基于多路显微视觉的微零件自动对准策略

基于对显微视觉系统成像特点的分析,针对搭建的微装配实验平台,提出了一种基于三路显微视觉的微零件自动对准策略,实现了毫米级复杂几何结构微零件的自动对准.基于显微视觉成像模型,推导了基于多路显微视觉的微零件运动控制的图像雅可比矩阵,证明了显微视觉引导下位置控制的图像雅可比矩阵为常数,并通过微零件的主动运动,实现了对图像雅可比矩阵的在线自标定.采用增量式PI(比例-积分)控制方式实现了对微零件快速有效的运动控制.实验结果验证了所提方法的有效性.     

基于无标定显微视觉伺服的零件微装配

为完成微小零件的装配操作,获得高效的微装配性能和避免复杂的摄像机标定工作,提出了基于BROYDEN方法的图像雅可比矩阵在线辨识模型．为了实现在线辨识快速收敛的目的,应用切比雪夫多项式构成了待辨识的图像雅可比矩阵的成本函数来逼近最优值．采用辨识的图像雅可比矩阵,设计了PD控制器,该控制器满足了系统的快速性和平滑性控制要求．在显微视觉环境下,完成了不同倍率物镜下微操作机械手自动定位与夹取三维微小零件的视觉伺服任务．实验结果表明,所提方法具有较好的鲁棒性和满意的执行效果,达到了系统应用要求．     

基于散焦图像特征的微装配机器人深度运动显微视觉伺服

为了描述微操作手深度运动,采用灰度方差聚焦评价算子计算机械手散焦图像特征．散焦特征曲线理论上为单峰分布,峰值点对应显微光学焦平面深度位置．实际提取的散焦特征含有大量随机噪声,利用非线性跟踪微分器抑制噪声实现对机械手散焦图像特征及其微分信号的无颤振光滑逼近．依据散焦微分信号设计粗—精两级自寻优视觉控制器,完成微操作手对装配平面深度的精确定位．微装配深度运动实验验证了本文方法的有效性,机械手深度伺服误差为75 μm．     

基于多传感器的大口径器件自动对准策略

针对大口径器件的装配, 基于搭建的实验平台, 提出了一种多传感器反馈的分阶段自动对准策略, 实现了大口径器件的六自由度位姿对准. 对准过程中, 在机器人末端远离装配位置时, 采用视觉测量安装框架的相对位姿进行粗对准; 在机器人末端接近装配位置时, 由于安装框架尺寸大导致视觉不能获得完整的框架相对于大口径器件的位姿, 所以采用视觉采集安装框架的局部图像, 利用基于图像的控制消除绕Z轴的旋转误差和沿X、Y轴的平移误差, 采用多个激光测距传感器测量相对距离, 利用基于位置的控制消除沿Z轴的平移误差和绕X、Y轴的旋转误差, 实现大口径器件与安装框架的精对准. 采用增量式PI控制算法, 实现了对准的运动控制. 实验结果验证了所提方法的有效性.     

基于点线特征的解耦视觉伺服控制方法

针对机器人的自动对准问题,提出一种基于点线特征的解耦视觉伺服控制方法。所提方法以点和直线作为图像特征,并利用图像特征的交互矩阵解耦姿态控制和位置控制,实现六自由度对准。首先利用直线及其交互矩阵设计姿态控制律,以消除旋转偏差;然后利用点及其交互矩阵设计位置控制律,以消除位置偏差;最后实现机器人末端目标的自动对准。在对准控制过程中,基于执行的相机运动量以及相机运动前后特征的变化量,可实现对深度的在线估计。另外,还设计了监督器对相机的运动速度进行调节,从而确保特征一直处于相机视野当中。在Eye-in-Hand机器人平台上,分别用所提方法和传统的基于图像的视觉伺服方法实现了机器人的六自由度对准。所提方法经过16步实现了机器人的自动对准,对准结束时机器人末端位姿的最大平移误差为3.26 mm,最大旋转误差为0.72°。相较于对比方法,该方法的控制过程更加高效,控制误差收敛更快,对准误差更小。实验结果表明,所提方法可以实现快速高精度的自动对准,能够提高机器人操作的自主性和智能化水平,有望应用于目标跟踪、拾取和定位、自动化装配、焊接、服务机器人等领域。     

视觉自动对准系统的设计

设计了一种视觉自动对准系统,分析了系统设计时各关键技术环节.基于双核控制,设计了基于FPGA控制CCD图像采集和基于Nios Ⅱ的多种内核,重点介绍了传动轴的角度量控制模型,设计了基于Nios Ⅱ的LCD驱动以实现液晶显示、基于ARM的触摸屏输入以实现人机交互以及AT9 1SAM7S64驱动以实现ARM与PC的数据传输...     

