基于改进ICP算法和CAD模型库的单目视觉位姿测量

针对单目视觉条件下测量三维物体的位姿问题,提出一种基于改进迭代最近点(iterative closest point, ICP)算法和CAD(computer aided design)模型库的单目相机位姿测量方法.首先,利用OpenGL绘制物体几何模型,基于一系列虚拟观察点得到物体在虚拟相机下的投影图,提取边缘点集构成模板库;然后,通过改进的Hausdorff距离将待处理图像的边缘点集与模板库的点集模型进行匹配,得到粗略位姿,再在此基础上采用改进的ICP算法对待测图像的边缘点集与物体三维边缘点集进行迭代优化得到精确的位姿参数.实验结果表明,该方法求得的位姿参数误差较小,进而验证了所提方法的有效性.     

一种智能空间辅助的家庭服务机器人SLAM方法

在单机器人SLAM过程中,定位误差和建图误差随机器人运动距离增大而增大。为了有效降低SLAM误差,本文提出了一种智能空间辅助的家庭服务机器人SLAM方法。基于Rao-Blackwellized粒子滤波思想,机器人定位和建图问题被分解为两个独立环节,首先,联合机器人控制量和智能空间摄像机网络的观测值估计机器人位姿,给出了位姿粒子的采样提议分布和权值更新公式;然后,机器人利用自身位姿及对目标的观测来构建环境地图。仿真实验表明本方法有效提高了机器人的定位精度,进而得到了更加精确的环境地图。     

六自由度并联机器人的随机位姿误差分析

本文提出了并联式机器人操作器的随机位姿误差的分析方法。应用影响系数方法,使得含有114个原始误差参数的六自由度并联机器人操作器的位姿误差传递矩阵具有简单而统一的表达形式。文中还采用概率论方法给出了位姿误差的变动范围。     

回转体形状恢复与位姿估计方法

机器人抓取场景中经常包含许多具有回转结构的物体,然而由于这些物体不存在已知的三维模型,无法快速高效地确定回转体形状和位姿。针对这个问题,在现有的基于单视图回转体建模方法的基础上,将位姿估计和重建过程结合,提出回转体形状恢复与位姿估计的方法。首先利用训练好的整体嵌套的边缘检测(holistically-nested edge detection,HED)网络模型得到图像中回转体的边缘轮廓并进行细化处理,再与传统边缘检测方法相融合,提取回转体轮廓信息;其次,根据回转体成像特殊几何约束,依据单张回转体照片建立比例模型;最后,利用同一回转体不同角度的两张图像估计其尺度与位姿。通过实验表明,该方法能够通过两张同一回转体的照片,估计回转体的真实尺度与空间位姿,同时不需要点云信息,是一种鲁棒性较好的回转体形状恢复与位姿估计方法。     

Stewart机器人的位姿误差分析

本文提出了一种分析Ｓｔｅｗａｒｔ机器人位姿误差的方法，即将各个关节引入的误差以及伺服定位误差对位姿误差的影响，都归算为杆件长度误差引起的位姿误差，并给出了按杆件长度误差计算位姿误差的关系式。     

基于模型的增强现实无标识三维注册追踪方法

为了克服物体表面缺少足够的纹理特征且算法搜索空间太大的缺陷,提出了一种基于模型与自然特征点相融合的三维注册追踪方法.采用保持旋转和尺度不变性的线性并行多模态(LINE-MOD)模板匹配方法快速识别目标物体、获取与当前视角接近的参考视图而完成相机位姿的粗略估计,并缩小算法的搜索空间;采用基于自然特征点的方法完成相机位姿的精确计算;为了避免因特征点较少而引起的位姿抖动或扰动,引入了有效的非迭代透视n点问题(RPnP)算法以提高注册追踪的精度和速度.结果表明,所提出的注册追踪方法能够进行快速三维注册,具有良好的实时性和鲁棒性,其运算速度可达30帧/s.     

