水下双目立体视觉技术

为了提高双目立体视觉系统在水下探测中对外形规则且静止物体识别的实时性准确率,通过采用一种具有全局理念的立体匹配算法,在不影响识别准确率的同时,最大限度地减少计算机对双目立体视觉系统捕获信息的计算量,提高实时处理速度。通过加以辅助声呐系统改善采用全局算法后的双目立体视觉系统,在水下目标识别中所产生的拖影噪声。实验表明,通过改进算法并加以辅助声呐系统后的双目立体视觉系统,在水下目标识别中对规则物体的识别率及准确率得到明显提升。     

粉末状物体动态体积测量方法的应用研究

动态体积测量是弹药装填工艺研究的一个关键问题,根据双目立体视觉获得的原始图像恢复三维立体图像是一种新的非接触式体积测量方法。通过三目立体视觉系统的建模、摄像机标定以及原始二维图像的区域匹配处理,利用OpenGL三维物理引擎实现了物体的三维重建和有效像素点的统计,从而计算出被测物体的体积。试验结果表明该方法有效解决了双目立体视觉拍摄盲区问题,提高了测量精度,可广泛用于粉末状物体的动态体积测量研究。     

基于双目立体视觉系统的精确标定算法

一种基于双目视觉的精确标定算法,首先借助于事先选取的标定模板,并拍摄模板图以生成控制点,接着分别对左右2台摄像机进行标定,再接着进行立体标定进而得出标定的结果。该算法在机器人机械臂在精确定位上已得到成功应用。     

无人机空中回收视觉导航技术

针对无人机空中回收过程中的导航问题,提出一种利用深度学习进行目标检测并配合双目视觉进行位姿 估计的技术。设计空中回收视觉导航系统,通过改进原有目标检测算法YOLOv3 框架提高回收过程中的检测精度和 速度;通过双目视觉系统对特征点进行3 维位姿解算,返回无人机和回收锥套中心相对位置信息。实验结果表明： 改进后的检测算法平均精度比YOLOv3 提高了3.2%,检测速度提高到73 FPS,检测速度明显提升;双目视觉算法 的位姿解算精确度高,两者同时满足导航系统精确性和实时性的要求。     

微型空间机械臂地面试验系统

为实现微型空间机械臂的关键技术,设计了一个微型空间机械臂地面试验系统。该系统由微型机械臂系统、双目视觉系统和卫星模拟器组成。微型机械臂系统采用上/下位机的控制结构,基于DSP2812和CPLD3128芯片开发。结果表明,基于卫星模拟器提供的微重力环境和双目视觉系统提供的视觉导引,微型机械臂系统能完成目标捕获、管路剪切、部件插拔等功能试验。     

全景立体视觉在海上报靶中的应用

针对海上实弹训练自动报靶需要检测实弹和离靶中心的距离,提出一种基于双目全方位视觉传感器(ODVS)立体全景视觉测量方法,采用具有平均角分辨率ODVS的设计,将2个同样参数的ODVS以背靠背的方式合成为一个双目ODVS,利用平均角分辨率的特性,并在视频信息获取、加工上均采用高斯球面坐标,实现了一种新型的快速全方位立体图像匹配测距算法。实验结果表明,本文所设计的双目ODVS测量装置能够较准确地估算出空间物点离测量点的距离。     

目标检测网络在无人机视觉定位的应用

针对当前无人机视觉定位准确性和稳定性的难题,对目标检测网络在无人机视觉定位的应用进行分析。 依据无人机视觉定位的特点和目标检测网络的优势,以特征分层提取作为主体设计思路,通过修改SSD 网络结构, 设计损失函数、更改候选框筛选规则、合并归一化网络,提出一种将改进SSD 网络引入无人机视觉定位的算法,得 到无人机的位置信息,并验证了算法的可行性。实验结果表明：该网络能满足无人机视觉定位的要求,有一定的理 论及实用参考价值。     

基于立体视觉的非合作航天器超近距离相对导航

为实现空间中无法直接获取位姿信息的非合作航天器的相对导航,在充分考虑目标星在空间中做自由翻滚的前提下,提出一种基于立体视觉的超近距离非合作航天器相对导航理论。根据相对位姿动力学模型推导其状态方程,利用立体视觉系统提供观测数据,在此基础上设计扩展卡尔曼滤波器,确定目标卫星相对于追踪星的相对位置,相对速度和角速度,从而优化和引导机械臂捕获目标航天器,并通过实例进行仿真验证。仿真结果表明:该方法对相对位置的估计精度优于0.01 m,相对姿态精度优于0.02?,能有效提高超近距离非合作航天器相对导航的精度。     

一种基于DS证据理论的多雷达目标识别方法

文中研究了利用目标的位置和运动信息通过DS证据理论完成多雷达目标融合识别的方法.单雷达目标识别利用目标位置和运动信息建立目标线性隶属度函数,利用模糊综合评判进行目标分类.融合中心对来自各个雷达的识别概率利用DS证据进行最终的判决.仿真结果表明利用位置和运动信息进行识别的可行性和有效性,验证了多个雷达融合后的识别效果优于单个雷达的效果.     

