全自主机器人足球系统的全局地图构建研究

研究和讨论了如何通过多机器人的协作,实现全局地图的构建．在单个机器人通过自身携带的多传感器进行局部地图构建的基础上,研究了前向单目视觉传感器的建模方法,在此观测模型的基础上,用极大似然融合算法对球的位置信息进行融合,而对于多机器人返回的对方机器人位置信息,使用基于密度的空间聚类算法（DBSCAN）进行信息融合,从而实现全局地图构建．实验结果表明,通过多机器人的协作,可以准确地构建出全局地图,弥补了单个机器人自身传感器的有限感知范围,本文研究的方法完全满足全自主机器人足球比赛中动态环境地图构建的需要．     

基于信息势能的鲁棒估计器及其在同时定位与地图构建问题中的应用

提出了一种基于信息势能鲁棒估计器来解决机器人室内的同时定位与地图构建（SLAM）问题．结构化的室内环境可以用线段近似表示．然而动态环境中,测距传感器测得的数据通常湮没在大量的噪声信号中．本文采用“分割与合并”（split—and．merge）方法进行线段的分类,根据信息势能的性能指标衡量每个采样数据对该线段的信息贡献量．按照信息优化理论设计估计器,选择信息量贡献大的样本点作为信息内点提取线段参数,构建局部地图．采用粒子滤波器进行地图及机器人路径的更新．采用递推的方法估计信息势能,降低了对样本点的信息量贡献做估计时的复杂度．仿真和实验结果证明,本文所提出的方法具有较强的鲁棒性,提高了SLAM策略的准确性和实时性．     

基于粒子滤波和点线相合的未知环境地图构建方法

针对粒子滤波处理未知环境地图构建时存在存储空间负荷高、计算量大的问题, 本文使用线段特征描述环境信息, 将点线相合的增量式地图构建方法引入粒子滤波中. 在每个粒子中保存对已构建线段特征地图的假设; 使用点线相合的位姿估计算法将观测信息引入重要性函数, 确定采样空间; 通过观测信息与已构建线段特征地图之间的相合关系更新粒子权重; 最后通过选择性重采样去除因匹配不当和误差积累产生的错误地图. 分析表明, 该算法的复杂度较低. 在真实传感器数据上的实验结果验证了该算法构建室内环境地图的有效性和鲁棒性. 算法所需存储空间和粒子数远小于现有粒子滤波地图构建方法.     

基于不确定信息的移动机器人地图创建研究进展

移动机器人自主的地图创建是机器人研究中一个基础且重要的问题．本文对该领域的最新进 展进行了综述,特别侧重于在完全未知环境中基于不确定信息的地图创建问题．首 先介绍了单机器人的地图创建方法,详细分析了地图表示方法、导航问题、不确定信息的描 述和处理等关键技术;对多机器人协作的地图创建问题也根据最新文献进行了论述．文中指 出了机器人地图创建研究中所面临的主要问题,并探讨了将来的发展方向．     

双目立体视觉栅格地图构建方法

本文基于立体视觉定位技术,提出了基于双目立体视觉的栅格地图构建方法,用以解决目前视觉SLAM技术构建的稀疏特征地图难以直接用于自主导航的问题。本文提出的方法仅以视觉信息作为输入实时完成移动机器人自定位与外界环境栅格地图的构建。首先采用双目立体视觉定位获取机器人运动参数,利用稠密匹配估算空间点云分布,在考虑机器人实际高度的情况下将三维点云投影成二维数据,最后通过二值贝叶斯滤波器在线构建栅格地图。本文所构建的栅格地图包含环境几何信息,可直接应用于机器人路径规划与导航。实验结果验证了本文所以出的定位与地图构建方法的可行性。     

移动机器人同步定位与地图构建过程中的轨迹规划研究

研究了移动机器人同步定位与地图构建(SLAM)过程中的轨迹规划问题．提出了一种新的目标函数，它同时考虑机器人运动对地图覆盖面积、地图不确定性、定位不确定性、导航代价等几个方面的影响．提出了一步最优和多步最优轨迹规划的概念，并分别设计了两种最优标准下的规划算法和近似计算方法．最后，通过对比仿真实验验证了所提出的方法的有效性,并指出了今后的研究方向．     

基于超声波的移动机器人的同时定位和地图构建

为了在移动机器人SLAM过程中得到更精确的定位和二维地图构建,对一种利用超声波传感器信息进行栅格地图创建的方法提出了改进;该方法利用Bayes法则对信息进行融合,利用粒子滤波和航位推算相结合的方法对机器人进行精确定位和创建地图,然后利用移动的栅格法进行地图的全局更新,提出了一种地图的校验方法;通过实验,在粒子数为200的情况下分别得到了算法改进前和改进后的地图构建结果,通过比较,证明了使用该算法进行移动机器人定位和地图构建更加精确。     