基于EM算法的工业机器人抓取控制研究

抓取是机器人的基本操作任务,通过待抓取物体的位姿变化对机器人关节数据自适应调整,提高机器人物体抓取成功率.本文基于EM算法的混合正态分布模型建立待抓取物体位姿观测变量和机器人关节变量之间的映射关系,并采用UR3机器人进行抓取试验.结果表明,采用该方法进行抓取控制只是在样本训练集的边缘抓取失败,抓取成功率为95.5％.基于EM算法的混合正态分布模型可以有效地对工业机器人抓取进行控制,具有比较高的抓取成功率.     

基于深度学习的平面位姿估计算法

为了在未知物体三维模型的情况下使用深度学习进行平面位姿估计，采用编码器-解码器网络，从单个RGB图像中检测平面实例分割及法线信息，并利用这些信息进行位姿解算，获得每个平面的实时位姿。实验结果显示,平面召回率为0.625，平面法线召回率为0.414，实时性为18.5 f/s，验证了算法的可行性。     

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.     

辐射屏蔽衰减量的一种数值解析法

提出一种新的bound box法计算γ线穿透各种形状屏蔽物体的衰减量。采用空间坐标变换的方法，建立了各种基本形状屏蔽物体的bound box的数学模型。该方法用6个平面代替了复杂的屏蔽物体，可快速计算从放射线源到评价点的视线所穿透屏蔽物体的距离，并由屏蔽领域的距离可快速预潮辐射屏蔽的衰减率。     

多机器人联合吊运系统可行域分析与求解

针对多机器人共同吊运同一个物体形成闭运动链的协调系统,定义了系统的位置可行域和姿态可行域.在给定系统构型的基础上,根据位移约束、速度关系,建立了系统位置运动学模型和姿态运动学模型,并建立了系统的动力学模型.在得到物体位置和姿态的基础上,分析了系统的位置可行域和姿态可行域,并基于蒙特卡罗算法给出了系统位置可行域和姿态可行域的求解方法.在确定的参数条件下,数值计算得到了系统的位置可行域和姿态可行域.位置可行域和姿态可行域的求解为进一步研究系统的轨迹规划、路径跟踪、稳定性等问题奠定了基础.     

基于姿态估计的多视角人脸检测

目前,对于多视角的人脸检测仍然是一个具有挑战性的难题.为了解决这个问题,提出了一种基于姿态估计的人脸检测的方法.在训练人脸分类器时,我们将视角范围划分成几个小区间,为每一个小区间利用Adaboost算法训练相应的分类器;在对图像进行检测时,对于任何给定的一幅图像,我们首先对其进行姿态的估计,并根据估计的结果选择相应的检测器对其进行检测.实验结果表明,提出的方法能很好地检测多视角人脸图像,在检测率和检测速度上都有很好的效果.     

目标边缘特征增强检测算法

针对分组角点检测网络在目标检测过程中,由于目标尺寸过小或同类目标空间距离较小而导致检测失效的问题,提出一种边缘特征增强的CornerNet目标检测算法OEC。该算法通过分离特征的高低频信息提取更多的高频信息,增强目标的边缘轮廓特征,解决关键点定位不准确的问题,提高目标的框定效果,进一步提升检测精度。仿真结果表明,该算法对行人、车辆等目标检测效果均有提高,在COCO数据集上的检测结果与CornerNet相比,mAP提高0.9%,可应用于无人驾驶与智能机器人等场景。     

从序列图像中获取点目标三维运动参数

本文研究了摄像机有机动,而点目标在短时间内作匀速直线运动的情形.研究表明,只要点目标——摄像机相对运动方程满足可观测性条件,那么就可从三幅序列图像中确定点目标的三维运动参数,进而估计出它的空间坐标.文中还对算法的抗干扰能力进行了分析,结果表明,摄像姿态以及点目标——摄像机相对运动方程的曲率是影响算法抗干扰能力的两大因素。最后给出了计算机模拟结果.     

