基于视觉的多用户手势识别人机交互技术研究

提出了一种基于视觉手势识别的多用户输入技术,利用双手手指在显示屏幕上进行点击和拖拉完成人机交互功能.该方法使用三个摄像机从不同角度实时拍摄显示屏幕表面的图像,运用图像处理技术分析识别手势在图像中的位置,根据三副图像中的手势位置和摄像机参数计算双手手势输入的实际位置.通过手势识别训练和冗余数据平均计算等方法提高了系统的识别率和鲁棒性.实验表明,该系统具有较强的可用性和适用性.     

基于标注图像的MPEG-4人脸运动参数获取方法

提出了一种基于标注图像的MPEG-4人脸运动参数(FAP)获取方法。首先对人脸进行手工标点,然后使用摄像机拍摄人脸运动序列并录制语音数据,通过图像分割与标记点定位等操作提取标记点位置信息,再根据人脸特征点的几何分布确认标记点对应的三维FDP参数,最后经过计算得到人脸运动参数。将获取的结果数据应用到基于MPEG-4的语音驱动的三维人脸合成与动画系统中,取得了很好的效果。     

摄影测量系统仿真及验证技术研究

深入探讨理想摄像机成像的过程与OpenGL透视投影的机理,在理论角度证明通过设定OpenGL参数可使虚拟图像与真实摄像机拍摄结果一致.对单撮像机成像、双撮像机成像、径向畸变以及镜面反射、结构光等几种摄影测量情况进行了仿真.提出一种可靠的验证方法,预先设定摄像机的内外参数,由OpenGL渲染生成不同位置的checkerboard图像,利用第三方标定程序包进行标定.标定结果与预先设定的摄像机参数一致,在实践上证明了理论推导的正确性.通过本系统可以了解摄像机在理想状态下成像的基本过程,为视觉系统标定、立体匹配、畸变校正、动态识别等大部分视觉算法的仿真奠定基础.     

虚拟发射装置在投影系统中的定位方法研究

针对现有技术的局限性,提出了一种在三维空间中确定一个物体相对于投影平面的空间六个自由度的方法。阐述了基于激光发射和图像识别的定位技术,采用虚拟发射装置向已知投影平面发射多束激光,通过已标定的摄像机拾取光束在平面的投射图案并计算投射点的位置,进而计算虚拟发射装置相对于平面的位置姿态,对影响定位精度的因素进行了分析。该技术在虚拟消防训练以及虚拟射击训练系统中得到了应用。     

面向室外自然环境的移动机器人视觉仿真系统

基于视觉传感器的道路跟踪、导航是移动机器人自主行驶的重要组成部分。主要是对二维视觉传感器CCD彩色摄像机、三维视觉传感器激光雷达、以及立体视觉进行了仿真。通过设定OpenGL中基于针孔摄像机模型视锥的各项参数、截取并保存屏幕象素来实现摄像机仿真;利用射线跟踪的方法进行激光雷达的仿真;通过提取地形数据的方法进行立体视觉的仿真。该仿真系统能够比较真实的反映移动机器人在行进过程中的传感器数据获取情况,利用该系统可以很好的为以后的模块如融合和规划提供仿真实验数据。     

智能建筑中摄像机抓拍方式优化研究

有多条逃离路径条件下,单个摄像机与防盗报警探测器联动抓拍入侵者图像时,为了得到清晰图像,摄像机拍摄位置及焦距必须满足一定要求.文章讨论了摄像机拍摄位置设置及焦距计算方法,根据摄像机机械结构提出了拍摄路径选取及摄像机焦距的优化设置方法.     

一种基于粒子滤波的被动多传感器多目标跟踪算法

针对被动观测系统中非线性运动多目标跟踪问题,提出了一种基于交叉定位的模糊-概率双加权粒子滤波跟踪算法.算法利用多个被动传感器的角度观测信息进行交叉定位,得到目标的位置观测信息,通过模糊-概率双加权完成目标与定位点的关联匹配,最后利用粒子滤波对非线性运动的目标进行跟踪;其中关联算法和滤波算法的有效结合是该算法的创新点.仿真结果表明,所提出的算法可以准确地排除虚假定位点,可有效跟踪多个非线性运动目标.     

