足球机器人全局视觉系统的快速标定方法

针对足球机器人全局视觉系统的特殊应用场景,提出了一种基于两步法简化标定模型的快速有效标定算法。利用近似欧拉角旋转矩阵建立摄像机标定模型,确定需要求取的摄像机内外参数,借助场地上现有的一些标志点作为靶标,对模型的相关参数进行分步求取初始值,并利用L-M优化算法对摄像机内外参数进行分步优化求取精确值。通过实验分别从标定误差和机器人动作实现效率两个方面与其他标定算法进行对比,验证了该算法具有较高的标定精度。实验表明,本算法的优点在于不用借助专门的标定靶标,即可快速有效完成相机标定,标定精度可达1mm,且标定过程简单易实现。     

基于二维小波亚像素图像处理的螺纹尺寸测量

针对传统微分算子图像处理方法的不足,提出一种基于二维小波降噪的亚像素图像处理方法。首先对获取的图像进行灰度值处理,通过二维小波变换消除图像噪声、重构图像、边缘检测,得到螺纹像素级的边缘图像及灰度二维矩阵。然后采用最小二乘算法拟合,得到亚像素级精度图像直线和中心标定位置及矩阵,计算螺纹大、小径尺寸,解决人工测量和传统图像处理算法精度不足的问题。最后,设计螺纹尺寸测量系统,实现尺寸测量的可视化和应用化,满足测量精度要求。     

改进基本矩阵计算和优化的多摄像机并行标定算法

多摄像机系统具有摄像机数目多、空间位置分布复杂特点,导致多摄像机标定效率低。基本矩阵计算和非线性优化是摄像机标定算法的关键步骤。针对标定物空间位置相互独立性,改进随机抽样一致性(RANSAC)的基本矩阵计算和简化非线性优化的增量方程,提出多摄像机系统的并行标定算法。该算法挖掘多摄像机标定过程的内在并行化,从而提高了标定的时间效率。相比于传统的多摄像机标定算法,并行算法的时间复杂度从O(n3)降为O(n)。实验结果表明：使用多摄像机系统并行标定算法在不损失精度的同时能够减少标定时间,实现多摄像机系统的快速标定。     

基于误差分布估计的机器人手眼标定方法研究

精确的机器人手眼标定对于机器人的视觉环境感知具有重要的意义。现有算法通常采用最小二乘估计或全局非线性优化求解方法对机器人手眼系统的变换参数进行估计。当系统存在测量粗差时直接采用最小二乘估计会导致标定结果精度的下降;基于全局非线性优化策略的标定算法则由于数据粗差的影响,求解过程易过早收敛也会造成标定精度低。为了解决误差粗差敏感的问题,提出了一种基于误差分布估计的加权最小二乘鲁棒估计方法,以提高机器人手眼标定的精度。首先,通过最小二乘估计计算手眼变换矩阵;之后计算每对坐标对应的误差值;根据误差值的分布概率初始化对应坐标数据的权值;最后采用加权的最小二乘估计重新计算机器人手眼标定矩阵。最后引入迭代估计策略进一步提高手眼标定的精度。设计的机器人手眼标定实验及结果证明,所提算法能够在数据粗差影响下保持较高的标定精度,更适用于机器人的手眼标定问题。     

Kinect传感器的彩色和深度相机标定

目的 针对现有的Kinect传感器中彩色相机和深度相机标定尤其是深度相机标定精度差、效率低的现状,本文在现有的基于彩色图像和视差图像标定算法的基础上,提出一种快速、精确的改进算法。方法 用张正友标定法标定彩色相机,用泰勒公式化简深度相机中用于修正视差值的空间偏移量以简化由视差与深度的几何关系构建的视差畸变模型,并以该模型完成Kinect传感器的标定。结果 通过拍摄固定于标定平板上的标定棋盘在不同姿态下的彩色图像和视差图像,完成Kinect传感器的标定,获得彩色相机和深度相机的畸变参数及两相机之间的旋转和平移矩阵,标定时间为116 s,得到彩色相机的重投影误差为0.33,深度相机的重投影误差为0.798。结论 实验结果表明,该改进方法在保证标定精度的前提下,优化了求解过程,有效提高了标定效率。     

基于平面方程的轮对在线检测标定系统设计

在基于光截图像的轮对在线检测系统中,由于现场安装环境的限制,使得摄像机拍摄得到的轮对轮廓曲线畸变严重,所以摄像机的标定方法与精度直接影响到轮对参数测量结果.结合测量现场实际情况,分析设计了整套标定系统,并提出了基于平面方程系数的摄像机标定算法,实现了摄像机参数的标定工作.经验证:该标定系统的标定精度在0.1mm以内,满足轮对在线检测对标定精度的要求.     

