的正确估计概率。仿真结果证明了所提算法的有效性和优越性。     

基于深度相机的机器人室内定位技术研究

机器人在室内运动时,需要创建环境地图并估计位姿,以实现自主定位和导航。针对机器人的同时定位与地图创建(SLAM)问题,采用动态贝叶斯网络描述SLAM状态转移过程。通过不断迭代更新机器人的位置估计和修正估计值,完成机器人的室内定位。基于深度相机采集的RGB图像信息,进行相邻帧图像的特征提取与匹配,估算机器人当前位姿。然后使用迭代最近点算法优化初始位姿。以初始位姿为节点,相邻帧的约束关系为边创建节点图。进一步采用Hogman算法对整个节点图进行动态优化,得到全局一致的室内地图。最后根据优化后的节点图,多帧数据叠加就可得到三维地图。实验采用华硕Xtion Pro Live深度相机,实验室地点为目标,成功创建了环境的三维地图,验证了方法的有效性和可行性。     

基于几何代数的SVS-NLMS点云配准算法

针对欧氏空间点云配准方法匹配精度低、计算成本大、收敛速度慢等问题,利用几何代数对于高维空间的表达能力,提出一种基于几何代数的点云配准算法。首先,将点云数据转化为几何代数形式,基于几何代数的rotor转子,给出了几何代数空间点云配准的代价函数。其次,结合归一化最小均方算法,将求解rotor转子模拟为信号滤波问题,在几何代数空间基于最速下降法构建rotor转子迭代公式,使每次迭代计算仅使用一对匹配点对而不是全部点对。迭代计算得到的转子可用于任意维度的旋转估计问题,从而将三维点云逐步旋转配准。最后,为进一步解决收敛速度与稳态误差之间的冲突,利用Sigmoid函数给出了一种变步长的rotor转子迭代公式,在加快收敛速度的同时降低稳态误差。采用模型数据集与公共数据集验证所提算法的配准性能,与经典迭代最近点算法相比,模型数据集的配准精度由10?2提升至10?8数量级,公共数据集的配准精度提升35%,所提算法收敛速度更快,配准精度更高,且具有较低的稳态误差。     

蒙特卡罗估计改进Hausdorff距离的景象匹配方法

针对可见光与红外图像差异较大导致的匹配困难的实际问题,提出了一种基于蒙特卡罗估计改进Hausdorff距离（MCM-HD）的景象匹配方法。该方法在MCHD的基础上,使用蒙特卡罗方法来估计改进的Hausdorff距离（M-HD）,并定义了MCM-HD,即采用随机抽样的特征点子集来计算M-HD,从而有效地减少了计算量。为了提高匹配精度,采用分层MCM-HD与Nprod相结合的方法,在求出距离最小k个点之后采用Nprod相似性度量得出最终匹配位置。与MCHD算法相比,该算法有效提高了匹配精度,同时缩短了匹配时间。     

基于激光测距扫描的室内定位方法研究

在未知室内环境下,基于迭代最近点(ICP)匹配的同步建图与定位(SLAM)算法较为复杂,运算量较大,在微小型飞行器ARM嵌入式控制系统上实现难以保证实时性。本文提出了一种基于激光测距扫描的室内飞行定位方法,用室内环境的特征点替代激光扫描数据进行ICP匹配,减少了匹配时间,提高了SLAM算法的快速性。在环境特征点提取过程中,提出了一种真实特征点筛选机制,减少因虚假特征点导致的匹配误差,保证了匹配精度。设计搭建了试验平台,试验结果表明,本文提出的方法能够满足微小型飞行器室内飞行定位快速性和准确性的要求。     

分数阶傅里叶变换在水下多目标方位估计中的应用研究

线性调频（Linear Frequency Modulation,LFM）信号作为一种具有大时宽带宽积的信号被广泛应用于主动声纳中以进行水下目标方位估计。分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FRFT）技术对LFM信号分析具有独特的优势,本文通过对FRFT的理论研究,分析其应用于水下多目标方位估计领域的可行性。对于FRFT最优阶次搜索中存在的误差影响,本文研究范数约束Capon波束形成技术（Norm Constrained Capon Beamforming,NCCB）,利用NCCB算法提高FRFT预处理后的目标方位估计的稳健性。最后,本文将分数阶预处理与稳健波束形成算法结合,通过计算机仿真验证了基于FRFT预处理的NCCB算法在低信噪比环境下仍然可以实现水下多目标方位的稳健估计。      

双维度交叉特征点协同匹配的点云拼接算法

为提高结构光三维重构系统的点云匹配速度及精度,提出二维视图及三维点云交叉特征点协同匹配的方法.首先,通过投影变换及维度映射关系实现待拼接投影图像的归一化,经预处理后提取端点及分叉点作为关键点,对同类点进行三角划分及相似匹配得到初始点集,并将其映射至三维空间.其次,利用kd-tree搜索得到双邻域质心,根据三点构成的三角...     