基于图象的人体运动追踪系统研究

首先介绍了运动测量的几种主要方法,讨论了基于图象的运动追踪研究中要考虑的时间延迟问题及多摄像机的采集同步问题,最后介绍了一个能较好地完成大尺度空间人体无约束追踪的基于透视四点投影(P4P)问题的单摄像机运动追踪实验系统,包括摄像机标定、图象处理、特征提取、特征匹配、深度估计和姿态估计等等技术。     

利用引信多普勒频率估计导弹脱靶量方法研究

针对利用导弹引信多普勒频率数据求取脱靶量的问题,提出了一种非线性最小二乘优化参数估计方法。该方法利用导弹遥测数据独立获取引信多普勒频率数据,因而在无须对测量系统作任何改进的情况下,可得到导弹脱靶量的最优估计。通过对污染数据的野点剔除、补点和逐次逼近,有效地提高了脱靶量的估计精度。给出了应用该方法的具体步骤,通过模拟和实际数据计算证明了该方法的有效性。     

辅助自动着陆技术

对提出的基于机器视觉辅助的无人驾驶飞机自动着陆的导航方法进行了误差分析.系统传感器是安装在光电跟踪平台上的双目摄像机,用以得到无人驾驶飞机的位置信息.图像处理部分主要使用了图像的模版匹配、轮廓提取、角点检测等处理方法,从图像中获得特征区域的中心,利用解析几何的知识求解出无人机进场着陆段的位置参数.通过仿真试验,对文中所提出的图像处理方法的引导精度进行了误差分析,证明了算法的可行性.     

基于视觉交互的手部运动虚拟康复系统

为提高中风以及其他神经损伤患者手部及上肢的运动及控制功能,设计了一套经济实用的虚拟康复系统。该系统由个人PC机、虚拟环境和普通摄像头组成,能够满足普通患者在家中进行康复训练的需要,它利用3dsMax软件创建3D康复仪器及环境,利用VC++开发平台和OSG实现模型的运动控制及场景漫游,并通过摄像头捕获手部动作实现人手与虚拟环境进行自然交互。患者通过操作沙磨板上的虚拟附件训练上肢协调以及关节活动能力。实验结果表明:该系统具有良好的稳定性和可操作性,通过对虚拟仪器的移动、推、抓等动作,患者可以达到手部功能康复的目的。     

基于近似相机内参数的精确三维欧氏重建算法

提出一种并不需要精确知道相机内参数情况下序列图像的精确三维欧氏重建算法,与传统分层重建策略相比,利用现有数码相机的技术参数估计初始内参数,对序列图像进行准欧氏重建,避免了复杂繁琐的自定标过程。虽然从严格意义上讲,准欧氏重建方法的初始结果仍为射影重建,但场景的结构已经非常接近欧氏模型,进一步通过基于最小化重投影误差的光束平差方法可以得到精确的三维欧氏模型,仿真数据以及真实图像的实验结果验证了算法的有效性和精确性。     

机器人手眼标定的仿真分析

研究了一种新的机器人手眼标定的方法。在实际中，手—双目系统有着广泛的应用。传统方法主要集中在手．单目系统中。直接将传统方法应用到手—双目系统中将会很容易受到噪声的干扰。与传统方法相比，文章充分利用了双目摄像机之间以及摄像机与机器人手爪之间的约束关系进行机器人手眼标定，大大提高了抗干扰的能力。最后仿真结果证明了新方法的精确性与有效性。     

基于动态可见手指的人手跟踪算法研究

在下述基本假设下提出了一种基于单目相机结构的人手跟踪算法:(1)大拇指根始终可见;(2)除大拇指外,至少有另外一个手指是可见的。首先,利用UKF滤波技术,获取人手的全局运动,然后,利用3-D约束条件和最小化代价函数获取各关节的局部运动。实验表明,算法可以部分地解决人手自遮挡问题,具有令人满意的跟踪精度。     

