基于视觉的移动机器人地面轨线跟踪导航研究

地面轨线跟踪是机器人视觉导航控制基本技术之一．文中针对曲率变化较大的地面轨线跟踪提出了一种新的状态控制方法．该方法从图像中提取参考轨线的方向和幅度参数作为状态控制的输入，调整速度和转速实现跟踪控制．为改善控制性能，当由于摄像机倾角较大而引起的图像畸变较大时，利用射影变换把参考轨线参数从图像坐标系映射到机器人坐标系，而无须提供位置、曲率等参数．实验表明该方法控制效果良好．     

基于视觉的机械手轨线跟踪系统

本文从视觉与控制集成这一指导思想出发，建立了一个视觉引导的机器人轨线跟踪系统，用于玻璃加工时的图纸曲线的自动跟踪和坐标读取，实验结果显示出良好的跟踪性能。     

基于CPLD的彩色视觉移动机器人路径跟踪系统

路径跟踪是机器人视觉导航控制基本技术之一,为使机器人沿地面彩色引导线自主运动,并能在适时离线执行任务后自动返航,提出了一种用可编程逻辑器件(CPLD)实现的视觉伺服PID控制方法.该方法利用图像特征反馈对其所跟踪的路经进行实时识别跟踪.仿真结果表明,该方法改善了控制算法的实时性,提高了移动机器人的路径跟踪精度与速度.     

基于机器视觉的切割机轨线实时跟踪算法

本文从视觉跟踪系统的特点出发，研究了各种跟踪算法，提出了切向追踪、法向靠近的视觉跟踪算法．通过对法向距离的有效控制，提高了系统的跟踪精度和跟踪速度，实验结果表明该算法具有良好的跟踪性能．     

基于FPGA+ARM的视觉导航轮式机器人

根据自动运输的需求,以FPGA+ARM为核心,设计一种基于视觉导航的自主式轮式机器人,使用FPGA控制图像的实时采集、存储和显示,用ARM实现路径识别、通信并控制执行机构和传感器。路径识别的基本思想是采样二值化并去噪,再检测出场景中的路径,由路径跟踪模块进行导航计算。实验结果表明,该机器人的控制准确可靠,能正确地跟踪预先设置的引导轨线。     

逼近与跟踪空间翻滚目标的图像视觉伺服控制

在空间翻滚目标的最终逼近与跟踪任务段,追踪星对目标星的视觉相对导航会因进入盲区而失效,而基于间接相对导航的位置视觉伺服控制精度太差.针对该问题,基于图像视觉伺服思想,直接利用目标图像特征点坐标,建立了超近距离姿轨跟踪的成像运动模型,推导得到指数收敛的图像视觉伺服期望广义速度、相对位置估计修正量,进而引入基于双滑模面控制律的相对姿轨耦合控制闭环,从而提出了间接估计辅助的图像视觉伺服控制方法.数学仿真结果表明:该方法的相对位置和姿态控制精度显著提高,可为空间翻滚目标最终逼近与跟踪任务提供安全、准确、稳定的相对姿态和轨道条件.     

一种快速有限时间收敛的轨迹跟踪引导律EI北大核心CSCD

针对参考轨迹曲率变化大导致前视距离(LAD)调整不及时,使得无人船(USV)轨迹跟踪误差收敛慢的问题,本文利用轨迹跟踪几何关系,建立位置跟踪误差动态系统,引入曲率参数设计一种新型的时变前视距离(NTLAD),提出一种快速有限时间收敛的轨迹跟踪引导律(FFTC-GL),包括期望艏向引导律和期望巡航速度引导律研究,以快速准确跟踪大范围曲率的轨迹.首先,构造NTLAD的稳定约束条件,结合图解法求解NTLAD函数,实现法向误差快速有限时间收敛,并且引入曲率参数,快速准确地跟踪不同曲率的轨迹.其次,基于切向误差的有限时间技术,设计快速有限时间速度引导律,实现切向误差动态系统的有限时间稳定.最后,通过对比有限时间上确界,表明引导律对位置跟踪误差收敛的快速性.轨迹跟踪仿真表明FFTC-GL能够在有限时间内跟踪参考轨迹,保证曲线拐点位置跟踪误差快速收敛.     

