直升机桨叶图像中圆形标记点圆心检测及修正方法

视觉测量直升机高速旋转桨叶形变常采用基于圆形标记点的测量方法,但该方法中圆形标记点具有低曝光、小目标和投影不对称等特点,极易产生标记点漏检和圆心坐标误差的问题。为减小漏检、修正圆心坐标误差,提出了一种直升机桨叶图像中圆形标记点圆心检测及修正方法。首先,提取图像中局部极值中心的像素坐标,并依据阵列排布结构滤除干扰,获得所有圆形标记点极值中心的像素坐标;其次,以各极值中心的像素坐标为圆心,与相邻极值的最小距离为直径,建立圆形ROI （region of interest）区域,在ROI区域内并行分水岭变换和最小二乘法圆拟合得到圆心;再次,采用透视变换建立该图像与垂直相机光轴的同相位桨叶图像（正面图像）的投影映射关系,再采用LM （levenberg-marquardt）优化求解投影映射矩阵;最后,将该图像转换为正面图像进行圆心检测,再将该圆心坐标逆变换得到精确圆心坐标。实验结果表明,本文检测方法准确率和精度分别达98.89%和0.191 mm,已应用于直升机高速旋转桨叶运动轨迹和形变的高精度视觉测量。     

直升机桨叶图像中圆形标记点圆心检测及修正方法

视觉测量直升机高速旋转桨叶形变常采用基于圆形标记点的测量方法,但该方法中圆形标记点具有低曝光、小目标和投影不对称等特点,极易产生标记点漏检和圆心坐标误差的问题。为减小漏检、修正圆心坐标误差,提出了一种直升机桨叶图像中圆形标记点圆心检测及修正方法。首先,提取图像中局部极值中心的像素坐标,并依据阵列排布结构滤除干扰,获得所有圆形标记点极值中心的像素坐标;其次,以各极值中心的像素坐标为圆心,与相邻极值的最小距离为直径,建立圆形ROI(region of interest)区域,在ROI区域内并行分水岭变换和最小二乘法圆拟合得到圆心;再次,采用透视变换建立该图像与垂直相机光轴的同相位桨叶图像（正面图像）的投影映射关系,再采用LM(levenberg-marquardt)优化求解投影映射矩阵;最后,将该图像转换为正面图像进行圆心检测,再将该圆心坐标逆变换得到精确圆心坐标。实验结果表明,本文检测方法准确率和精度分别达98.89%和0.191 mm,已应用于直升机高速旋转桨叶运动轨迹和形变的高精度视觉测量。     

基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法

针对传统大视场立体视觉标定方法存在操作不便、精度不高、稳定性差的问题,提出基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法.首先,在立体视觉系统和大视场测量位置之间选定一个位置作为小视场散焦位置,利用在此位置处采集的靶标图像,实现摄像机内参标定;其次,利用大视场测量位置处采集的靶标图像,实现立体视觉外参标定;最后,通过实验室标定实验和直升机桨叶运动参数测量实验进行了验证.结果表明,该方法操作方便、精度高、稳定性好,在4.6 m×2.3 m的视场范围内,测量靶标上特征点间距为505.00 mm的两个点,平均误差为0.647 mm,均方根误差为0.780 mm,能够满足直升机桨叶运动参数测量的现场标定以及测量精度要求.     

一种大视场汇聚型双目立体视觉标定方法

双目摄像机汇聚型摆放易导致标记点出现散焦模糊和透视形变,使标记点定位出现偏差,在大视场环境下会引发不可忽视的标定误差,进而影响测量精度。为解决上述问题,提出了一种基于标记点定位偏差度加权的大视场汇聚型双目立体视觉标定方法。首先,利用靶标在摄像机坐标系下的位姿,计算标记点散焦模糊量和透视形变度;其次,根据标记点定位偏差度设置相应权重;最后,将标记点权重系数加入目标函数,引导标定参数优化。实验结果表明：在观测值为505 mm的情况下,该方法测距均方根误差和标准差可达0.809和0.290,不但有效提高了大视场汇聚型双目立体视觉标定精度,而且具有良好的稳定性。     

用井字结构光对规则部件进行三维测量

提出一种利用井字结构光对规则部件进行三维视觉测量的方法.将井字结构光投射到标定板上并采集图像,对其进行图像处理,标定井字结构光测量系统.再将井字结构光投射到规则部件上并采集图像.经图像处理提取光条中心,获得物体三维坐标信息.实验表明,该测量方法的测量范围为700~1 000 mm时,测量误差小于0.5 mm.     

