基于立体视觉的机器人位姿标定技术研究

针对机器人位姿的测量,建立双目立体视觉传感器三坐标的数学模型。匹配相关的特征点,采用最小二乘法得到空间特征点的三维坐标。利用外部位姿线性方程的建立与求解确立机器人基坐标与工件坐标的矩阵关系。通过靶标法来确定机器人在某一位姿时工件坐标系和视觉传感器坐标系之间的齐次坐标变换矩阵的关系。实验结果显示,在没有噪声因素情况下,利用线性方法求解机器人外部位姿是可行的,能够满足系统精度要求。     

基于双目视觉的机器人位姿标定技术研究

针对机器人位姿的测量,建立双目立体视觉传感器三坐标的数学模型。匹配相关的特征点,采用最小二乘法得到空间特征点的三维坐标。利用外部位姿线性方程的建立与求解确立机器人基坐标与工件坐标的矩阵关系。通过靶标法来确定机器人在某一位姿时工件坐标系和视觉传感器坐标系之间的齐次坐标变换矩阵的关系。实验结果显示,在没有噪声因素情况下,利用线性方法求解机器人外部位姿是可行的,能够满足系统精度要求。     

双目立体视觉摄像机标定及精度分析

以VC++为开发平台,采用开源的OpenCV函数库实现张氏标定算法;以标定板上的角点为测量对象,进行双目立体视觉系统的三维数据测量.采用标定获得的摄像机参数对模板图像进行校正,使用Harris算子进行角点提取,并对各行各列角点进行最小二乘直线拟合,以其交点为最终的角点位置,最后进行角点匹配与反求.测量结果的精度分析表明...     

基于双目立体视觉的排爆机器人自动目标抓取

目前各种多关节、多自由度的排爆机器人在实战中都存在操作复杂、速度慢的问题.为此,基于双目立体视觉设计并实现了一个排爆机器人的目标物自动抓取系统.该系统能根据目标物在两摄像机获取的图像坐标计算其三维坐标,从而对机械臂进行轨迹规划和控制,完成目标物自动抓取.首先,建立了一个完整的双目立体视觉系统数学模型,然后,用张氏平面法标定两摄像机的内参数,再采用最小二乘法进行立体标定,得到双目立体视觉系统的外参数,从而根据目标物在左右摄像机成像得到的图像坐标计算其三维坐标.实验表明该系统能在满足作业精度要求的前提下,大大提高排爆作业的易操作性.     

立体视觉标定系统的分析与设计

分析了非线性摄像机模型,改进了圆心标定点提取算法,在Tsai算法的基础上构建了左右摄像机的关联矩阵,并在VC 环境下设计了立体视觉标定系统.实验结果表明,该系统成本低廉,鲁棒性好,精度较高,可用于空间目标测量、三维重构等领域.     

格心型有限体积法格点变量重构方法研究

根据网格格点变量计算单元变量梯度是二阶空间精度格心型有限体积法梯度重构的常用方法,该方法的关键是根据格点的邻接单元格心变量构造满足局部线性分布的格点变量.采用加权最小二乘法进行格点变量重构,考虑实际格心变量的非线性分布,提出采用距离反比加权体现不同位置单元对格点变量的影响程度差异;针对扰动或弯曲网格中的格点变量重构出现极值的现象,采用了新的限制方法.采用高雷诺数边界层流动计算中常见的大长宽比、扰动/弯曲网格进行测试,将提出的方法与通常采用的加权平均方法和拟拉普拉斯方法进行对比.算例结果显示距离反比加权的最小二乘法重构精度较好,提出的限制方法避免了扰动/弯曲网格上的格点变量出现极值.     

基于最优最小二乘的红外目标单站定位算法

为消除红外目标单站定位算法估计有偏性,解决现有估计算法中有可能出现多个解向量的问题,提出了一种基于最优最小二乘的目标估计算法.对总体最小二乘定位算法进行了研究,针对扩展测量矩阵出现最小奇异值多重的问题,构造了一个由多重奇异特征向量组成的测度函数,将该函数进行偏微分得到最优的最小二乘解;通过理论分析,证明了最优最小二乘解向量是渐进无偏的;最后,将该算法与总体最小二乘法和修正辅助变量法进行仿真对比.仿真实验结果表明,该方法在不同测量环境噪声下所得到的位置、速度误差曲线能快速地逼近克拉美罗下限,且具有更高的估计精度和稳定性,说明了算法的有效性.     

