深度学习的无人机双目视觉避障研究

针对无人机避障系统中视觉防撞的关键技术进行研究,改进YOLOv4-tiny目标检测算法,并提出一种基于目标检测的视觉防撞方法.结合MobileNet的可分离卷积结构,优化YOLOv4-tiny目标检测网络,以此提高检测精度.通过去除非检测目标区域的冗余信息,提高SURF匹配算法的效率,由最小二乘法对目标区域进行三维解算,将解算的深度与无人机的位姿信息作为防撞判定区域视野尺度的依据,并结合目标检测的像素位置,实现无人机视觉防撞.最后,利用标准数据集对改进后的网络模型进行分析,mAP值为69％,并搭建无人机视觉通讯模块进行视觉防撞测试,最终验证了方法的合理性.     

基于双目视觉极线补偿的圆孔位姿检测方法

圆孔是自动化制造装配过程中最重要的特征,准确估计孔位姿有利于实现高精度工艺.因此,提出了一种基于双目视觉极线约束的圆孔位姿检测方法.首先,为了提高轮廓提取的准确性,提出了一种基于形态学相加的轮廓提纯方法.然后,基于极线约束对孔的纵坐标进行补偿,并利用高斯拟合确定最优横坐标,实现精准匹配.最后,利用拟合的空间圆确定孔的位姿.实验结果表明,本方法提取的轮廓接近真实的孔轮廓,孔位与半径的测量精度为0.05 mm;相比没有补偿的情况,增加补偿后孔径与孔间距的测量精度分别提升了31.56％和34.07％.本方法提供了一种提升孔位姿测量精度的策略,且满足制造和装配的实际应用需求.     

大视场双目主动视觉传感器的协同跟踪方法

针对大视场视觉监控的应用,提出了一种基于球面坐标的双目主动视觉传感器协同跟踪方法。首先采用图像特征匹配的方法估计摄像机的内部参数,然后引入球面经纬坐标系作为双目视觉传感器的公共坐标系,最后结合场景深度范围实现目标的协同跟踪。对于任意安装的双目视觉传感器,提出了一种建立球面公共坐标系的新方法,统一了不同参数下的情形,可以实现任意参数下的协同跟踪。实际监控场景下的视频实验,验证了方法的有效性和可行性。     

十字线结构光双目视觉测量的在线匹配方法

一字线及编码(相移)光栅结构光扫描测量系统在复杂曲面数模过程中得到广泛应用,但不能同时保证较低的测量不确定度指标和复杂曲面数模结果的各向光顺性.文章采用双目视觉和十字光配置扫描测量方案,在有效降低测量不确定度指标的同时,利用正交配置的十字光平面,改善了复杂曲面数模结果的各向光顺性.针对十字光双目外极线约束匹配可能存在的多义性问题,提出了附加光平面约束,有效剔除了误匹配点.实验结果表明:该十字光匹配方法可行、具有较好的精度,为后续准确高效地进行空间三角测量奠定了基础.     

利用稀疏化生物视觉特征的多类多视角目标检测方法

鉴于生物视觉特征在目标分类中的良好性能,采用了一种基于稀疏化生物视觉特征的多类多视角目标检测方法。首先利用特征稀疏化方法对生物视觉的标准模型进行改进,有效提高了目标的可分性,然后利用滑动窗口的方法构建基于稀疏化生物视觉特征的目标检测器,采用局部邻域抑制算法完成特定目标的检测任务,最后通过构建场景中待检测目标的词典,对每类目标分别设计滑动检测器以完成多类多视角目标的检测任务,实验结果表明,该方法具有很好的检测性能。     

基于双目视觉测量系统的特征点匹配研究

双目视觉测量作为一种新颖的测量方式,当前正在越来越多的测量中取代传统的接触式测量方法。但是由于双目视觉测量系统对测量精度和实时性要求较大,因此在分析椭圆拟合算法的基础上,通过筛选规则选取部分边缘点进行迭代最小二乘椭圆拟合以提取光斑中心坐标。依据系统对待测量笔9个圆形标志的位置反映的特点,设计一种基于RANSAC算法的特征点匹配方法。实验表明该算法可以满足双目视觉测量对系统的高精度和实时性要求。     

双目视觉的三维重建技术研究

近年双目机器视觉的三维重建技术的研究虽然取得了一定成果,但远远不能满足社会各行各业的应用需求。文章主要介绍基于双目视觉的三维重建技术的主要方法、技术及应用,总结了基于双目视觉的三维重建技术在工程应用中存在的问题、面临的挑战和研究方向。     

双目立体视觉测量中的特征点快速匹配算法

对于图像特征点的提取与匹配是双目立体视觉测量系统中的重要一步,提出了一种改进的适用于随机噪声、光照变化、局部遮挡等复杂环境下的快速鲁棒性不变特征(SURF)的匹配算法。首先,改进了特征点描述子中的主方向的计算方法,提高了主方向的精确度和计算效率;其次,结合NN/SN算法和RANDSAC算法,提出特征点的反向匹配算法,克服了外部环境光照变化、噪声、局部遮挡等因素对特征点匹配的影响,有效地提高了匹配精度。     

基于双目视觉飞行目标落地参数测量方法研究

飞行目标落地参数是评定飞行目标系统性能的重要技术指标.为了测量飞行目标落地参数,采用放置在落弹点区域附近的凝视等待式双目视觉摄像机,高速摄像交汇测量飞行目标的落地参数.由最小二乘法拟合目标各时刻质心的空间三维坐标,建立了目标三维空间轨迹的多项式函数,对多项式函数求导得到目标的飞行速度.针对回转体类飞行目标特点,根据其在摄像机像面成像的情况,将目标分为三类,采用了不同的姿态测量方案,并对测量的误差来源进行了分析,提出了减小测量误差的方法.实验与理论分析表明,所采用的速度与姿态测量方法正确、可靠,速度的测量误差小于1%,大目标和过渡目标姿态角测量误差小于0.5°,为飞行目标的动态参数测量提供了一条新的便捷可靠的途径.     