基于视觉的机械手臂自主抓物的实现

双目视觉可以获得目标物体的三维坐标信息,根据三维坐标,控制器对机械手臂的运动学进行分析,求解出运动学逆问题的解,并根据解来控制机械手臂各个关节,实现机械手臂的自主抓物。在整个控制系统中,采用递阶、分层的系统结构,可较好地完成机械手臂的控制要求。     

基于双目视觉和投影圆的平面度非接触检测方法

针对传统平面度检测存在接触和测量位置固定等问题,探讨了1种基于双目视觉和投影圆的非接触式测量方法。该技术采用投影仪向被测量物体投射圆,然后由经标定的双目视觉传感器采集后,采用Zernike矩定位亚像素边缘,用透视投影变换形心移位偏差控制方法计算出形心坐标,最后采用对极几何匹配计算出圆心三维坐标,得到被测量物体的平面度误差。实验证明,该测量方法自由灵活,可以快速准确地得到平面度误差,系统测量平均误差小于0.06 mm。     

基于立体视觉的3 维模型重建

为实现智能机器人清晰把握周围环境的3 维信息,提出一种基于坐标变换的3 维模型重建方式。采用双 目立体视觉结构,经过图像获取、摄相机标定-校正、立体匹配和3 维特征提取等操作,获取单一视图下物体的3 维 几何信息。将多个不同坐标系下的3 维几何信息归一化为同一坐标系下的信息,并选取具有代表性的长方体纸箱进 行实验验证。结果表明：该方法能实现3 维模型的重建工作,对环境几何信息的理解和避障导航有一定的参考价值。     

水下球形机器人视觉防碰撞编队策略

为解决小型水下机器人编队系统协调周期长、碰撞事故率高等问题,提出一种基于双目视觉的领航者- 跟随编队形成方法。利用水下球形机器人平台的双目视觉系统通过点匹配算法实现机器人的3 维相对定位,将视觉 系统解算的控制量作为机器人运动控制的输入量,根据机器人的运动性能设置安全阈值以实现机器人的水下防碰撞 编队,开展2 个球形机器人的编队实物实验。结果表明,该方法具备有效性。     

基于多微面光纤面板的仿生复眼图像拼接及定位算法

为研究仿生复眼系统的图像拼接以及目标定位技术，使用三维设计制图软件SolidWorks对9个光学透镜组成的仿生复眼系统镜头支架进行设计；使用尺度不变特征变换算法对特征点进行提取，通过采用欧氏距离法和随机抽样一致性算法对特征点对进行筛选；采用加权平均法对图像进行融合；根据子眼镜头之间相互交叠的信息，选用了双目测距原理对空间目标进行三维定位。搭建了一套视场角为74.3°的视觉系统，得到了一副大视场的仿生复眼拼接图像，对空间4个不同位置的目标进行了定位，证明此仿生复眼系统能够获取大视场的拼接图像，能够对空间目标进行定位。     

基于虚拟滑模控制方法的非合作航天器姿态估计

针对非合作航天器的非线性姿态估计问题,提出一种利用虚拟滑模控制思想实现对目标航天器姿态参数估计的方法。将立体视觉系统输出的实时观测数据作为虚拟控制系统的输入,将航天器的姿态动力学数学模型作为虚拟的控制对象,采用滑模变结构控制器计算出虚拟力矩控制量,从而使虚拟航天器的姿态与观测姿态同步,虚拟航天器姿态即为非合作航天器姿态参数的估计值。仿真实验验证表明,在存在系统误差及状态量初始误差较大的情况下,所提出的基于虚拟滑模控制的估计算法估计效果优于扩展卡尔曼滤波算法,并较好地协调了变结构控制鲁棒性与平滑控制抖振之间的矛盾。     

虚像显示系统自由曲面光学设计

为解决模拟器虚像显示系统由于离轴显示限制视场、眼点前移大幅降低边缘像质的问题,设计一种新型离轴虚像显示系统。利用像差理论,采用光线追迹方法,在全视场立体空间反向追迹光线,应用弥散斑均方根半径和平行度误差对 R2450-500-60°视景系统进行像质评价。结果表明：该设计能够改善像质,减小双目不平行度,使边缘视场角与像质达到要求。该设计系统不仅能大幅改善其光学性能,将垂直现场扩大到60°,而且实现成本较低,能进行大尺寸、大视场应用,满足多任务飞行模拟器的需求。