基于视觉的增强现实技术研究综述

增强现实技术是当前计算机视觉领域中的热点问题之一,本文系统综述了基于视觉的增强现实 技术的研究现状．首先,对基于视觉的增强现实技术的研究现状进行了概述;其次,详细地阐述了该领域目 前出现的新技术,包括三维注册技术、摄像机标定技术、跟踪技术、虚实光照的一致性以及AR 实空间建模技 术,继而论述了该领域在研究中存在的问题,并对该领域中需要进一步解决的问题进行了讨论;最后,对增 强现实技术的进一步研究进行了展望．     

嵌入式高分辨率图像采集系统的设计与实现

随着信息技术的发展,人们对图像采集系统图像分辨率的要求也越来越高,针对图像采集系统对图像精度的要求,提出了在3．5英寸嵌入式单板机平台上使用高分辨率数码相机采集现场图像数据并通过Internet传输到远程终端的设计方案,实现了高分辨率图像数据的自动获取和实时传输及显示,并具体给出了图像采集单元的软件实现和远程监控端的软件实现方法。     

eBoat300数码相机TWAIN驱动的设计

TWAIN协议是静态图像系统中图像获取设备与应用程序间的通信接口。文中结合佛山汇星阪田电子公司的e-Boat系列数码相机的开发,对数码相机图像采集TWAIN接口进行了分析。介绍了数码相机图像采集TWAIN接口的体系结构和工作机制,提出了TWAIN驱动程序的框架,通过Visual C .Net编写程序在数码相机SDK基础上实现了e-Boat300数码相机TWAIN驱动程序的设计和开发。试验证明,该框架能够很好地满足一般数码相机的TWAIN驱动设计要求。     

基于sMLD特征的远红外航空图像配准算法

航空场景下的远红外图像迫切需要准确、鲁棒、快速的特征描述与自动配准方法。由于已有的多重线型描述符MLD特征存在“特征孤岛”和“尺度变换受限”的问题,因此针对远红外航空图像的配准问题,文章提出了一种聚合特征点以及线型描述符分段统计的特征描述方式,即sMLD特征。结合sMLD特征相互连接构成网状拓扑结构的特性,还提出了一种由粗到细的分支加速匹配算法RF-BA。其中,RF-BA粗匹配充分利用拓扑图的结构,通过局部寻优算法提高匹配的效率。RF-BA精匹配利用最小外接凸四边形原则和GMS校验原则,提升配准精度。实验结果表明,与已有的几种代表性配准方法相比,所提方法在配准精度和时间开销方面均具有更好的性能。     

Semantic Plane-Structure based motion detection with a nonstationary camera

This paper presents a novel method to accurately detect moving objects from a video sequence captured using a nonstationary camera. Although common methods provide effective motion detection for static backgrounds or through only planar-perspective transformation, many detection errors occur when the background contains complex dynamic interferences or the camera undergoes unknown motions. To solve this problem, this study proposed a motion detection method that incorporates temporal motion and spatial structure. In the proposed method, first, spatial semantic planes are segmented, and image registration based on stable background planes is applied to overcome the interferences of the foreground and dynamic background. Thus, the estimated dense temporal motion ensures that small moving objects are not missed. Second, motion pixels are mapped on semantic planes, and then, the spatial distribution constraints of motion pixels, regional shapes and plane semantics, which are integrated into a planar structure, are used to minimise false positives. Finally, based on the dense temporal motion and spatial structure, moving objects are accurately detected. The experimental results on CDnet dataset, Pbi dataset, Aeroscapes dataset, and other challenging self-captured videos under difficult conditions, such as fast camera movement, large zoom variation, video jitters, and dynamic background, revealed that the proposed method can remove background movements, dynamic interferences, and marginal noises and can effectively obtain complete moving objects.© 2017 ElsevierInc.Allrightsreserved.     