基于计算机视觉的多特征手势识别

目前常用单特征手势识别方法中,缺少完整的手势轮廓信息,对局部相似度高和形状复杂的手势识别率较低,为此提出一种将CSS特征描述子与Hu不变矩相结合的手势特征提取方法。首先,利用肤色模型把手势从复杂的背景中提取出来,然后分别提取手势的Hu不变矩和CSS描述子来构建融合特征,最后利用人工神经网络对新特征进行识别和分类。实验结果表明,与基于单一特征的识别方法相比,该方法整体识别率更高,对局部形似度高的手势识别率有很大提升。     

立体视觉的微分几何约束与特征匹配

本文在微分几何的统一框架下导出视差，边缘方向和曲率在体视图对上差值或变化的概率分布，在适当的风险下求得相应的匹配界限；视差梯度界限、方向界限和相对曲率界限，从而得到了立体视觉匹配中非常有力的约束条件。据此我们提出一个两步的体视匹配算法，在要素匹配阶段，采用相对较小并与视差相关的匹配界限快速搜索初始匹配；在松驰匹配阶段，形状连续性是唯一的匹配准则，两步匹配过程都借助了投票表决的方法，实验结果表明我们     

基于几何推理的装配序列自动规划研究

以问题规约的求解策略和分解法规划产生的装配序列,提出与或图表达装配体拆卸序列解空间,通过求解拆卸序列与或图的解空间,得到装配体的拆卸序列;将拆卸序列反向得到装配序列,为降低装配体拓扑联接图的复杂度,以作业组件做出识别,文中提出判断零件可拆卸性的三个条件,使大部分零件无需进行干涉检验,而由逻辑推理即可判断是否满足拆卸条件,避免了多次试凑,有更高求解效率,可更广泛地用于装配序列求解上。     

基于几何特征的流体动画控制方法

在流体动画中,流体控制是生成可控流体运动的关键技术.为产生视觉逼真、行为可控的流体动画效果,提出一种基于几何特征的流体控制方法.首先通过构建流体形状的时变几何分区,实现对可控流体形状的表达及动态跟踪;在此基础上设计异构控制模型,以增强流体运动控制的灵活性,该模型采用了带约束优化的刚性控制和基于弹簧模型的柔性控制2种方法;最后将异构控制模型与高精度流体物理模型相耦合,生成视觉逼真的可控流体运动效果.实验结果表明,该方法能够在保持流体角色形状的同时产生丰富的流体细节,满足动画师的设计需求.     

基于ORB特征的单目视觉定位算法研究

针对大范围室外场景和具有重复、高频纹理特征(例如水泥地、草坪)的场景,提出了一种鲁棒性强、定位精度高、速度更快的视觉定位算法。采用8级图像金字塔的ORB (Oriented FAST and Rotated BRIEF)特征描述子提取图像特征点,通过K近邻(KNN)匹配相邻图像序列的特征点对,依次解算基础矩阵F和本质矩阵E,采用自适应法利用单应矩阵和本质矩阵进行位姿估计,最后解算两帧图像间相机刚体运动的旋转R和平移t,利用三角测量法则求解出匹配点的三维坐标,重建相机运动轨迹。为了提高算法性能,提出采用最小化基于点特征的非线性重投影误差优化三维点。通过调用OpenCV在C++中实现,对所采集的数据集进行测试,测试结果表明,该方法比传统的3D位姿估计更优,实时可行。由于其基于单目而实现,因此无法得到尺度信息。     

移动机器人视觉导航控制研究

该文研究了移动机器人视觉导航的控制问题。针对导航中的图像畸变以及视野有限易造成导航线丢失等问题,提出了一种简单的单目视觉目标定位算法和一种新的控制策略。在导航时,首先利用定位算法精确地获取地面目标的深度信息,然后控制机器人沿一系列切线方向平滑接近导航线(或目标),并根据实施控制的时间间隔控制速度,以保证机器人视野中导航线(或目标)不丢失。实际的应用证明了该定位算法和策略的有效性。     

基于机器视觉的智能导盲杖

为解决盲人出行难的问题,设计了基于机器视觉的智能导盲杖.本设计以机器视觉为研究重点,利用OpenCV技术,可按照使用者的需求,对障碍物进行识别.对于避障环节,使用超声波测距模块、红外光电传感器模块和蜂鸣器相搭配的方案,可提醒使用者附近是否有障碍物.导盲杖还搭载有GPS模块,能对使用者的当前位置进行精准定位.同时,配备有...     