基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法

针对农田、野外环境中无人工标记情况下的导航问题,提出了一种基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法。该方法不需要铺设导航线或者路标即可引导机器人行走直线。首先,根据需求确定需要跟踪的目标区域,之后控制机器人调整方向直到目标移至视野中央;其次,根据机器人和目标的位置确定参照目标,并依据两个目标的位置确定虚拟导航线;然后,动态更新导航线,并结合虚拟定标线和虚拟导航线确定偏移角度和偏移距离;最后,利用偏移参数构建模糊控制表,并以此实现对机器人旋转角度和行走速度的调整。实验结果表明,该算法能较为精确地实现对导航路线的识别,进而利用模糊控制策略使机器人沿直线向目标行走,且导航精度在10 cm以内。     

基于视觉预测的运动目标实时跟踪系统

针对机器人控制系统中更高的视觉反馈实时性要求,提出一种基于最小二乘法预测的目标实时跟踪方 法．该方法采用最小二乘法预测运动目标的位置,以限定目标搜索范围,从而提高跟踪速度．实验结果表明该方法 能满足快速视觉伺服响应的实时性要求．     

视觉引导的机器人曲线跟踪系统

曲线跟踪是在视觉引导下机器人运动控制的一种典型应用。该文介绍了一种实用的视觉引导机器人曲线跟踪系统。在该系统中,机器人可以在视觉系统的引导下跟踪平面上的任意曲线。视觉系统能够完成自动标定、自动识别曲线、跟踪控制等功能。该系统具有算法简单,实用性和稳定性强等特点,其跟踪速度和精度都在实验中取得了较为满意的结果。     

基于显微视觉的微小型零件跟踪系统

微装配过程中的运动目标跟踪是一个新兴的研究方向。构建了一个由CCD相机、显微镜头、电控云台和图像处理模块组建的、针对微小型零件的显微视觉跟踪系统。为克服显微视场范围小的局限性,提出一种基于SIFT特征点的模板匹配和Kalman预测相结合的跟踪算法,通过Kalman预测实现在局部范围内的模板匹配,利用SIFT特征对模板匹配的结果进行校正和更新。实验结果表明：提出的跟踪算法能得到稳定的目标局部特征,并准确地跟踪到目标,对亮度变化、成像模糊等影响因素有较强的适应能力。     

大范围液位实时自动跟踪测量系统

针对传统液位测量方法的精度低、速度慢、测量范围受限制等问题,设计了一套基于视觉图像处理的高精度、快速的液位自动测量系统,它适用于测量范围大、液位变化速度快的实时液位测量。该系统以CCD摄像机采集的液位和钢尺图像为基础,通过钢尺刻度识别、钢尺刻线及液位识别三大识别模块完成液位高度测量,根据液位高度反馈控制电机带动CCD相机跟随液位实现实时自动跟踪测量。为了提高算法的识别速度,增强算法的鲁棒性,该系统采用了NCC(the normalized cross correlation)模板匹配数字识别方法,在刻线识别和液位识别过程中充分利用了图像的灰度特征和钢尺的结构特征完成识别。实验结果表明该测量系统的算法有着较高的鲁棒性以及较快的测量速度,可以完成精度在0.1mm以内的液位测量。     

基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的设计与实现

设计并实现了一种基于HCS12单片机的智能寻迹模型车系统.采用飞思卡尔公司HCS12系列16位单片机MC9SDG128作为核心控制单元,使用CCD摄像头采集路面信息.通过对检测图像的分析和计算,自动控制舵机转向,并对直流驱动电机进行PID调速控制,从而实现智能车快速稳定的寻黑线行驶.     