分段坐标旋转光滑样条方法的原理及应用

本文将所要求解的曲线分段处理.根据各段挠度的不同.采取不同的坐标旋转,使原来的大挠度曲线化为不同坐标系中的小挠度曲线段.各坐标系中的小挠度曲线段分别采用一般样条方法求解,然后分别交换到原坐标系中,各曲线段间采用二阶光滑连接.设原坐标系{0,x,y}中的曲线为y=f(x),原坐标系绕坐标原点旋转θ角后原曲线变为(?)=F((?)).因坐标系的旋转属正交变换并不改变曲线的曲率,由此得     

CORS系统在线坐标转换技术研究与实现

针对河南省CORS系统用户,提供基于"河南省现代三维大地测绘基准"的多坐标系统的平面坐标转换、高程精化等功能服务。用户在全省范围内作业,不需要联测已知点,实现多种数据格式的坐标转在线服务;实现1980西安坐标系、1954北京坐标系及对应地方坐标系在线转换,CGCS2000地方坐标系建立及数据在线服务化。     

基于YOLOv3与分水岭的直升机桨叶欠曝光图像圆形标记点检测

针对现有的直升机桨叶欠曝光图像中圆形标记点检测方法存在自适应能力不强、速度慢、精度不高的问题，提出了基于YOLOv3（you only look once）与分水岭的直升机桨叶欠曝光图像圆形标记点检测方法.首先，将采集的真实桨叶欠曝光图像中的圆形标记点进行标注后，制作成数据集，并训练YOLOv3网络；其次，用训练好的YOLOv3网络检测出圆形标记点区域；再次，改进传统分水岭标记提取方式，采用多线程技术并行在各圆形标记点区域内进行分水岭变换，得到圆形标记点边缘检测结果；最后，采用最小二乘圆拟合和奇异点去除法实现圆形标记点的精确定位.研究者通过对多幅欠曝光桨叶图像中圆形标记点进行检测实验，验证了该方法具有自适应能力强、速度快、精度高的优点，并已将其用于直升机桨叶欠曝光图像圆形标记点的检测.     

极坐标系的矩阵方法及其应用

用矩阵的方法表示协变、逆变极坐标系及相互转化关系和协变、逆变极坐标系与笛卡尔坐标系的转换关系,称为极坐标系的矩阵方法.利用该方法给出了质点运动学和质点动力学上常用物理量在极坐标系下的具体形式及其与在笛卡尔坐标系下具体形式的转换,并给出相应算例.     

基于立体视觉的月面地形重构

为了使月球探测器在月球表面安全的软着陆,需要对着陆区域的地形进行三维重构。提出了一种长基线的立体视觉的重构方法。在重构方法中,采用尺度不变特征变换方法,解决了存在旋转和缩放的图像的匹配问题;通过鲁棒最小二乘法估计相对旋转和位移;通过极坐标投影的方法对图像进行校正;使用归一化互相关算法完成立体图像对的匹配;结合Locus方法对地形进行三维重构。仿真的结果表明该方法可以有效的应用于月面地形的重构。     

基于递推最小二乘法的四旋翼系统辨识

在四旋翼飞行器建模过程中,需要获取精确的系统模型参数.该文通过系统辨识的方法获得四旋翼系统模型的参数.首先针对四旋翼飞行器小角度飞行状态,建立含有未知参数的系统动力学模型;然后根据四旋翼飞行器的实际飞行数据,应用递推最小二乘法对系统参数进行辨识;将辨识获得的参数应用于仿真模型,并将仿真数据与实际测量值进行对比.结果表明:在小角度飞行状态下,此辨识方法可以获得精确的系统模型参数.     

一种鲁棒的圆形标记点中心提取方法

圆形标记点中心识别是视觉测量的关键技术之一. 为满足工业现场精确标定和测量的需求,提出了一种鲁棒的标记点中心提取算法. 首先对图像进行预处理和Canny边缘提取;然后用增强的Snake方法对边缘进行全局最优搜索,并以具备积分性质的Zernike算子对图像边缘进行亚像素定位;最后采用鲁棒的椭圆拟合算法迭代定位椭圆中心. 仿真和实测表明,该算法在标记点破损或被污染情况下仍能给出精确的中心定位. 理想情况下定位误差小于0.02像素,在标记点破损或被污染情况下定位误差小于0.03像素.     

