一种基于虚拟实景空间的测量与定位方法

为了增强测量与定位操作的直观性和方便性,文章提出了基于虚拟实景空间的测量与定位方法。首先将二维屏幕坐标转换为对应的单幅图像坐标,基于约束条件,利用单目视觉技术得到摄像机坐标系坐标,实现3种情况下的边长测量;已知前后位置的经纬度值,确定摄像机前进方向,利用摄像机坐标系坐标经计算得到目标的经纬度值,实现目标的定位。实验结果表明,该方法可以对物体进行有效的测量和定位,满足实际应用要求。     

基于MATLAB的智能车辆导航路径提取

近年来,随着汽车数量的增加,交通安全变得更加重要,视觉路径导航技术的应用可以有效的减轻驾驶员驾驶的负担,减少驾驶员疲劳驾驶的现象,缓解驾驶者的疏忽导致的交通事故,提高交通安全性。提出一种基于MATLAB的智能车辆导航路径提取的方法。首先,采用图像增强、自适应阈值二值化等方法处理原始导航路径图像以识别导航路径,再对图像进行搜索以确定路径左右边缘点位置,从而提取路径中心线及导航参数。     

基于模糊控制的黄瓜采摘机器人视觉导航

以温室环境下黄瓜垄间图像为研究对象,提出了基于计算机视觉和模糊控制技术的导航方法.用色差2G-R-B算子对RGB彩色图像进行灰度化处理;根据灰度图像双峰型垂直直方图初步确定导航线位置;并据此逐行求出离散导航点;采用基于一点的改进型Hough变换由离散导航点拟合出导航参考直线,进而获得当前位置的横向偏差和角度偏差作为导航参数.以横向偏差和角度偏差作为模糊控制器的输入,以差速运动机器人的差速值作为输出,设计了模糊控制器.导航试验结果表明:该方法平均耗时小于150 ms,可以满足实时控制的要求,以0.3 m/s速度进行路径跟踪时,最大误差小于5 cm.     

基于多重分形的地形辅助导航路径规划算法

地形导航是一种利用航行器下方地形信息获取航行器位置的导航技术。为了得到较高的定位精度并使飞行长度尽可能短,需要预先规划飞行路径。该文将地形数字高程图(digital elevation model,DEM)看作二维灰度图像,引入在图像处理中得到广泛应用的多重分形理论,将利用小波变换求得的奇异指数作为地形提供定位精度能力的一种度量。选择合适的阈值划分得到定位优区,利用A*算法寻找最短路径,此路径即是规划路径。选用粒子滤波作为导航算法,沿规划路径和其他路径进行多次飞行仿真,结果显示规划路径的定位精度和稳定度都比较高,而且路径长度短,有较强的实用性。     

基于视觉识别技术的移动式樱桃采摘机器人设计

为了降低樱桃采摘过程中的破碎率,提高采摘效率,设计一种新的基于视觉识别技术的移动式樱桃采摘机器人。将TI公司的32位数字处理器芯片TMS320F2812作为核心处理器设计移动式樱桃采摘机器人,本文给出硬件总体方案,并且通过SAA7105完成对视频图像的编码操作。软件设计主要包括樱桃的定位、机器人手眼标定和机器人路线规划。依据目标上多个点的三维位置信息对樱桃球模型进行重建,通过最小二乘法求出樱桃质心位置,实现樱桃的定位。将樱桃在机器人坐标系中的定位简化成求解摄像机坐标系和机器人坐标之间的映射矩阵,通过映射矩阵实现机器人手眼标定。考虑到樱桃的采摘要求,通过分段路径规划对机器人的运动进行控制。实验结果表明,所设计机器人图像处理性能强、定位精度高,在保证采摘精度的同时,有很高的采摘效率。     

