基于模型的立体视觉的优化方法

针对3D视觉检测中最典型的误差源图像中像素的量化误差,在已知模型的条件下,对双目立体视觉提出一种模型,利用该优化模型及改进的约束最小二乘法对未知模型的立体视觉解法做一些改进,可以明显减少系统的误差,仿真结果表明,与未知模型的立体视觉方法相比,在同样的量化误差条件下,该方法可将系统误差减少50％以上。     

基于结构光的星箭对接环相对位姿测量方法

空间非合作目标位姿测量是空间在轨维护的前提。面向空间机械手对空间载体自动抓捕的应用需求，提出了基于结构光的空间非合作目标视觉测量方法。该方法以双套双线结构光测量装置作为测量传感器，以空间载体上普遍存在的星箭对接环作为抓捕目标。根据对接环的共同特点，选择直线特征和点特征相结合作为相对位姿的求解特征；基于直线特征求解圆环平面法向量，基于点特征求解圆环圆心坐标，进而得到机械手工具坐标系与对接环坐标系间的相对位姿关系；基于多重几何约束实现了不同光照条件下图像上目标直线的鲁棒识别。建立了演示验证实验系统，在大量演示实验的基础上，进行了实验结果分析。     

轨迹测量系统中特征点检测技术研究

针对机器人直线轨迹测量系统中的图像处理鲁棒性问题．开展线结构光光条图像的特征点识别技术研究．提出了一种基于种子点拟台和直线生长的直线分割方法。很好地解决了各种条件下各段拟合直线的端点自动获取问题，提高了系统的环境适应性和测量精度实验表明，该方法具有很好的鲁棒性。     

面向人眼视觉的图像增强方法

结合人眼获取信息的方式,提出一种面向人眼视觉的图像增强方法。在保持图像原有信息的前提下,使图像中相邻区域间的灰度差异最大限度地被人眼感知。根据图像区域间的邻接关系,设计一种灰度合并策略,用最少的灰度表示一幅图像,基于人眼临界可见偏差(JND)特性建立一种灰度映射关系,通过灰度映射方式实现图像增强。实验结果表明,该方法的图像增强效果优于目前常用的图像增强 方法。     

摄像机在线标定中的棋盘格角点自动检测方法

针对摄像机在线标定的特殊需要，研究棋盘格角点的自动检测问题。利用棋盘格角点共面特点，将平面到平面的变换引入到角点检测中，实现了角点的自动粗定位。在粗定位窗口内，通过角点检测算子与区域能量中心共同实现了角点精确定位。该算法将角点的检测与排序巧妙地结合起来，不仅对全局和局部光照变化都具有较强的适应性，还解决了图像中某些角点检测失败时，其他角点的正确检测与排序问题。实验结果表明，该方法不仅在鲁棒性和检测精度方面高于常用棋盘格角点检测方法，而且全部处理过程可自动实现，在摄像机在线标定中具有很高的实际应用价值。     

P3P位姿测量方法的误差分析

从工程应用的角度出发,在三个控制点构成等腰三角形的条件下,研究P3P位姿测量方法的误差与输入参数误差的关系。首先在理论上推导出测量位姿误差与输入参数误差间的关系,在此基础上通过误差统计分析和直接仿真验证的方式得到在输入误差中,图像坐标的检测误差和像机内参数标定误差对测量位姿误差的影响较大,而目标模型的测量误差对测量位姿误差的影响可以忽略不计的结论。这对位姿测量系统的设计与实现具有一定的指导意义。     

测地自旋图院三维物体局部形状描述符

针对自旋图中欧氏测量存在歧义、形状信息存在丢失的现象,提出一种新的三维物体表面局部形状描述符:测地自旋图（Geodesic-spin-image,GSI）。GSI采用测地距离取代欧氏距离限定局部支持区域;GSI在自旋图的基础上,还引入了3个新的特征,以补偿自旋图在方位角上的信息丢失。这3个特征为:局部支持区域在描述点切平面上投影的长轴长度、短轴长度,以及局部支持区域形心到描述点切平面的距离。基于GSI描述改进了现有自旋图匹配算法,首先基于3个新特征进行粗略匹配,而后基于测地支持区域内的自旋图进行精确匹配,以提高识别效率。仿真实验结果表明:相比于标准自旋图方法,该方法提供的物体局部形状信息更丰富,具有更高的目标分辨能力和匹配识别效率。     

海面背景红外实时仿真

海面背景红外实时仿真方法研究在现代红外技术发展中具有重要的理论意义和应用价值。结合现有计算机软硬件条件,引入多种优化技术,提出一种海面背景红外实时仿真方法,实现了较高帧速的海面背景红外实时仿真。使用2D FFT技术快速计算海面几何模型数据,引入Geomipmap技术优化组织海面几何模型数据,利用GPU加速红外辐射计算,提出预生成离线数据技术和基于视点渲染的技术,提高了实时渲染速度。实验结果表明,该方法生成的红外海面背景渲染速度可达到300帧/s以上,满足实时仿真的要求,同时,为仿真系统中其他部分的仿真预留出了较多计算资源。     

基于模型的水下机器人视觉悬停定位技术

根据7000米载人潜水器水下作业的需要和特点,提出了一种基于单目视觉位姿测量原理的水下机器人悬停定位方法,构建了包含水下目标识别与跟踪、三维位姿计算及水下机器人控制三项关键技术的水下演示实验系统。以自行研制的水下机器人控制系统实验研究平台为实验载体,以4个按正四面体分布的小球构成的合作目标为观察目标,在室内实验水池中实现了水下机器人悬停与定位演示实验。实验结果显示,系统能够弓I导机器人运动到指定位姿并实现稳定的悬停和定位。该项研究为基于模型的单目视觉三维位姿测量技术开辟了水下机器人应用新领域。     

目标位姿测量中的三维视觉方法

要测量出一组特征点分别在两个空间坐标系下的坐标，就可以求解两个空间目标间的位姿关系，实现上述目标位姿测量方法的前提条件是要保证该组特征点在不同坐标系下，其位置关系相同，但计算误差的存在却破坏了这种固定的位置关系，为此，提出了两种基于模型的三维视觉方法－基于模型的单目视觉和基于模型的双目视觉，前者从视觉计算的物理意义入手，通过简单的约束迭代求解实现模型约束，后者则将简单的约束最小二乘法和基于模型的单目视觉方法融合在一起来实现模型约束，引入模型约束后，单目视觉方法可以达到很高的测量精度，而基于模型的双目视觉较传统的无模型立体视觉方法位移精度提高有限，但姿态精度提高很多。