一种新的四自由度SCARA机器人手眼标定方法

针对四自由度机器人手眼标定精度不高的问题,提出了基于标定块的手眼标定系统.通过引入亚像素角点提取算法,提取特征点的精确像素坐标;结合机械手平移规则,完成手眼系统旋转矩阵的标定,通过标定块提取机器人第三连杆中心在工作平台上的投影点所对应的世界坐标,计算系统平移矩阵.实验表明:方法不仅提高了手眼系统标定精度,而且简化了特征点世界坐标的提取过程.     

基于RANSAC的相机标定优化算法

针对相机标定中外参标定精度低和标定速度慢的问题，设计一种X型标靶及其标定方法。对随机采样一致性算法(RANSAC)进行改进以及重新设计标靶，通过迭代更新得到最优单应性矩阵来优化相机外参旋转矩阵R和平移矩阵T。实验结果表明：该标靶减少算法迭代次数，提高了47%的标定速度，该RANSAC算法，新添应对存在多个最大值相同的方法，增加标定稳定性和精度；通过两组对比实验的分析，验证了该方法的可行性和稳定性，提高了相机标定速度。     

鱼眼镜头的标定和畸变校正研究

为在使用鱼眼镜头得到大视野图像的同时得到正常的视觉效果,研究鱼眼镜头的成像模型及内外参数的标定过程.相比常用的标定算法,采用基于镜头模型的标定方法;针对Davide Scaramuzza提出的全方位相机标定工具箱,指出其不足之处,对角点坐标的精度、标定系数矩阵稳定性和角点范围随意性三方面进行优化和提高;根据标定结果对鱼眼畸变图像进行畸变校正,得到正常视觉的平面图.实验结果表明,优化后的方法实现简单、鲁棒性强、结果准确.     

凸松弛全局优化机器人手眼标定

针对机器人运动学正解及相机的外参数标定存在偏差时,基于非线性最优化的手眼标定算法无法确保目标函数收敛到全局极小值的问题,提出基于四元数理论的凸松弛全局最优化手眼标定算法。考虑到机械手末端相对运动旋转轴之间的夹角对标定方程求解精度的影响,首先利用随机抽样一致性（RANSAC）算法对标定数据中旋转轴之间的夹角进行预筛选,再利用四元数参数化旋转矩阵,建立多项式几何误差目标函数和约束,采用基于线性矩阵不等式（LMI）凸松弛全局优化算法求解全局最优手眼变换矩阵。实测结果表明,该算法可以求得全局最优解,手眼变换矩阵几何误差平均值不大于1.4 mm,标准差小于0.16 mm,结果稍优于四元数非线性最优化算法。     

基于虚拟仪器技术的城市地下综合管廊施工监测系统设计

针对传统施工监测系统在大型施工现场中无法达到整合各监测参数的效果,导致管廊施工变形的监测精度较低,因此设计一种基于虚拟仪器技术的城市地下综合管廊施工监测系统.系统从硬件与软件两方面进行设计,硬件主要对电路放大器与数据采集卡进行设计与选型,确保处理过的信号可以传榆给计算机的虚拟仪器等工作环境;软件设计中,为保证系统数据的...     

基于智能安全帽数据的仪表识别算法

为了电厂巡检人员能够使用智能安全帽完成巡检任务基于智能安全帽数据采集系统建立先验模型,匹配和透射变换仪表识别算法。该算法同时适用于线性和非线性刻度类指针式仪表,且不受仪表形状和量程的影响。实验结果显示仪表指针角度的最大误差为正负2°,检出率高达99.9%。该算法拥有运算速度快,读数精度高,鲁棒性强的特点,为工作人员的巡检任务提供了便利。     

基于ARM的水电站远程网络视频采集及监控系统的设计与实现

传统水电站视频数据采集以及监控中存在监控硬件适用性不强、监控效率低下、精准度不高、算法分析效率较低、分析精准度低等问题。为了提高水电站远程网络视频监控能力,本设计通过对于算法和采集硬件的改进来解决。在硬件方面,利用嵌入式技术设计出多通道的数字视频采集设备,同时基于MPT监测技术进行监控系统整体的设计,加强了监控系统的监测能力并提高了监测的效率与实时数据传输能力。通过TMS320DM8168作为主控芯片,视频采集应用了TVP5158计算芯片,将现场水电站运行情况通过图像采集的方式获取数据信息,提高了现场视频信息提取能力。在算法方面,基于EMD混合分布算法,将现场采集到的数据信息转换为微观数据的分析方式,提高了故障识别与监控设备调整的能力。通过试验,最大传输速度可达到1.65 GB/s,在最大的数据体量下传递时间只需43 s。     

基于稀疏化的快速扩展信息滤波SLAM算法

随着SLAM技术的不断发展,计算效率已经成为制约SLAM发展的主要因素.所提出的算法从稀疏化的角度对扩展信息滤波SLAM算法进行改进.根据信息矩阵几乎稀疏的特点,该算法在合理稀疏化信息矩阵的同时利用环闭合检测技术,不仅大大提高了算法的计算效率,而且所得到的估计结果也很精确.通过仿真对信息矩阵稀疏化、算法效率、重定位以及误差和协方差四个关键问题进行了分析.分别就室内具有摄像头的两轮机器人和室外具有激光雷达的四轮机器人的情况进行了实验讨论.仿真与实验结果表明了所提算法的有效性.     