基于局部子地图方法的多机器人主动同时定位与地图创建

研究了多机器人在未知环境下以主动的方式协作完成同时定位与地图创建（SLAM）的问题．引入局部子地图方法,由每个机器人建立自身周围局部区域的子地图,使多个机器人之间的地图创建相互独立,从而对全局环境的SLAM问题进行分解．而每个机器人在建立局部子地图时将主动SLAM问题转化为多目标优化问题;机器人选取最优的控制输入,使定位与地图创建的准确性、信息增益以及多机器人之间的协调关系得到综合优化．最后,通过扩展的卡尔曼滤波器（EKF）对子地图进行融合得到全局地图．仿真结果验证了该方法的有效性．     

未知环境下移动机器人地图构建仿真研究

未知环境的地图构建是移动机器人研究领域的一个研究热点.为了研究在未知环境下移动机器人地图构建,基于微软机器人开发工作室(MRDS),对虚拟环境中移动机器人进行了仿真建模,通过激光测距仪获取未知环境信息,应用迭代最近点(ICP)算法处理未知环境信息实现了移动机器人对未知环境地图构建.对移动机器人地图构建仿真实验结果表明,文中的方法能够有效地实现未知环境地图构建,可为移动机器人运动提供导向作用,具有一定的理论和现实意义.     

室内自主移动机器人定位方法研究综述

定位是确定机器人在其作业环境中所处位置的过程．应用传感器感知信息实现可靠的定位是自主移动机器人最基本、也是最重要的一项功能之一．本文对室内自主移动机器人的定位技术进行了综述，提出了一种通用的控制结构，对其中与定位相关的地图结构、位姿估计方法进行了详细介绍，指出了地图构造、全局定位、数据关联、同步定位与地图构造、信息融合及协同定位所应用的方法及存在的问题．     

Enhanced maximum likelihood grid map with reprocessing incorrect sonar measurements

In this paper, we address the problem of building a grid map as accurately as possible using inexpensive and error-prone sonar sensors. In this research area, incorrect sonar measurements, which fail to detect the nearest obstacle in their beamwidth, generally have been dealt with in the same manner as correct measurements or have been excluded from the mapping. In the former case, the map quality may be severely degraded. In the latter case, the resulting map may have insufficient information after the incorrect measurements are removed because only correct measurements are frequently insufficient to cover the whole environment. We propose an efficient grid-mapping approach that incorporates incorrect measurements in a specialized manner to build a better map; we call this the enhanced maximum likelihood (eML) approach. The eML approach fuses the correct and incorrect measurements into a map based on sub-maps generated from each set of measurements. We also propose the maximal sound pressure (mSP) method to detect incorrect sonar readings using the sound pressure of the waves from sonar sensors. In several indoor experiments, integrating the eML approach with the mSP method achieved the best results in terms of map quality among various mapping approaches. We call this the maximum likelihood based on sub-maps (MLS) approach. The MLS map created using only two sonar sensors exhibited similar accuracy to the reference map, which was an accurate representation of the environment.     

利用视觉显著性的图像分割方法

提出一种利用视觉显著性对图像进行分割的方法。首先提取图像的底层视觉特征,从局部显著性、全局显著性和稀少性3个方面计算各特征图像中各像素的视觉显著性,得到各特征显著图;对各特征显著图进行综合,生成最终的综合显著图。然后对综合显著图进行阈值分割,得到二值图像,将二值图像与原始图像叠加,将前景和背景分离,得到图像分割结果。在多幅自然图像上进行实验验证,并给出相应的实验结果和分析。实验结果表明,该方法正确有效,具有和人类视觉特性相符合的分割效果。     

Effective Maximum Likelihood Grid Map With Conflict Evaluation Filter Using Sonar Sensors

In this paper, we address the problem of building a grid map using cheap sonar sensors, i.e., the problem of using erroneous sensors when seeking to model an environment as accurately as possible. We rely on the inconsistency of information among sonar measurements and the sound pressure of the waves from the sonar sensors to develop a new method of detecting incorrect sonar readings, which is called the conflict evaluation with sound pressure (CEsp). To fuse the correct measurements into a map, we start with the maximum likelihood (ML) approach due to its ability to manage the angular uncertainty of sonar sensors. However, since this approach suffers from heavy computational complexity, we convert it to a light logic problem called the maximum approximated likelihood (MAL) approach. Integrating the MAL approach with the CEsp method results in the conflict evaluated maximum approximated likelihood (CEMAL) approach. The CEMAL approach generates a very accurate map that is close to the map that would be built by accurate laser sensors and does not require adjustment of parameters for various environments.      