基于单线激光的果园机器人自主导航方法

以四轮差速机器人作为试验平台,提出一种基于单线激光雷达获取环境信息的方法,研究机器人在树行中心线的导航性能以及机器人到达行尾进行自主换行的能力.首先,由单线激光雷达获取环境信息,利用距离阈值法、自适应密度聚类算法、改进的最小二乘法等算法处理激光数据,得到树行中心线作为机器人理论导航路径,以机器人与导航路径的横向偏移量、航向偏角和线速度作为输入量来设计控制模型实时跟踪导航路径,到达行尾时能够自主感知并执行掉头转弯至下一行动作;行间自主导航试验中,机器人线速度分别为0.2、0.4和0.6 m/s,且机器人初始位置横向偏移量不大于0.8 m、航向偏角不大于15°时,导航轨迹与树行中心线的平均横向偏差为3.69 cm,最大横向偏差为11 cm;在自主换行测试中,机器人能够准确进行掉头转弯到下一行,然后继续进行行间导航.果园自主导航系统具有良好的运行稳定性和较高的导航精度,能够满足果园作业机器人的自主行驶精度要求.     

飞行机器人电塔巡检视频关键帧提取预处理

针对架空输电线路飞行机器人巡检视频的关键帧提取问题,提出了一种地理信息、导航数据、航拍数据和相机参数相结合的关键帧提取预处理方法.首先通过将地理坐标系中的坐标转化到空间直角坐标系中,对地理信息进行处理;其次通过空间直角坐标系中的坐标转化成图像坐标系中的坐标,确定巡检目标在图像中的位置;最后通过判断巡检目标在图像坐标系下的位置以确定图像是否可以作为关键帧的候选帧.实验结果表明:提出的预处理方法在不降低从视频中提取出来的关键帧准确度前提下,减少了图像层面上的计算量,缩短了关键帧提取时间.     

嗅觉搜索机器人的单目视觉室内定位技术研究

针对室内嗅觉搜索机器人定位问题,提出一种基于最小二乘高斯核支持向量机的单目视觉定位算法.首先,利用最小二乘高斯核支持向量机,可将机器人在图片中像素位置与真实场景中位置间的非线性映射转化为带高斯核的线性映射;然后,运用k重交叉验证方法对映射关系模型进行训练,获取优化模型参数;最后,利用单目摄像头采集机器人运动的连续图像,并根据机器人平台与其背景间的灰度差异特征实时识别图像中目标机器人平台,计算得到机器人平台形心在每一帧图像中的像素位置,进而映射出机器人平台在室内环境下的实时动态位置.实验结果表明:此定位方法能够为移动机器人在室内环境下提供高精度和无累积误差的实时定位信息;算法的精确性和可靠性得到了充分验证.     

基于单目视觉的工业机器人抓取系统设计

针对工业机器人在示教模式下上料无法对位姿出现偏差的工件完成抓取的问题,设计了一种基于单目视觉的工业机器人抓取系统。系统使用单目视觉采集工件图像,利用九点标定法将图像中的工件形心坐标转换为机器人坐标系下的坐标;通过图像处理算出工件的旋转角度,引导机器人运动至目标位置并配合抓手完成对工件的抓取。最后以PCB为对象搭建了抓取系统,经过多次抓取实验,发现该抓取系统位置误差在2 mm以内、姿态误差在1.5°以内,能够满足自适应抓取工件的定位要求。     

二维桁架路径模型的自动生成算法

针对传统的基于工件CAD模型或建筑CAD图纸的路径模型生成和规划方法不适用于复杂桁架结构的问题,提出了一种基于桁架结构CAD图纸的二维桁架路径模型的自动生成算法.该算法首先使用图像处理算法(如图像膨胀、面积滤波、腐蚀和细化)结合特征点提取算法对输入的图像进行处理,并获得桁架图像的特征点集,通过求取特征点间的连接关系得到邻接矩阵,然后利用特征点集和邻接矩阵重构出二维桁架路径模型.以输电线路铁塔路径模型的生成为例,阐述了算法的具体实现过程,并利用Floyd算法实现了机器人的全局路径规划.该算法只需输入桁架结构CAD图纸,程序即能自动生成路径模型.利用Floyd算法完成了机器人的全局路径规划,其结果可以应用于桁架攀爬机器人的智能导航领域.     