一种拟全方位多尺度分布式视觉系统

针对机器人视觉系统中算法的高复杂度与实时性难以兼顾的问题,设计了一种拟全方位多尺度分布式视觉系统。该系统实现了多个摄像机图像采集和处理的分布式工作,可以满足机器人对视野的全方位要求,并且为高复杂度算法的运行提供了可能。采集处理模块软硬件可随时定制,实现了多尺度的视觉算法,并增加了系统的灵活性和通用性。该系统可作为通用视觉平台应用于各种全自主移动机器人,具有较强的应用价值。     

降低DHT-based P2P系统的维护开销及其仿真

在P2P系统内每秒钟或许有成百上千个节点加入或离开系统,这种高动态性必然极大的增加DHT-based系统的维护开销,导致这种开销的主要原因是节点构建其路由信息时产生的开销.因此为了降低节点构建路由信息时带来的开销,提出了Chord系统的一种新的加入算法-JoinBP.JoinBP通过利用查询路径上节点的指针表信息来构建加入节点的指针信息,减少了节点在创建指针信息时需要的查询跳数和查询延迟,从而减少了构建finger时产生的开销.理论和模拟试验结果表明,JoinBP很大程度减少了系统的维护开销,同时提高了系统的查询性能.     

基于固定时间一致性的无人机集群构型变换

针对无人机集群需要在指定时间内完成构型变换的情况,研究了具有一阶积分特性的无人机集群构型变换固定时间一致性控制问题。基于一致性方法设计了编队控制协议,引入编队参考向量,并通过构造Lyapunov函数,证明了在通信拓扑连通条件下无人机集群系统能够实现固定时间一致性并完成期望构型变换。以四旋翼无人机为基础搭建实验验证系统,并进行二维飞行验证,实验结果证明了本文所提方法的有效性。     

基于数据手套的逼真虚拟手的实现

在基于头盔、数据手套的虚拟现实系统中虚拟手的实现效果十分重要,传统的虚拟手模型将手掌和各手指分割为多个刚体,当虚拟手运动时在刚体连接处产生重叠或裂缝,严重影响了沉浸感。在此根据虚拟手的运动特点对其进行整体建模,并快捷地对数据手套采集的原始关节数据进行校正,在可编程图形硬件上利用顶点混合算法将校正后的数据作用于虚拟手模型来产生皮肤变形,在满足实时性的同时提供了逼真的视觉效果。最后还通过搭建实验系统验证了所述方法的可行性。     

基于虚拟现实的载人潜水器操纵运动仿真系统

载人潜水器操纵运动仿真系统可用于性能研究和人员训练.与已有类似仿真系统不同的是,介绍的仿真系统显示的海底视景是基于驾驶人员通过摄像头所观察到的清晰化小场景,更符合潜水器操纵实际情况.介绍了仿真系统的体系结构,建立了空间六自由度运动方程,进行了仿真计算,讨论了两个影响视景显示的关键问题:视景建模和显示的实时性.工程试验结果表明,仿真系统的设计是合理有效的.     

融合图像语义的动态视频拼接方法

针对当前视频拼接方法仅考虑图像低阶几何特征而没有考虑图像高阶语义特征的问题,提出融合图像高阶语义信息的视频拼接方法,并采用多线程编程方式提高拼接速度。主要贡献包括:①自适应动态视频拼接系统框架;②融合语义的高效特征匹配算法;③融合语义的视频拼接质量评价算法。为验证提出算法的有效性,使用车载摄像机在校园环境内进行动态视频拼接实车实验。实验结果显示,相比于传统方法,该匹配算法正确率提升了50%左右,拼接评价算法更符合人眼视觉,方法的拼接质量提升了25%左右,具有较高的鲁棒性与准确性。