改进GA-PSO优化SVM的行人检测算法

针对当前对于行人检测的准确率和检测效率的要求越来越高,提出一种GA-PSO算法对于支持向量机（SVM）参数优化的行人检测方法。首先,针对梯度直方图特征描述子的维数高、提取速度慢,使用PCA对其进行降维处理;以SVM算法作为分类器,为避免传统单核支持向量机算法检测率低的情况出现,以组合核函数作为分类器核函数,并设置松弛变量,引进惩罚因子,结合遗传算法（GA）和改进权重系数的粒子群算法（PSO）进行组合系数和参数的优化与选择,根据优化后的参数构成最终的SVM分类器进行行人检测。实验结果表明,与传统SVM检测以及其他优化方法相比,检测率方面都有明显改进,且满足对检测效率的要求。     

动态链接库技术在IEEE488接口编程中的应用

为了提高现代测试效率和仪器的测试精度,实现硬件不具有的一些功能,可通过计算机对IEEE488接口仪器的操作和控制来实现。该方法采用Windows的DLL(动态链接库)技术,方便地把多台仪器组合起来,形成由计算机控制的自动测量系统。作者介绍了IEEE488接口的Windows程序设计的基本思想,并结合导弹热电池测控系统的设计,给出了用DLL技术实现对程控电子负载、程控电源和热电式阵列记录仪进行编程的方法。     

基于DSP和FPGA的被动声探测实时采集系统设计

为了给被动声探测技术研究提供实验验证平台,设计了一种可以进行实时数据采集和处理的系统方案.整个系统以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为基本架构,由FPGA控制模数转换器(ADC)采集数据,通过USB 2.0电路将数据传送给个人计算机(PC),用于初期的离线验证;FPGA将采集到的数据通过外部存储器接口(EMIF)传递给DSP,用于实时处理.实验证明:系统实现了被动声探测中的实时数据采集、离线数据存储.数据采集与数据处理分别由不同处理器执行,提高了系统的响应速度与处理性能,能够满足探测系统的实时性要求.     

伽马测井中高温高速数字多道的设计与研究

为了实现深部矿产资源有效探测和精准评价、提高我国矿产资源勘查效率、克服随钻测井时高温环境带来的影响、实现国产造岩元素中子伽马测井仪实用化,设计了脉冲中子伽马测井系统。系统硬件主要由探测器、光电倍增管、前置放大电路、模拟转换器(ADC)、现场可编程门阵列(FPGA)、通信电路组成。考虑到高温运行环境,能谱采集电路采用的芯片为低功耗、耐高温类型,以确保电路在高温状态下正常运行。软件算法采用尖顶成形算法,从而提高采集电路的能谱计数率。经过多次高温试验并更改电路设计,系统在155℃的环境温度下能够正常工作,数据采集速度达到100 MS/s,实现了预期目标。该研究对国内随钻中子伽马测井仪器的发展有着重要意义。     

基于YOLOv3的改进仪表检测算法

仪表检测是智能仪表测试不可或缺的环节,其效果直接决定仪表测试的准确率。针对仪表检测背景复杂且要求速度快的特点,提出一种基于改进YOLOv3的目标检测算法。基于YOLOv3算法,首先使用DenseNet（Densely Connected Convolutional Networks）替换Darknet中的最后2个网络块,以加强模型对特征的重用。然后采用轻量化的Darknet-46作为特征提取网络,并将DenseNet中的卷积神经网络修改为深度可分离卷积网络,再将所有检测层（YOLO Detection）之前的6层卷积修改为2层,以减少模型的参数。同时引入GDIOU（generalized-IOU and distance-IOU, GDIOU）边界框以回归坐标损失,并根据检测需求重新调整损失函数的权重。实验结果表明,相比原算法,改进的YOLOv3算法参数数量减少40%,在仪表检测中的精确率和召回率分别达到95.83%和94.98%,分别提高2.21个百分点和2.09个百分点,平均精度提高2.42个百分点,检测速度提高30.18%。     

海事监管中无人机航拍图像快速拼接算法

针对海事监管中航拍图像拼接生成大视场图像的时效性较低以及配准准确性不高的问题,提出了一种快速高效的无人机(UAV)航拍图像拼接算法.根据海事监管辖区航拍图像特点缩小了角点搜索范围,通过设定自适应的梯度阂值和角点响应函数阈值筛选角点,通过局部最大角点响应函数值取舍准则实现了角点均匀化分布;采用基于相位相关的模板粗匹配方法和带有特征约束的RANSAC细匹配方法求出最优变换矩阵;利用人眼的视觉特性改进传统加权平均融合算法的加权因子使图像拼接过渡自然.实验结果表明:算法具有较好的自适应性,在拼接效率和准确率上较传统算法有了很大改善.