一种甲乙类水声功率放大器设计

水声功率放大器是声呐发射机的重要组成部分,用来提高输出功率,驱动换能器向水中辐射足够能量的声信号.水声功放与换能器之间的阻抗匹配包括变阻匹配和调谐匹配两方面,通过阻抗匹配可以将换能器的阻值调整到一个适当的值,使得功放输出的电压和电流利用系数最高.设计了一部甲乙类水声功率放大器,并与某型换能器完成了匹配,最大功率可达170 W.     

水下电视图像预处理方法研究

分析了水下图像特性,对比了迭代阈值法、减去固定背景法、减去当前背景法、数学形态学方法4种常用方法的预处理结果,指出了它们的不足,并提出了基于小波边缘检测的水下图像预处理算法.实际应用表明,新算法处理效果很好,能够满足水下智能监控系统的要求.     

The efficient algorithms for achieving Euclidean distance transformation

Euclidean distance transformation (EDT) is used to convert a digital binary image consisting of object (foreground) and nonobject (background) pixels into another image where each pixel has a value of the minimum Euclidean distance from nonobject pixels. In this paper, the improved iterative erosion algorithm is proposed to avoid the redundant calculations in the iterative erosion algorithm. Furthermore, to avoid the iterative operations, the two-scan-based algorithm by a deriving approach is developed for achieving EDT correctly and efficiently in a constant time. Besides, we discover when obstacles appear in the image, many algorithms cannot achieve the correct EDT except our two-scan-based algorithm. Moreover, the two-scan-based algorithm does not require the additional cost of preprocessing or relative-coordinates recording.     

Enhancement of underwater acoustic signal based on denoising automatic-encoder

Aiming at the difficulty of feature extraction of echo signal in active sonar,a self-encoder algorithm based on the combination of denoising self-encoder and convolution denoising self-encoder was proposed.Firstly,the preprocessing of noisy signal was carried out by using the advantage of denoising self-encoder in signal as a whole,and then the local feature of signal was optimized by combining convolutional denoising self-encoder to denoise the signal locally,so as to enhance the signal.The time domain waveform of the received signal is used as the feature input by the algorithm,and retains the signal’s amplitude and phase characteristics.The experimental results show that the algorithm not only effectively reduces the noise component in the signal,but also achieves better recovery effect in both time and frequency domains.     

基于特征匹配的水下目标检测与识别

针对水下特殊环境的目标检测与识别,提出一种基于霍夫变换与几何特征相结合的特征匹配算法。通过对Canny边缘检测和迭代阈值分割的有机融合,实现了对图像的后处理式联合分割,有效地减小了光照不均等噪声干扰对目标提取的影响。通过霍夫变换直线匹配和几何特征匹配算法对规则的几何目标进行识别,具有较好的抗旋转和抗缩放性能。实验结果表明了该算法的准确性和稳定性。     

多普勒耦合下的TOA多目标跟踪

在一些发射窄带信号的声呐系统中,由于多普勒维度的分辨率较低,因此该类系统无法提供性能较好的多普勒信息。而在此情况下可以获得精度较高的信号到达时间(Time of Arrival, TOA)估计。此外,在某些多普勒容错信号如线性调频信号中,往往会出现距离 多普勒耦合(Range Doppler Coupling, RDC TOA)现象。本文将距离 多普勒耦合现象建模至目标量测模型中,并且利用迭代的多目标多伯努利(Multi object Multi Bernoulli, MeMBer)滤波器完成多站被动声呐系统基于TOA量测的目标跟踪。仿真结果证明了本文所提出算法的性能。      

主动声纳的混沌波形设计和解调方法

该文为解决主动声纳隐蔽性差的问题,提出了一种新的波形设计方法:将特定编码调制到混沌信号中,作为主动声纳的发射信号。文中全面考虑了水声信道滤波和加性噪声对回波的影响,采用自适应滤波器解调回波,通过识别编码检测回波信号。提出了改进的相平面Lyapunov自适应滤波器作为解调算法。仿真结果表明:该解调算法在加性白噪声和滤波情况均有较好的解调效果,并能满足实时性的要求。与现有的主动声纳发射信号相比,提高了主动声纳的隐蔽性。