基于分数阶微分Frangi的夜间车道线检测

基于机器视觉和图像处理的夜间车道线检测一直是该领域的研究难题,即使是近年的深度学习方法,检测精度只能达到50%左右.为此,研究了一种新的算法,根据车道线的特点和车辆的行驶速度,将视频中多幅图像融合到一幅图像中;利用图像的特点,在区域合并中识别出有效的车道线检测区域;将有效区域分割成新的图像后,采用基于Frangi和Hessian矩阵的算法对图像进行平滑和增强;为了提取车道线的特征点,提出了一种新的分数阶微分模板进行车道线特征点检测,该算法根据车道线在图像中可能的位置,从4个方向检测特征点;在检测出候选点后,应用递归Hough直线变换得到候选车道线,为了确定最终的车道线,一条车道线的角度应介于25°～65°之间,而另一条车道线的角度应介于115°～155°之间,否则,通过降低线点数的阈值继续进行Hough直线检测,直到获得两条车道线为止.通过对数百幅夜间车道线图像的测试,并与深度学习方法和传统的图像分割算法进行比较,新算法的检测准确率可达70%.     

基于颜色和纹理特征的道路图像分割

针对移动机器人的视觉导航需求,研究彩色道路图像的精确分割问题.为解决图像中的干扰因素对道路分割精度所带来的负面影响,首先对道路图像进行了基于颜色特征的过分割,对颜色过分割结果再进行基于小波纹理特征的区域融合.通过考察区域空间位置的相邻性以及小波纹理特征的相似性,该算法将过分割区域进行了再融合,实现了复杂环境下对道路区域及环境区域的精确分割.实验结果表明,所提出的区域分割算法快速、有效、实时性好,并对复杂环境具有良好的鲁棒性,可以满足移动机器人实际运行的要求.     

信号交叉口上游路段网联车换道博弈特性及模型

为提高网联驾驶车辆在信号交叉口上游路段与驾驶员车辆换道博弈的主动性,以左转网联驾驶车辆为研究对象分析该路段的强制换道博弈特性。首先,通过分析信号交叉口上游路段车辆的行驶意图和换道行为,设定驾驶人期望函数来客观反映车辆的行驶需求,以车辆的安全和行驶效率为收益并进行量化,在完全信息的假设下通过博弈均衡解得到最优换道决策来实现换道收益最大化;其次,为提高换道的舒适性,以五次多项式规划换道轨迹并实现网联驾驶车辆对驾驶员车辆博弈换道的过程;最后,利用仿真试验对模型进行验证,分析不同换道位置和绿灯剩余时间等因素对网联驾驶车辆决策的影响。研究结果表明,在信号交叉口上游非合作博弈强制换道过程中,随单位换道位置增加换道概率平均增加0.69%,随单位绿灯剩余时间增加车辆换道概率平均降低0.82%。通过仿真分析信号交叉口上游路段车辆的博弈换道特性和决策倾向,有利于为网联驾驶车辆换道提供决策引导。     

基于超短基线的双频整周模糊度单历元取整固定算法

针对使用伪距取整固定宽巷整周模糊度效率高,但是宽巷一周取整错误发生频繁,伪距误差较大时还会出现大于一周的取整错误的问题,设计了一种可以弥补宽巷取整错误的整周模糊度固定算法.通过宽巷分离出的L₁浮点解小数探测和修复宽巷一周取整错误,使用RAIM算法排除大于一周的宽巷取整错误,最后使用正确的整周模糊度固定全部整周模糊度,完成高精度定位.使用实际GPS超短基线数据比较该算法与单历元LAMBDA算法的性能.该算法提高了直接使用伪距取整宽巷整周模糊度的固定率.相比单历元LAMBDA算法,本文算法的固定率稍低,但计算效率有明显提升.      

基于双向窗口特征提取技术的车道线检测算法

为提高车道线检测算法的准确性与稳定性, 提出一种基于双向窗口特征提取技术的车道线检测算法。融合运用Hough 变换与边缘分布函数技术得到车道线的直线特征点; 运用双向窗口特征提取技术获得所有车道线特征点, 包括直线部分与弯曲部分。获得直线与双曲线相结合的车道线模型: 在近视场, 应用直线车道线模型能获得较好的鲁棒性; 在远视场, 使用双曲线模型可有效检测出车道线的弯曲部分。实验结果表明, 相较于已有的车道线检测算法, 该方法可有效提高多种场景下车道线检测的准确性和稳定性。     