基于双目视觉的医疗机器人摆位系统测量方法

为了实现精确放疗过程中精确定位和肿瘤位置的精确测量,建立了基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统,并对系统所采用的摄像机标定方法、标记点识别及其三维坐标计算、摆位系统的位置验证等算法进行研究。建立基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统;提出了一种对摄像机采用基于平面棋盘格和立体标定模板相结合的摄像机标定新方法;采用Roberts梯度算子对图像分割的方法,识别标记点中心并计算其三维坐标;通过比较基于双目视觉计算和三维坐标测量仪器测量的各个标记点三维坐标的摆位误差,实现放疗过程中位置验证和精确摆位。实验结果表明:摄像机的标定精度为36.5×10-3 mm和各个标记点的三维坐标平均偏差为δX=0.573mm、δY=0.495mm、δZ=0.430mm,测量方法可获得较高的标定精度和摆位精度,能满足精确放疗对高精度摆位系统的临床需求。     

光栅式双目立体视觉传感器的立体匹配方法

光栅式双目立体视觉传感器的难点之一在于立体匹配问题,为此,提出了一种基于极线约束和空间点最小距离搜索的立体匹配方法.该方法将光栅式双目立体视觉传感器看作两个光栅结构光传感器,分别标定后可测定光条中心点关于某个结构光模型的三维坐标,若两点匹配,则其三维坐标间的距离理论上为零.引入极线约束,在左摄像机成像光条上找一个特征点,在右摄像机所成像中便可计算出一条极线与之对应,在极线与各光条中心的交点中寻找匹配点.该方法在三维空间进行匹配,计算量小,能够实现点与点的唯一匹配.仿真实验表明了该方法的有效性.     

FISCP: fine-grained device-free positioning system for multiple targets working in sparse deployments

Wireless Networks - Device-free localization has long been playing a key role in the anti-intrusion applications. However, current multi-target localization solutions mainly use uneconomical...     

大线视场自由曲面离轴三反光学系统设计

设计了一款大线视场离轴三反光学系统,系统焦距1 200 mm,相对孔径1:12,视场角301。设计中,第三反射镜应用了x-y多项式光学自由曲面提升系统设计自由度,为便于装调,保证关于子午面像质对称,对x-y多项式自由曲面表达式进行了修正。设计结果得出,该系统光学传递函数均优于0.45@50 lp/mm,工作视场内,系统最大波像差为0.056,平均波像差RMS值为0.036,最大畸变值为0.8%,像质相对于子午面完全对称。系统进行了合理的公差分配,蒙特卡罗分析结果显示,该光学系统最终可实现平均波像差优于/14的成像质量。该系统的设计对空间遥感器光学系统的设计具有一定的参考价值,适合作为大幅宽推扫成像系统。     

双目视觉中立体匹配算法的研究与比较

在基于双目立体视觉三维重建的研究中,立体匹配是其中最重要的部分,它的准确性影响着最后的重建结果.本文主要讲述了常用的立体匹配算法,并详细介绍了两种算法分类中的代表性算法的实现步骤,即局域算法中的基于特征点匹配的算法和全局算法中的基于图割法的匹配算法,并对算法从运算速度和误配率两方面进行了比较,总结了两种算法的优缺点,比...     

基于双目视觉的六旋翼无人机立体匹配算法

针对六旋翼无人机双目视觉成像时,经双目融合后反馈的图像噪点过多,以及图像精度不够理想的问题,提出了一种在匹配过程中融入全局差错能量最小化的区域立体视觉匹配算法。由于视差的求解是立体匹配过程中最重要的环节,因此本文利用最小化差错能量矩阵求解最优视差的原理。通过提高立体视觉的视差精度,从而减少视觉融合过程中因数据问题产生的噪声干扰,最终提高了对场景信息三维重构的准确度。通过分别在室内外的仿真实验与真实环境重构实验,验证了本文提出的基于双目视觉的六旋翼无人机立体匹配算法的有效性与可靠性。     

大型高温锻件在线视觉测量图像匹配方法

提出了一种大型锻件在线视觉测量图像匹配方法。本方法建立在外极线约束的基础上,根据锻件现场测量视场大实效性要求高的特点,利用双向极线的距离的方法,建立了基于极线约束的匹配判断条件。在实验室和锻造现场的实验证明本匹配方法精度高,耗时少,符合大型高温锻件在线视觉测量的要求。     

外视场拼接的单镜头大视场中波红外成像系统的实现

基于外视场拼接原理,研制一套大视场中波红外原理样机。设计一制冷型中波红外光学系统。采用光学系统出瞳与冷屏重合的二次成像结构形式,保证系统具有100%冷光阑效率。工作波段为3.7~4.8μm,焦距为40 mm,相对孔径为1:2,全视场角为21.74°×17.46°(27.88°),系统总长145 mm。采用孔/反射镜分时成像的外视场拼接,实现2×1视场扩展。设计结果表明:在空间频率21 lp/mm处,轴外视场MTF>0.68,接近衍射极限。系统结构紧凑,成像质量较高。利用原理样机完成可行性和合理性验证。