稀疏约束的时空正则相关滤波无人机视觉跟踪

目的 基于相关滤波的跟踪算法在无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)视觉跟踪领域表现出卓越的性能。现有的相关滤波类跟踪算法从样本区域的所有特征中学习滤波器,然而某些来自遮挡或形变的特征可能会污染滤波器,降低模型判别能力。针对此问题,提出一种稀疏约束的时空正则相关滤波跟踪算法。方法 在相关滤波目标函数上施加空间弹性网络约束以自适应地抑制跟踪过程中的干扰特征,同时集成空间—时间正则相关滤波算法(spatial-temporal regularized correlation filter,STRCF)中的时间正则项以增强滤波器抑制畸变的能力。采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)将带有约束项的目标函数转化为两个具有闭式解的子问题迭代求局部最优解。此外,提出一种相关滤波框架通用的加速策略,根据当前帧的目标位移量,对检测定位阶段的特征矩阵进行等距离的循环移位,将其作为在线学习阶段的特征矩阵,每帧可节省一次训练样本的特征提取操作,提高跟踪速度。结果 在3个UAV数据集上与14种主流跟踪算法进...     

改进PSO算法及在无人机路径规划中的应用

在无人机路径规划问题中,传统算法存在计算复杂与收敛慢等缺点,粒子群优化算法(PSO)得益于其算法原理简单、通用性强、搜索全面等特性,现多用于无人机航路规划.然而,常规PSO算法容易陷入局部最优,本文在优化调整自适应参数的基础上综合引入全局极值变异与加速度项,以平衡全局和局部搜索效率,避免种群陷入“早熟”.对基准测试函数进行测试的结果表明,本文所提改进PSO算法收敛速度更快,精度更高.在实例验证部分,首先提取飞行场景特征,结合无人机性能约束,进行环境建模;然后将多项运行约束和期望的最小化飞行时间均转化为罚函数,以最小化罚函数作为目标,构建无人机飞行任务场景下的航路规划模型,并利用本文所提改进粒子群算法进行求解,最后通过对比仿真验证了改进粒子群算法的高效性和实用性.     

自适应斥力系数的无人机路径规划

使用人工势场法进行无人机路径规划时,往往存在目标不可达、运动轨迹迂回反复和路径长度过长等问题.传统的人工势场法不能根据环境具体信息对斥力系数进行调整,而现有的改进方法不能在自适应调整斥力系数的同时兼顾规划效果和规划时长.针对以上问题,提出了一种基于深度学习的无人机自适应斥力系数路径规划方法.首先通过融合遗传算法与人工势场法找出在特定环境下最合适的斥力系数样本集,其次利用该样本集训练残差神经网络,最后通过残差神经网络计算适应环境的斥力系数,进而使用人工势场法进行路径规划.仿真实验表明,该方法在一定程度上解决了人工势场法规划中目标不可达、运动轨迹迂回反复和路径长度过长等问题,规划效果和规划时长方面均有优异表现,能很好地满足无人机路径规划中对当前环境的自适应要求和快速规划的要求.     

Implementation of mmWave long-range backhaul for UAV-BS

Uncrewed aerial vehicles (UAVs) have become a vital element in nonterrestrial networks, especially with respect to 5G communication systems and beyond. The use of UAVs in support of 4G/5G base station (uncrewed aerial vehicle base station [UAV-BS]) has proven to be a practical solution for extending cellular network services to areas where conventional infrastructures are unavailable. In this study, we introduce a UAV-BS system that utilizes a high-capacity wireless backhaul operating in millimeter-wave frequency bands. This system can achieve a maximum throughput of 1.3 Gbps while delivering data at a rate of 300 Mbps, even at distances of 10 km. We also present the details of our testbed implementation alongside the performance results obtained from field tests.     

具有执行器故障的四旋翼无人机有限时间容错控制

本文主要研究了四旋翼无人机在外部干扰、执行器存在部分失效和偏置故障并发情况下有限时间轨迹跟踪的控制问题. 通过分析四旋翼无人机动力学特性, 构建了带有外部干扰、执行器机构故障的动力学模型. 基于鲁棒全局快速终端滑模控制算法, 设计了一种有限时间容错控制器, 提高了系统对故障的响应速度. 其次, 针对常值/时变故障和干扰,在控制器设计中采用改进的连续函数进行补偿, 减少了由切换函数引起的系统抖振, 并基于Lyapunov函数对控制器的稳定性进行了分析. 最后, 通过仿真实验验证了所设计控制器的有效性和可靠性, 同时存在执行器故障和外部干扰的情况下, 无人机能够实现较好的轨迹跟踪性能.