基于序列图像的视觉定位

提出了一种静止摄像机条件下基于计算机视觉的工业机器人的定位算法。采用单目视觉系统,由线性摄像机模型推导出定位测量模型。通过序列图像,以一种改进的自适应混合高斯模型更新背景,运用背景差分法检测出运动目标,用CAMSHIFT算法实现对运动目标的跟踪,确定其位置和姿态,估计出运动参数,反馈给机器人指导其准确运动。实验结果表明,该方法快速、有效,能够满足视觉定位的实时性要求。     

一种基于正方形内插点的二维平面视觉定位算法

针对二维平面上物体定位、尺寸测量,提出了一种基于正方形内插点的二维平面视觉定位算法,在待测物所在平面上放置由N×N个尺寸相同的特征正方形组成的棋盘格标定板,以各特征正方形角点为标定点,确定像素坐标系和世界坐标系的映射关系,根据待测点像素坐标计算出其所处的特征正方形位置,并求解出待测点与所处特征正方形左下角点像素值的线性系数,反求出待测点的世界坐标值进而完成待测点的定位。将本文算法与文献[3]的快速二维Delaunay三角网点定位算法和文献[8]的改进的基于九圆点的摄像机自标定算法进行对比实验,结果表明:本文算法标定过程简单、计算量小、精度更高,可实现二维平面上物体的精确定位和测量,对二维平面视觉定位具有较高的借鉴价值。     

基于四目立体视觉的智轨电车参数测量方法与系统

为解决当前智轨电车参数测量受限于车身过长、测量精度及效率等问题,通过一种基于四目视觉的立体视觉参数测量方法,研发了一套智轨电车参数测量方法与系统。基于空间向量定义车身平面、车轮转动角、铰接盘夹角及其零度,建立相关角度的视觉测量模型;研究合作标识识别及优化的高精度算法,实现角度精密测量;研发基于client-server(C/S)架构的智轨电车参数测量系统,实现角度快速测量。将参数测量系统应用于中车相应车辆标定中,结果表明该方法快速有效,车轮转向角测量精度优于±0.1°,铰接盘夹角测量精度优于±0.05°,为智轨电车参数的测量提供了一种大视野、高精度、高效率的检测方法。     

恶劣环境下GPS定位估计滤波算法的非线性模型

提出了一种附加测量模型用于GPS定位估计的系统方程,该方法可实现单机GPS在可捕获卫星数较少的恶劣环境下的定位.开发了一种新的基于非线性滤波的位置和速度估计模型,在测量模型中引入随位置变化的电离层误差补偿模型,利用平淡卡尔曼滤波(UKF)算法较好地实现了可见卫星为3颗条件下的定位估计.在仅有2颗卫星可见的情况下,进行了把高程加入测量模型做平面定位估计的尝试,并取得了较好的效果.GPS定位实验结果表明,在恶劣环境下,基于所提出的非线性模型得出的滤波定位估计值能达到理想的精度.     

双目立体视觉空间火灾定位方法的改进

针对室内空间火灾早期自动定位的需要,基于机器视觉技术对传统空间定位方法进行改进。设计简单实用的平面标定板进行摄像机标定,利用HALCON解决快速自动提取标定板上特征点像素坐标的问题。针对传统标定算法只校正径向畸变的不足,建立了更全面的摄像机畸变模型。通过迭代法利用成像模型和畸变模型求解并优化摄像机的单应性矩阵和畸变系数并通过三维重建实现空间定位。将此方法应用于消防炮工程项目,结果表明该改进方法具有有效性、快速性和准确性。     

融合多传感器信息的移动机器人自定位方法

提出一种给定环境模型下移动机器人全局自定位算法,通过融合声纳传感器和视觉传感器的异质传感信息把具有多模态、鲁棒性强的Markov方法和单模态、高效准确的EKF方法组合应用并加以改进,来实现准确和快速的全局定位,同时提高位姿跟踪的准确性.Markov方法中位姿空间的低分辨率离散减小了存储需求,声纳感知模型对位姿空间分布进行初始化并提供了全局的位姿假设,视觉感知模型实现了位姿分布更新,而基于视觉特征的EKF方法则提高了定位的精度.实验结果验证了本方法的有效性.     

