基于一种新的目标识别的边缘爬行算法

针对机器人目标识别的实时性、快速性和鲁棒性特点,依据物体边缘大部分区域的方向缓变原理,提出了一种基于记忆的边缘爬行改进算法.爬行搜索方法的一个明显缺点是"爬虫"容易掉进"陷阱",即围绕某个局部小区域重复爬行.记忆搜索方法则有效克服了爬行搜索方法容易掉进"局部陷阱"的不足.在边缘爬行的同时,通过标号将颜色相近的不同物体分割出来.实验结果表明,与传统方法比较,该方法的边缘线更加完整、清晰,而且缩短了处理图像的时间,使目标识别的实时性和鲁棒性得到了优化.     

基于最小平方中值定理的立体视觉里程计

提出了一种基于最小平方中值定理（LMedS）的立体视觉里程计方法。利用图像中尺度不变的SIFT特征点作为路标,基于KD树的最邻近点搜索算法来实现左右图像对特征点的匹配和前后帧间特征点跟踪。通过特征点的三维重建,基于最小平方中值定理估计出机器人的运动距离和方向信息。实验表明该方法在不同图像间匹配、三维路标跟踪和机器人运动估计中具有很强的鲁棒性。     

GPU并行加速的均值偏移算法

为克服mean shift算法计算复杂度高、运行速度慢的缺点,提出一种基于GPU的快速mean shift算法.首先使用k-means算法对图像像素进行预分类,之后在预分类、下采样后缩小的数据集上进行mean shift聚类,以有效地降低算法复杂度.此外,借助GPU的通用计算功能对k-means和mean shift分别进行并行了处理.实验结果表明,通过对图像进行预处理,有效地提高了几何模板查找在强噪声、低信噪比图像中的识别率;同时,改进后的mean shift算法的运行速度提高了近40倍,满足了高速机器视觉检测的实时性要求.     

适应视觉感知的块效应消除算法

针对编码图像出现块效应的现象,提出一种以人类视觉感知驱动的块效应消除算法。传统块效应消除算法经常会导致图像边缘丢失,为了解决这个问题,本文对块效应影响像素应用自适应滤波器和模糊推理技术。仿真结果表明算法可以获得比传统算法更好的效果。     

双目视觉的新颖实时局部2维地图构建方法

根据轮式机器人移动的特点,提出一种采用双目视觉的新颖实时局部2维栅格地图构建算法。首先,提出虚拟高度线投影成像原理,将场景均匀栅格化,在栅格中引入虚拟高度线,并将其投影到立体视觉系统的立体图对中产生投影线,将求解场景点高度值的问题转化为在投影线上和水平视差搜索范围内寻找具有最大相似测度的对应点问题;然后,提出一种新颖的局部2维地图构建方法,该方法以机器人所能越过的最大高度为阈值,对高于阈值部分的虚拟高度投影线上的场景点由其在图像对中的相似测度确定其是否为障碍物区域。实验结果表明,该方法满足机器人导航所要求的有效性和实时性,并可应用到构建3维地图。     

利用特征点序列截断的图像匹配判决算法

当图像中特征点缺失比较严重时,利用特征点S维分配算法和K均值聚类算法的图像匹配性能较差。此外,随着待匹配图像数量的增加,上述两类算法的计算量急剧上升。针对上述问题,提出一种新的图像匹配判决算法——利用特征点序列截断的匹配判决。该算法利用了匹配特征点之间的匹配度量大于非匹配特征点之间的匹配度量,以及同一匹配簇中来源于同一图像的特征点不超过一个的先验知识,一方面对特征点缺失具有较强的鲁棒性,另一方面克服了上述两类算法中的组合爆炸问题。仿真实验证实了所提算法的有效性。     

匹配与姿态估计的粒子群优化算法

点模式匹配问题是机器视觉与模式识别领域中一个基础问题,在目标识别、医学图像配准、遥感图像匹配、姿态估计等方面都得到广泛应用。提出一种在仿射变换下利用粒子群优化算法进行图像点模式下的匹配与姿态估计的方法。算法首先把点集匹配问题转化为解空间为仿射参数空间下的目标函数优化问题,然后运用粒子群算法对相应的变换参数进行搜索,获得问题最优解。本文贡献如下：1)给出一种仿射参数的初始估计方法,提高了后续算法搜索效率;2)引入阈值和次近点规则,改进了最近点匹配搜索方法,能较好地拒绝出格点（outliers）,并提高算法有效性;3)从两方面对PSO方法进行了改进,加强了原PSO的全局和局部搜索能力。实验结果表明,算法具有有效性和鲁棒性。     

应用多个正交视角轮流逼近3维目标的坐标

为实现目标的快速、精确3维定位和跟踪,提出一种正交摄像机视频定位系统及其坐标轮流逼近的迭代定位算法。系统中平面摄像机光轴按照正交方式布置,拍摄方向均指向原点。不同于现有的大部分计算机视觉方法,本算法中没有影响定位效率和精度问题的图像配准操作。证明了迭代算法的收敛性。数值验证和实际试验表明,本算法计算简单、误差稳定性好,收敛快,因此具有良好的应用潜力。     

用于视觉传感器的有理系数小波滤波器的设计

有理系数小波滤波器的设计可以通过降低小波函数消失矩阶数来实现,但设计方程中出现的自由变量的取值需要在一定的范围之内,因为需要满足Daubechies紧支集条件。归纳总结了有理系数小波滤波器的设计过程,并以长度为4的有理系数小波滤波器设计为例,对如何确定设计方程中自由变量的取值范围进行了讨论,以得到适用于视觉传感器图像处理算法硬件实现的有理系数小波滤波器。     

基于投影匹配的目标姿态测量方法研究

提出一种在图像投影匹配基础上进行的目标姿态测量新方法,避免了传统姿态测量中左右像面目标的特征匹配或灰度匹配.二维投影相关法是基于二维投影的灰度相关匹配算法,主要利用匹配图像相邻像素的灰度值的大小关系应该相同的原理进行图像匹配.在此基础上采用双目视觉测量空间轴对称目标姿态,应用面面交会法获取轴对称目标在像面的轴线,进行三维姿态测量.模拟实验结果表明:该方法姿态角测量误差小于0.2°;且计算速度快,结果稳定,能够满足处理的要求.