一种平面域中三维散乱点的曲面重构方法

针对已知一般平面域的一些三维散乱点数据,提出采用最小二乘法原理求出拟合曲面的系数,根据误差的需求利用切比雪夫逼近原理对拟合系数进行修正的方法,对三维散乱点数据进行拟合,并以叶片为例,利用CAD软件对拟合数据进行曲面重构.实验数据证明,该方法有效地提高了对三维散乱点的处理速度和拟合精度,在复杂曲面表示、加工等领域有广泛应用.     

高精度大尺寸工件检测系统研究

针对现有的工件测量装置普遍存在精度低、范围小和效率低等问题,利用高精度图像采集模块,以机器视觉为核心,结合优化后的SURF特征点匹配和最小二乘法拟合等算法,提出可对大尺寸工件的孔洞和边线等参数进行高精度测量分析的系统.该系统可在35 s内对1 m大小的工件以微米级别的误差进行测量,相比传统检测方法,具有高精度和高效率的...     

基于双目立体视觉的标定技术及应用

为提升双目立体视觉装置的准确度和精度,提出基于双目立体视觉的标定技术。针对双目立体视觉中两 个相机的特点,采用圆形标志阵列标定板为图像源,通过对图像预处理,以径向误差做约束条件,根据圆的几 何关系和最小二乘法综合提取特征点的算法获取图像标识点坐标并求取单应性矩阵,最后推导得到理想的外 参和内参,从而获得双目立体视觉装置准确的参数。实验结果为该装置对待测数据的获取提供了精确的数据 基础和可靠的矫正条件,进而提升了双目立体视觉装置的准确度和精度。     

基于轮廓线的旋转体三维重建

由旋转体的二维灰度图像恢复其三维形状已经成为计算机视觉领域的一个研究热点.对该问题进行了深入的研究,提出了一种基于单幅图像,采用轮廓线特征信息进行旋转体重构的方法.该方法从一幅二维灰度图像中提取旋转体作为研究对象,通过角点检测方法获取有效轮廓线及其分段曲线,根据分段曲线类型及其特征信息构造旋转体的对称轴,结合旋转体的几何特性实现了旋转曲面的三维重建.实验证明,该方法可以根据旋转体的二维灰度图像方便有效地重建出其三维形状.     

时间相位解包裹方法在三维形貌测量系统中的应用

将广义时间相位解包裹方法和影栅方法相结合,设计实现了一种基于时间相位解包裹方法的三维形貌测量系统。首先采集投影物体表面上的调制影栅图案,然后使用时间相位解包裹方法获取影栅图被调制前后的解包裹相位差图,据此重建物体三维形貌。给出了相位求解的原理及实现流程,进行了实验测试。实测结果表明,系统能够高效率、高精度地重建物体表面形貌。     

从点、线、面看二维与三维设计的表现形式

文章选取了二维与三维设计中各具代表性的平面版式设计与室内设计,从中探讨点、线、面在实际设计中的运用。通过对书籍装帧设计的分析,来说明二维设计与三维设计是相互融合的,只有对点、线、面充分认识理解后,才会设计出成功的作品。     

二维圆管导热反问题内壁瞬态温度的快速识别

以二维圆管为研究对象,基于控制容积积分法的导热正问题以及基于共轭梯度法的优化算法来构建二维瞬态导热反问题数学模型,分别采用Gauss-Seidel点迭代法与托马斯算法（tridiagonal matrix algorithm,TDMA）线迭代法对导热正问题离散方程进行求解。为了探究Gauss-Seidel点迭代法与TDMA线迭代法两种模型的精确性与时效性,设定了3种内壁面温度变化规律,以正问题所得到的外壁面温度值作为导热反问题的输入条件,并引入标准正态随机测量误差,探讨测量误差对反演结果精度的影响。数值试验证明了两种方法反演的精确性和抗噪性,且对比结果表明TDMA线迭代法的求解速度要优于Gauss-Seidel点迭代法,能够较快地反演得到内壁面温度波动值。     