基于视觉注意的医学图像感兴趣区域提取*

提出一种基于视觉注意机制的医学图像感兴趣区域提取方法。受生物学启发,该方法模仿人类自下而上的视觉选择性注意过程,通过计算图像中每个像素的全局对比度,构造相应的显著图,并根据显著图,检测出图像中的显著区域。利用多幅医学图像对本方法进行评估,结果表明,该方法能够快速、精确地提取图像中的感兴趣区域,在提取结果和运算速度上均取得了令人满意的效果。     

基于点线相合的机器人增量式地图构建

提出基于测量数据点和已构建地图线的最佳相合性增量式构建未知环境地图的方法,将机器人地图构建过程分解为局部地图构建、机器人位姿估计和地图合并3个循环步骤,在局部地图构建中,采用哈夫变换拟合、同线性判断和最小二乘拟合相结合的方法从测量数据点中拟合得到局部线段集合,在位姿估计时,首先利用点线匹配寻找测量数据和已构建地图之间的匹配关系,然后通过去除不当匹配和引入加权矩阵来减小测量误差和已构建地图中的不确定性对位姿估计的影响,最后利用加权最小二乘法估计机器人的位姿,使得匹配部分达到最佳相合,同时提出虚拟线和虚拟点的方法解决由伪相合条件所引起的错误位姿估计问题,实验结果证明了算法的有效性和鲁棒性,适于构建室内环境地图。     

基于视觉注意机制的彩色图像分割

提出一种基于视觉注意机制的彩色图像分割方法。受生物学启发,该方法模仿人类自下而上的视觉选择性注意过程,提取图像的底层特征,构造相应的显著图。根据显著图,检测出图像中的显著区域;将显著区域和背景分离,即得到图像分割结果。在多幅自然图像上进行实验,结果表明,该方法能够取得与人类视觉系统一致的分割结果。     

How to identify the trends of services: GTM-TT service map

Recently, due to the explosive increase of services, firms have faced with challenges to analyze patterns and trends in services in an intuitive but objective ways. The notion of service map can be adapted to this end. Maps, in general, have been receiving a great deal of attention because of their potential as visualization tools that can allow people to visualize massive amounts of information. Specifically, the generative topographic mapping through time (GTM-TT) algorithm is suitable for dynamic analysis since GTM-TT provides a time-based clustering and change path. In response, this study proposes an approach for developing and using GTM-TT service maps consisting of a service clustering map and a service sequence map for analyzing service trends. The proposed approach, broadly, is comprised of four steps: (1) the construction of a database, (2) data preprocessing, (3) development of a GTM-TT service map, and (4) interpretation. The proposed approach is expected to aid in the identification of dynamic service trends.     

基于环境贴图的实时光照及其在VR中的应用

为了解决全局光照下漫反射和高光反射的实时计算,提出了一种利用环境贴图实现漫反射和高光反射实时渲染的综合算法。通过对原始光照环境贴图进行分级,改进了原有计算漫反射贴图的滤波算法,提高了运算速度。同时在保证一定逼真度的条件下,利用硬件完成了高光反射贴图的生成。最终通过可编程图形管道,完成了光照的实时计算和渲染。实验结果表明,这种综合算法可以在VR程序中达到比较满意的效果。     

Occupancy Grid Learning Using Contextual Forward Modelling

A mode versus clarity dilemma exists in occupancy grid based robotic mapping. This arises as two general approaches have emerged in the domain with diametric operational modes and differing representational abilities; the inverse and the forward approach. Their classification relates to the sensory model employed by the approaches. The inverse approach is characterised by an ability to construct a map in real time. This ability comes at the cost of reduced representational clarity however. The forward approach is capable of producing more accurate maps but requires all sensory data a priori. This work investigates if sub dividing the mapping problem into its constituent elements of sensor data evaluation and representation may facilitate improved real time map generation. ConForM (Contextual Forward Modelling) is presented as a technique for spatial perception and map building which addresses this problem which embodies this approach. Results from in-depth empirical evaluation illustrate the associated improvement in map quality resultant from the technique.     

Visual comfort prediction for stereoscopic image using stereoscopic visual saliency

Perceptually salient regions of stereoscopic images significantly affect visual comfort (VC). In this paper, we propose a new objective approach for predicting VC of stereoscopic images according to visual saliency. The proposed approach includes two stages. The first stage involves the extraction of foreground saliency and depth contrast from a disparity map to generate a depth saliency map, which in turn is combined with 2D saliency to obtain a stereoscopic visual saliency map. The second stage involves the extraction of saliency-weighted VC features, and feeding them into a prediction metric to produce VC scores of the stereoscopic images. We demonstrate the effectiveness of the proposed approach compared with the conventional prediction methods on the IVY Lab database, with performance gain ranging from 0.016 to 0.198 in terms of correlation coefficients.