3自由度移动机器人的模糊跟踪控制器设计

在平面目标跟踪过程中，将移动机器人跟踪的目标期望位姿分解为4种位置和方位组合，在分析总结了具有2个可操舵驱动轮的3自由度移动机器人运动特性的基础上，根据自动驾驶控制的专家经验知识，针对4种位姿的要求设计了4个子模糊跟踪控制器，这样大大简化了模糊逻辑推理过程，并减少了计算时间，实现了位置和方位的独立跟踪控制，同时满足了跟踪目标的位姿要求．最后，利用仿真实验验证了算法的可行性和有效性．     

一种基于Gabor小波和颜色参数模型的阴影检测算法

本文提出了一种基于Gabor小波纹理特征分析和阴影参数模型颜色分析的阴影检测算法.首先,建立背景的混合高斯分布模型,通过对特定帧的颜色分析建立阴影参数模型.对图像序列中的每一帧,首先通过差分法提取出前景区域,然后通过Gabor小波滤波的方法,对背景和前景图中的相同小区域进行纹理特征分析,比较特征向量的距离,以判断潜在的阴影点.然后,通过阴影参数模型对这些潜在的阴影点进行颜色分析,并通过连通区域标记,形态学运算,FPR(去除假阴影)分析等方法,找出真正的阴影区域.实验结果表明,本算法具有较高的阴影检测率和物体检测率,可以满足实时检测的需要.     

投影距离的概率峰值效应及其在三维目标识别中的应用

在计算机视觉中，由于物体的几何特性随视线的变化而变化，从而给三维目标识别带来了困难．在设计识别算法时，关键是理解目标重要特征的变化，如角度、距离等的变化．在视线方向各向同性条件下，投影角度和距离的概率密度在其原值附近具有峰值效应，即投影角度及距离接近于原角度及距离．利用投影角度的联合概率函数可识别多面体．在已知距离时，为了便于识别目标，导出了投影距离的密度函数．实验结果证明了该方法的有效性．     

广义预测控制在液位控制系统中的应用研究

研究广义预测自校正控制算法在液位控制系统中的设计方案，建立被控对象CARIMA模型，讨论算法优化性能指标中的参数选择．针对基本的最小二乘法产生的对象模型参数估计不准的问题，在参数的递推估计、参数估计的收敛速度、参数估计的在线检验以及对象输入输出数据的处理4个方面给出相应的改进方法．实验结果表明，所采用的设计方法合理可行，具有一定的实用价值．     

基于视频的人体运动肢体检测

要实现对视频中人体动作的捕捉和分析首先要提取出人体的运动肢体,当视频中背景和人体姿态比较复杂时,帧差法、光流法等传统的运动目标提取方法并不能准确检测出人体运动肢体的轮廓.在帧差法基础上,提出了动态区域边缘点保留法来获取运动区域的边缘点集,并根据人体先验知识总结出一种边缘点整合的算法,用于对运动区域的边缘点集进一步处理,得到了人体运动肢体较为完整的轮廓.实验证明,该方法可以较好地解决背景干扰和人体及服饰的非刚性问题,比较准确地检测出人体运动肢体的轮廓.     

基于优先级和LRU算法的持续CORBA对象管理策略研究

持续CORBA对象是指其属性等状态信息能够持续保持的分布式对象.采用何种策略来管理持续CORBA对象,对于基于CORBA的系统的响应时间和运行效率都具有重要的影响.叙述了持续对象的实现方法,详细给出了基于优先级和LRU算法的持续CORBA对象管理策略,在此基础上,提出了利用信号量来解决对象互斥调用的控制方法.算法复杂性的分析结果表明,当对象索引表中的对象按对象ID的顺序排列时,其时间复杂度为O(logn2),其他情况为O(n).所提出的持续CORBA对象管理策略已被应用于实际的系统中.