基于视觉识别的机动车辆智能驾驶系统

将机器人视觉原理运用于对机动车辆智能驾驶的研究中,通过识别高速公路车道线的变化,使得车辆能够实现自动驾驶。由CMOS图像传感器摄取道路图像,采用小波处理、线性递推估计、波门跟踪滤波和二次拟合抽取车道线信息,从而得到行驶控制误差;控制命令通过串行232口发送到单片机上,驱动步进电机带动游戏杆转动来仿真实际的自动驾驶过程;获得了很好的实验结果。     

多策略汉维句子对齐

提出了一种错误抑制的多策略算法对齐汉维语句子。针对长度对齐算法无法避免错误蔓延的特点,提出了一种新的错误蔓延抑制策略:利用双语语料的词汇共现信息,自动抽取汉维语词汇搭配,结合句子长度特征,寻找1:1模式的句对作为锚点,将错误蔓延抑制在锚点内;在锚点之间,利用标点符号和长度混合方法进行句子对齐。算法实验结果验证了该多策略算法寻找的锚点的精度高,有效抑制了对齐错误的蔓延;采用的混合对齐算法,避免了基于词汇对齐算法的高时间复杂度的弱点,比传统的对齐算法性能有了较大提高,对齐准确率由95.0%提高到97.6%,召回率由96.8%提高到98.2%,采用的对齐正确性评价算法可以有效发现自动对齐中的噪音对齐。     

GNSS制导的V字型野外火隔离弹的控制策略

针对森林、草原大火的难于扑救和扑救过程中容易造成人员的严重伤亡。研制一种GNSS制导的野外火扑救弹,在先进的Compass/Galileo系统引导下,通过稳定控制系统依据无动力载体滑翔飞行的方案弹道,并利用载体上的“＋”字型尾翼对俯仰和偏航两个通道进行控制,可以实时有效地对于构成的V型灭火隔离弹的三个无动力载体姿态进行操纵。从而,可以使野外火隔离弹在空投后向着减少误差信号的坐标方向滑翔增程飞行,并且以V字形灭火隔离带的形状准确地命中着火点的地面目标,对准其野外火进行有效的阻隔与扑救。     

基于机器视觉的电梯导轨垂直度检测

为更有效地测量电梯导轨的垂直度,设计一种基于机器视觉的自动检测系统。利用电梯导轨垂直度检测机器人携带垂直安装在导轨上的发光圆环,使其在导轨上自主运行。通过Canny变换提取摄像机采集的成像椭圆图像边缘,拟合椭圆参数,推导发光圆环几何参数与椭圆参数的关系式,确定其圆心和法向向量。发光圆环圆心的变化反映导轨垂直度的变化,法向向量与竖直方向夹角反映导轨的扭曲方向。实验结果表明,该系统能方便准确地测量出导轨形变。     

基于LabVIEW的显微镜自动控制设计

为方便CCD相机采集显微镜下的图像,对显微镜的控制进行了研究;设计了一种实现显微镜自动控制的方法;利用THB6128芯片驱动步进电机实现焦距的电控调节,利用PT4115芯片控制LED灯实现照明灯光亮暗的调节,基于LabVIEW虚拟仪器平台开发主控制程序搭建外围硬件,实现显微镜的自动控制;实验证明,上位机运用程序通过串口进行数据通信向下位机发送指令,通过调节LED灯的亮暗以及步进电机转动带动载物台的上下移动,实现了在一个合适的光照和焦距下获取清晰的图像;使显微镜控制更加的简化与精确,便于图像的采集。     

基于多Agent的高速公路入口匝道智能控制策略

文中提出了基于多Agent的入口匝道智能控制策略,它基于系统论的思想,把协调控制策略引入到入口匝道控制中,建立了一个包括多个入口匝道控制Agent和一个协调Agent的多Agent系统。这种分布式协调智能控制更好地适应了高速公路中的复杂性和不确定性。     

基于计算机视觉的笔杆笔夹对正系统设计

针对制笔行业传统人工对正笔杆笔夹效率低、易遗漏、准确度差等弊端,提出了计算机视觉自动对正检测技术.笔的种类繁多,笔杆LOGO图案复杂、色彩多样,图像特征不同,采用了先作多尺度多结构元素相结合的形态学增强后进行灰度模板匹配的方法.通过对不同笔杆图像处理表明,能够抑制噪声及可疑边缘,保留LOGO图案的有用边缘信息,具有极强的实用性.基于该方法开发的自动对正检测系统,经试运行,结果表明该系统的精确度及效率均满足生产要求,且对正结果不受主观因素的影响,稳定性好、效率高.