水轮机叶片坑内修焊轮式移动机器人定位算法

针对三峡等大型电站水轮机叶片坑内修焊机器人测控过程中的定位问题,设计了一种移动机器人沿复杂空间曲面运行时的定位算法.该算法以二维平面中的测程法为基础,利用机器人车体驱动轮编码器的测量信息和三维叶片曲面的离散点空间坐标信息,通过等时采样、瞬时平面近似及空间坐标变换等,计算任意采样时刻机器人在叶片表面的位置及姿态,实现机器人的空间定位.以水轮机叶片典型形貌的圆柱面为例,进行了机器人不同运行方式的仿真实验,结果表明该算法的定位误差小于1.5%.     

用于位姿测量的LED标识点坐标优选方法

单目视觉位姿测量过程中,被测物体与摄像机光轴之间的夹角随着姿态的变化而变化,并受到环境噪声、提取算法和摄像机等因素的影响,像平面的像点坐标存在不可忽略的误差,单目多角度标识点三维坐标测量方法实现了位姿测量过程和坐标测量过程的统一,能够减小图像中心提取误差的影响.本文研究了单目视觉位姿测量的误差传播模型,从摄像机图像误差出发,预测和估计输出姿态误差,选取最适合的单目多角度定位标识点坐标,实验结果证明本文提出的基于误差传播的定位标识点坐标优选方法能够有效地提高单目视觉位姿测量的精度.     

基于单目视觉和轮式编码器的室内移动机器人松耦合定位方法

本文提出一种以ORB-SLAM2为基本框架、使用编码器信息辅助单目视觉信息的室内移动机器人定位方法。针对单目视觉同步定位与地图构建(SLAM)呈现的尺度模糊、尺度漂移等问题,融入轮式编码器信息以恢复其绝对运动尺度;针对移动机器人定位过程中的z轴漂移问题,构建平面运动模型约束以减少z轴上的累积误差。多种真实环境下的实验结果表明,与原始ORB-SLAM2算法相比,本文算法的绝对轨迹精度及z轴轨迹精度得到明显改善。     

采用倾角传感器实现空间旋转角度测量的解析方法研究

针对旋转轴与水平面非垂直的情况,提出了一种采用双轴倾角传感器实现空间旋转角度测量的算法.当传感器被随机安装在旋转平面上时,存在3个未知的空间位置参数:旋转轴和水平面之间的夹角β;传感器所在平面和旋转轴之间的夹角γ;传感器测量轴在测量平面上的偏转角α.根据倾角传感器测量轴、旋转轴和水平面的空间关系,建立了基于双轴倾角传感器的空间旋转角度测量的数学模型,推导出了空间旋转角度检测的解析表达式.采用该模型算法可实现传感器安装位置参数α和γ的测量,或旋转轴水平夹角β的测量,还可以表现旋转轴非垂直于水平面情况下空间旋转角度的测量,并能达到一定的准确度.实验结果表明,当旋转轴和水平面夹角在小于75°的情况下,采用该方法在±100°的测试范围内,检测准确度均能达到0.2°,说明该模型的重复性良好,并能达到一定精度.     

自动导引车视觉导引路径的识别及精确测量

为了提高基于单目视觉导引的双向型自动导引车的视觉测量精度,首先通过导引车运动状态下的自标定降低系统误差,并通过彩色图像处理提取导引路径中心线;再根据测量目标精度,提出一种基于曲率角估计的路径模型分类方法,将路径分为直线、圆弧拐弯和非圆弧拐弯3种模型,并采用最小均方差法对前两种模型参数进行回归,采用基于曲率角估计的自适应加权拟合法对非圆弧拐弯模型参数进行回归.实验结果表明,文中方法的测量精度高,达到了目标要求.     

自校正观测融合解耦Wiener状态预报器

对于带未知噪声方差和带不同观测阵的多传感器系统,应用现代时间序列分析方法,基于子系统和加权观测融合系统的滑动平均(MA)新息模型的在线辨识,提出了一类自校正加权观测融合解耦Wiener状态预报器。用动态误差系统分析方法,证明了它按实现收敛于当噪声方差已知时的最优加权观测融合解耦Wiener状态预报器,因而它具有渐近全局最优性。一个目标跟踪系统的仿真例子说明了其有效性。     