一种镜像立体匹配改进算法

基于图像视差的三维扫描技术中,计算样本外形需要从存在干扰的图像中寻找匹配对应点,提出一种镜像立体匹配改进算法,处理场景存在镜面的情况下物体和镜像的点点对应问题.新算法通过计算像素点与其邻域的灰度值之差,结合变权构建多维判别向量,通过判断物体空间和像空间中对应点的多维向量夹角的大小,来确定两个像素是否匹配.实验结果表明,相比传统的SAD,NSAD,SSD,NSSD立体匹配方法,新算法能够更好地处理有衰减模糊和色差的图像匹配问题,提高重现物体的几何外形精度.     

基于激光点云的大跨度曲线圆管结构线形高效自动检测方法

大跨度曲线圆管类结构在工程上应用广泛,但该类结构存在线形获取效率低、整体线形难以保证等问题,因此提出一种基于激光点云的大跨度曲线圆管结构线形高效自动检测方法。利用三维激光扫描仪对结构全方位、快速的姿态获取,然后进行目标点云降噪、删除无关点等操作,最后采用编程算法对曲线圆管的中心线实现自动化批量提取。为验证中心线线形精度,赋予中心线合适半径值完成曲线圆管的重构,并将重构模型与点云进行三维对比分析。以某大跨度曲线圆管围护结构为分析对象,试验表明,由该方法逆向得到的大跨度曲线结构整体线形精度高、效率上大幅度提升,有良好的工程应用前景。     

顾及起算数据误差的三维测边网点位权函数建立的力学方法

利用三堆测边网和空间桁架结构形状相似的特点,将三雏测边网模拟成桁架结构,运用力学中的虚功原理和单位荷载法,计算桁架节点位移,建立顾及起算数据误差的三堆测边网点位权函数式,并且从理论上加以论证.提供了一种理论严谨,方法简单,规律性强,便于编程的新方法,为进一步拓宽力学计算方法的使用,探索新领域做些尝试.图3,参10.     

系杆拱桥拱安装线形控制

在系杆拱桥施工中，拱的线形控制是其关键技术之一。根据控制测量原理及技术要求，运用三维坐标法及合理修正方式可以保证拱的安装线形符合设计要求。工程实践表明，这种控制方法合理可行，实施方便，数据精度满足要求，达到了监测监控线形的目的。     

高压交流输电线路工频电场强度理论计算公式改进研究

为使高压、超高压交流输电线路工频电场强度理论计算符合实际,在研究传统交流输电线路电场强度的二维和三维计算公式基础上改进为三维计算公式。通过对已建高压、超高压交流输电线路电场强度进行实地测量,并与改进后理论计算结果进行对比分析,得出其理论变化趋势、计算值都与实测值及变化趋势相近。不同于传统三维计算方法,改进后的计算公式简单易用,计算精度与传统三维理论计算精度相同,在保证计算精度的同时更具有实际应用价值。     

基于线结构光点云三维重建的弯管形工件测量方法

弯管形工件在化工、冶金生产中应用广泛,对其截面参数要求精确度极高,但该类工件由于内外形状不规则,人工测量效率低、细节捕捉度差、出错率高,难以满足工业在线实时检测的要求,因此提出使用线结构光扫描获取弯管外形三维点云数据的方法对弯管截面进行实时测量.使用已标定好的线结构光三维测量平台扫描约以4.3 cm/s移动的弯管模型并获取其点云数据,对点云数据进行最近点迭代法配准、高斯滤波去噪、改进的角度偏差法简化,然后采用Delaunay三角网生长算法对点云进行三维重构,并对重构模型的宽度、半径、内径进行拟合测量.实验测量过程耗时约20 s,测误差小于0.05 mm,结果表明该方法具有较高的精确度与准确性,可大幅度提升工件检测效率,有良好的工业应用前景.