麦棉不同种植方式的产量与效益比较

以小麦棉花套栽种植模式为对照,设置麦棉两熟不同种植方式,在大田试验条件下,比较分析了不同种植方式的棉花产量和两熟效益.结果表明,传统的营养钵育苗麦套移栽棉产量和效益均最高;麦后基质育苗移栽棉产量和效益低于套栽棉,但略高于麦后营养钵育苗移栽棉;麦后中熟直播棉产量和效益均最低,麦后早熟直播棉产量与麦后营养钵育苗移栽棉相当,但效益与营养钵育苗麦套移栽棉相当.在当前农村劳动力大量转移及劳动力成本逐年攀升的形势下,麦棉套栽种植方式必将会被生产淘汰,麦后棉适宜于机械化与轻简化,将有广阔的应用前景.     

基于滑动ROI的强鲁棒性实时车道侦测算法实现

车道线检测是智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)实现的重要组成部分,文章提出一种在复杂环境中的直弯道检测方法.首先采用带有自适应阈值的横向梯度算子对影像灰度图进行车道线资讯过滤,并采用模糊搜索策略修补过滤后的车道线资讯,提高系统鲁棒性及车道检测的正确率.然后采用滑动ROI(Region Of Interest)窗口策略统计车道边界资讯图梯度方向角,剔除异常梯度方向角的边界噪音资讯,同时采用影像关联方法减少冗余车道线边界资讯,以减少后续Hough转换运算量.直线车道部分提出一种快速查表的Hough转换方法,用于直线侦测;弯道部分引入双曲线对模型,其参数初始值承接于直线车道部分,并通过搜索策略最终确定其k参数,实现弯道部分的侦测.实验表明,此算法在路况复杂的环境中具有较好的鲁棒性,能够实时提供车道资讯信息.     

一种基于消失点和颜色过滤器的车道线检测算法

针对经典霍夫车道线检测方法实用性较差,无法准确区分车道线和路沿与应用道路场景简单等问题,提出 了一种基于消失点和颜色过滤器的车道线检测算法,不仅提高车道线检测的准确率,而且能够应用较复杂行车场 景;首先,对行车视频连续五帧图像进行预处理,获取行车环境下车道线消失点位置,能够自适应选取行车环境图 像的感兴趣区域(Region of Interest,ROI);然后,对 ROI 图像根据车道线颜色特征进行过滤得到二值图像,获取二 值图像中所有连通区域质心和倾斜角等数据,通过结合消失点特征和角度阈值进行限制,筛选记录符合车道线特 征连通区域的数据,接着分割较大区域获取更多质心点,识别漏检符合车道线特征的区域质心点;最后,对获取的 质心点使用最小二乘法进行拟合并标识车道线;实验结果表明:算法能够在多场景道路上快速准确的检测出车道线,与经典霍夫算法进行仿真比较,算法具有一定的鲁棒性和实时性。     

汽车追尾预警系统中的车道识别技术的研究

基于数字标尺技术的高速公路汽车防撞系统需要解决两个关键问题：车辆纵向车间距的测定及横向车道的识别．分析了由车载摄像头获取的道路图像的特点，提出了一种车道识别的算法，使之能够自动提取原始图像的车道部分并检测出图像中的所有车道．实验表明，对于不同的天气状况和车道种类，该算法均可得到良好的识别效果．     

一种基于无人机影像的高精地图车道线检测与提取方法

高精度地图是实现自动驾驶技术必不可少的基础设施,车道线是高精度地图车道级路网的重要组成部分。以往高精度地图的车道线检测多基于车载摄像头数据,存在成像范围有限、需要透视变换和多次拼接造成的效率问题。基于无人机航拍影像,采用U-Net网络识别道路区域,过滤非道路区域噪声,通过HSL颜色变换和Sobel算子分别计算车道线颜色和边缘梯度特征,使用Otsu算法自动确定特征分割阈值获得二值化车道线特征图,通过局部最大值算法确定滑动窗口的初始位置,最后借助滑动窗口算法和多项式检测拟合车道线。实验结果表明,在保证一定检测精度的前提下,单条车道线检测长度超过了百米,道路检测效率达到25.2 m/s,对比于地面影像的检测算法具有明显的效率优势。