GPS RTK技术在地质矿产勘查测量中的应用

GPS RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术.它由GPS接收设备、数据传输系统和内嵌软件构成,是一种全新的GPS定位测量方式,是GPS应用的重大里程碑.其工作原理是将一台接收机置于基准站上,另一台或几台接收机置于流动站上,通过差分处理求解载波相位的整周模糊度,实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位坐标.GPS RTK技术改变了传统的测量模式,能够实时地完成厘米级定位精度和不通视情况下远距离测量坐标,且没有累积误差,测量精度较高.优点为工作模式简单,需要不多的测量人员,定位速度快,操作简便,综合效益高等.     

基于差分进化算法的时间最优路径规划

提出了一种利用差分进化算法进行机器人路径规划的方法,在极坐标系下采用路径点列的极角和极径作为参数进行个体成员的矢量合成,生成的初始路径点集经过提练处理极大提高机器人移动速度;仿真结果表明该方法可以解决大范围、多障碍环境的机器人路径规划问题.     

一种双天线组合导航系统基线偏差角的测量方法

双天线组合导航系统安装时,双GPS天线构成的基线方向与惯性测量单元航向轴指向之间存在一定的偏差角度,系统需要标定该偏差角用于修正两者之间的测量误差,从而保证系统输出数据的准确性。针对这一问题,提出了一种基于全站仪的基线偏差角测量方法,结合惯导测量坐标系给出了测量原理和详细计算过程。实验表明,所提出的方法能够满足系统的安装要求,工程中易于操作和实现,适用于动基座平台下组合导航系统的标校。     

RTK技术在线路测量中的应用

RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度.在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站.流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果.     

基于地面LiDAR技术的岩石斜坡变化分析

传统测量方法只能进行单点测量,且复杂地区不易到达,再加上点数量的限制,无法全面反映变形体的几何信息;而地面LiDAR技术具有精度高、速率快、非接触式主动测量的优势,且能够实现多点测量。基于此,采用地面LiDAR设备对岩石斜坡进行了2期扫描,通过建立斜坡坐标系,对三维点云进行栅格化,栅格大小设定为0.05m,从而得到波浪实验前后岩石斜坡的变化情况,最小值为-12.77mm,最大值为14.83mm。结果表明,处于交界面附近的岩石较其他区域容易发生变化。     

机器视觉系统中摄像机的神经网络定标

将传统摄影测量定标和神经网络相结合,克服传统摄像机定标中因像差等非线性因素造成稳定性不好且算法复杂的缺点。采用基于神经网络的计算机视觉定标方法,用5步法计算未知点的物方坐标。在传统摄影测量定标方法中,需要先制作定标块,其上布置一些控制点,准确测定它们的三维坐标。为保证定标精度,这些控制点必须在三维空间均匀分布,对定标块的制作和加工要求很高。本文提出采用定标板沿法线方向移动的方式代替定标块,既能达到三维效果,显著增加控制点数量,也使制作容易。实验结果表明,以该模板基于神经网络的摄像机定标方法可以获得很高的精度和稳定性。     

对偶四元数在航天器相对导航中的应用

为了提高航天器相对位置和姿态测量的实时性和准确性,提出一种利用对偶四元数位姿模型来求解航天器相对位姿的方法. 该方法统一考虑目标航天器和追踪航天器本体坐标系间的相对旋转和平移,采用螺旋向量法更新对偶四元数. 建立了相机测量模型来测量航天器的相对位置和姿态,并选择扩展的卡尔曼滤波来消除随机噪声对状态更新和测量过程的干扰. 仿真结果表明该导航算法能满足航天器相对导航的精度要求,验证了该算法的可行性.     

基于图像识别的高强螺栓松动转角修正方法研究

在结构检测领域中,机器视觉和图像识别技术的应用具有重要意义,然而现有的拍摄技术难以兼顾效率和精度。为修正摄像头成像平面与钢板平面的夹角对图像识别结果造成的影响,本研究建立整体坐标系下的三维数学模型,并通过向量运算,在局部坐标系下建立物平面中螺母松动转角与摄像平面中投影角度的关系,最终推导出图像识别螺母松动转角修正公式的一般形式。公式表明,修正结果仅与摄像头和螺栓的相对位置、螺栓的尺寸及各螺栓初始标记线的夹角有关。