基于模拟目标的光测装备实战化训练方法研究

为解决当前光测装备因缺乏接近武器装备试验实际情况的合作目标而不能进行实战化训练的难题,提出了基于模拟目标的光测装备实战化训练方法。根据光测装备及目标的实际情况,构建目标三维模型,对其分别进行可见光、红外成像特性处理,生成目标的光学特性模型。采用3 次B 样条曲线拟合目标弹道曲线,进行运动姿态处理后获得姿态控制信息,与特征事件等信息一起封装生成目标运动特性模型。利用计算机仿真技术构建虚拟三维空间,在其中仿真光测装备跟踪测量目标的场景,在光测装备上无缝生成模拟目标,对光测装备进行实战化训练。在现役光测装备上进行了应用验证,实现了光测装备基于模拟目标的实战化训练,结果表明该方法切实可行。     

基于距离和信息的单目标精确跟踪

对仅有“距离和”测量信息的多传感器系统提出了一种对量测方程预处理的快速卡尔曼跟踪算法．该卡尔曼跟踪算法通过对量测方程预处理得到目标位置与“距离和”测量量成线性关系的观测方程；状态变量只选目标的空间坐标，而速度矢量仅作为确定性输入量加入状态方程，速度矢量通过引入速度“伪测量值”滤波得到．并同以前的跟踪算法仿真比较表明，该方法计算量小，收敛速度快，精度高，具有一定的实用价值．     

测量线性工作台滚转角误差的多探头法

针对线性工作台运动过程中的滚转角误差,提出一种多探头测量方法．与传统的用2个位移传感器和1个具有高平面度的感应物测量滚转角误差的方法相比,所提出的方法利用4个位移传感器,无需高平面度的感应物,更容易实现测量．分析了各项几何误差对传感器读数的影响,利用顺序两点法采集传感器信号．根据传感器融合技术,得到滚转角误差的差分表达式;对测量系统进行了灵敏度和仿真分析．仿真和实验结果表明了该测量方法的可行性．     

基于MHT模型的毫米波雷达车辆检测方法

为了在智能车辆系统中检测前方车辆,该文提出了一种基于多假设跟踪(Multiplehypothesis tracking,MHT)模型的车辆检测方法。首先在多假设跟踪模型下,定义毫米波雷达量测集合与目标集合的对应关系,采用广义概率数据关联算法提取量测集合中的有效目标,从而得到有效目标集合。利用概率树模型估算目标的出现概率来维护检测的目标集合,保留稳定的检测结果。实验结果表明:该方法对于远近距离下和较差环境下黑夜灯光的前方车辆达到了准确的检测效果,克服了基于视觉的车辆检测方法对目标距离和环境光线敏感的缺点,同时在目标的保持维护上也取得了良好的效果。     

利用多台GPS测量运载平台三维姿态的方法研究

传统的光学测量目标姿态的方法,易受到摄影距离的限制和环境条件的影响,应用局限性较大。基于高精度GPS测量系统的优点,研究在运载平台上安装三台GPS接收机确定目标三维姿态的方法,并给出精度估计方法。目标姿态测量在外测事后数据处理中有重要的实际应用价值,为目标测量的跟踪部位不一致的修正提供了支持。     

光电经纬仪与雷达异址条件下的姿态测量研究

针对光电经纬仪与雷达异址条件下姿态测量存在的问题,提出利用遗传算法和拉格朗日插值搜索,判别真正的目标点。将光电经纬仪的测角信息和雷达的测距信息归结到同一直线上,最终计算出空间目标的姿态角。该方法不仅适用于各类较大空间目标的姿态测量,也适用于各类空间目标的质点测量。它作为靶场外弹道测控技术的补充,具有一定的理论价值和实用价值。     

基于去冲激响应的UWB雷达目标识别

提出了基于去冲激响应的UWB雷达目标识别方法,在理论上对该识别方法进行了详细地推导,并给出了该方法中所用到的窄脉冲的选取准则;最后,通过计算机模拟,给出了两种飞机模型不同姿态下的近似冲激响应数学模型,在此基础上对这两种飞机模型进行了识别仿真。从仿真结果来看,此识别方法效果良好。     

基于液晶标靶的坐标测量方法

提出一种基于液晶标靶的坐标测量方法.通过最小二乘优化的方法确定摄像机主点与坐标测量头的坐标转换关系,结合摄像机外参数确定测量头的三维坐标,将摄像机用于光学三维坐标的测量,提出了相机移动时的坐标变换公式和移动距离的计算方法.实验结果表明,平面标靶标定点数量显著增多,可精确提取标定点,摄像机的标定结果更加准确.该方法简单、可靠,可以准确的得到光学坐标测量结果.