交通监控场景下的相机标定与车辆速度测量

针对交通监控场景中对车辆速度测量的需求,提出了一种相机标定方法和车辆速度测量方案。首先,通过深度学习YOLO检测算法和光流跟踪算法对图像中的车辆目标进行检测和跟踪,根据获得的轨迹集合使用级联霍夫变换计算出道路方向上的消失点,从而检测出道路上的标志线。之后根据消失点和标志线,使用试探焦距思想完成相机标定任务。最后通过计算多帧之间瞬时速度的平均值来实现车辆速度的测量。通过真实交通监控场景的实验结果表明,这种基于消失点的自动相机标定方法具有较好的稳定性和较高的标定精度,能够满足车辆速度测量和实际工程应用的需求。     

CCD相机的高速数据采集系统设计

为了解决CCD相机与电脑之间的数据传输问题,设计了一种基于CY7C64613的CCD相机的高速数据采集系统,包括信号调理电路、A/D转换电路和USB数据传输模块等的设计。利用Cypress公司提供的开发包设计了固件和驱动程序,实现USB与PC间的通信,利用VC++开发了相机的图像采集软件,实现对相机的控制和采集数据的初步处理。     

点阵测头成像视觉坐标测量系统的研究

柔性三维坐标测量在工业现场测量有较多应用.分析多目标点透视成像原理的基础上,提出了点阵测头成像视觉坐标测量的概念,给出系统完整的三种数学模型及求解方法.设计了一种实用测头,基于单台面阵CCD摄像机实现由三种类型测头组成的视觉测量样机.在距离摄像机1 000 mm,样机进行实际测量,并与三坐标测量机的检测结果进行比对.测试结果表明在摄像机成像面平行的两个方向的测量精度高于摄像机轴向测量精度.     

基于PCI总线的高速CCD图像存储系统设计

对高速相机接口进行分析,提出了一种基于PCI总线的高速CCD图像采集存储方案.这种方案首先利用FPGA预处理CCD图像数据,以保证数据同步和数据位数匹配;然后通过PCI9054采集数据;最后,教据通过流水线方式存储于SCSI硬盘阵列.系统测试结果表明,该方案构建了一个实时性强、操控方便的高速图像采集系统.     

基于CCD与PID的自动视觉对线开幅方法研究

针对目前国内开幅机自动化程度较低的现状,提出了一种基于CCD识别标定漏针缝与PID控制伞架电机的自动视觉对线开幅方法。采用CCD相机拍摄织物图像,由计算机识别、定位漏针缝。根据漏针缝与剖布刀的偏移方位与大小,由PID控制器调整伞架旋转方向与速度,纠正漏针缝与剖布刀的偏移量,以保证沿漏针缝剖分织物。Matlab仿真表明,该系统能实时检测漏针缝并控制伞架旋转速度,响应速度快,检测精度高,可靠性好,取得了良好的控制效果。     

眼底照相机远程操控系统设计

介绍了一种基于IP-VPN网络的构建眼底照相机远程操控系统的方案,系统采用C／S模式,其中视频服务器采用了CCD摄像头、H.264视频实时压缩采集卡,快速地完成视频采集、压缩编码发送。同时,视频服务器通过RS232串口通信控制步进电机动作。客户端通过WinSock编码技术实现与视频服务器通信,进而远程控制眼底照相机操作。实验结果表明,这一方案能满足眼底图像实时显示和远程操控眼底照相机的功能。     

远程遥控移动机械手的可视化实时控制

采用OTG接口连接摇杆手柄的Android手机和无线视频传输方案,来实现对移动机械手的可视化实时控制。本设计以OMAP4430开发板和Android手机为核心,通过响应摇杆水平、竖直方向的移动事件和手柄按键事件来控制机械手的地表移动及机械手马达操作,同时借助车载USB摄像头拍摄720P视频,经H264编码后用无线网卡发送到Android手机,解码后显示在控制界面上。实验结果表明,可视化远程遥控机械手能够实现全方位移动、捉取地面目标等功能,同时无线视频传输帧率达到28fps,满足实时视频传输要求。