盲环境移动定位(Ⅱ):基于单目视觉系统的定位技术

针对盲环境中移动目标的定位需要,提出了一种基于序列编码图形路标和单目机器视觉系统的盲环境移动目标定位算法.内容包括:在序列编码图形路标模型的基础上,建立包含透镜畸变分析的摄像机针孔成像模型,在移动目标上安装经过标定的单目相机,实时采集包含编码图形路标的图像;根据解码得到的编码标志牌中心点的三维坐标,利用POSIT算法解算出相机的位姿参数,实现盲环境下移动目标的精确定位定姿.实验结果和精度分析表明,该研究为盲环境中移动目标快速精确的自主定位提供了一种可行的新方法.     

基于BA优化和KL散度的RGB-D SLAM系统

针对深度相机采集深度图像的噪声对位姿估计精度的影响,以及误差随时间累积的严重问题,设计了一种改进的基于RGB-D相机的视觉SLAM系统.首先,建立重投影误差模型,通过最小化重投影误差,对位姿和特征点进行非线性优化.此外,提出了一种闭环检测的算法,建立字典模型,用频率-逆文档频率计算权重,用Kullback-Leibler散度计算相似度,并使用相对相似度机制检测闭环,减少了累积误差.使用15个公开的图像序列对算法进行评价,同3个流行的RGB-D SLAM系统对比,精度平均最高提高119. 07%,最低提高4. 24%.实验结果证明,提出的方法比目前流行的RGB-D SLAM系统具有更好的精度.     

基于面阵CCD的快速曝光图像采集系统

为了实现高速运动物体的高品质实时检测,提出一种基于面阵CCD的快速曝光图像采集系统的设计方法。采用VSP01M01作为驱动芯片,在外触发模式下,在同一帧图像的读出脉冲之前进行曝光,以FPGA作为图像采集系统的控制核心,完成对快速运动图像的快速采集。实验测试表明,系统具有性能稳定、数据传输实时性强、图像品质高,快门时间最快可达10-4s,充分满足了工业现场对相机采集快门速度的要求,此系统已在以直线电机为运动载体的轴承检测中实现。     

粒子图像时间间隔对体视PIV测量误差的影响

体视粒子图像测速(stereoscopic particle image velocimetry, SPIV)技术是根据2台相机各自连续拍摄的至少2帧粒子图像测量平面三维流场,其测量结果的精度与粒子图像时间间隔的设置有关。利用层流和明渠紊流实验数据,分析粒子图像时间间隔对SPIV测量精度的影响,结果表明:当时间间隔满足1/4准则时,层流整体测量精度随时间间隔的增加而提高,但在速度梯度较大区域,当判读窗口内粒子间位移差不满足2/3准则时,测量精度会随时间间隔的增加而降低;明渠紊流外区测量精度未发现随时间间隔发生显著变化,但近壁区过大的速度梯度使2/3准则不再被满足,测量精度随时间间隔增加而显著降低;当不满足1/4准则时,各流动的测量误差均增大。利用SPIV开展平面三维流场测量时应遵循以下实用原则:粒子图像时间间隔应满足1/4准则,在此基础上,速度梯度较小的流动尽量使用较大的时间间隔,而速度梯度较大的流动宜取满足2/3准则条件的最大时间间隔。     

基于深度学习的低成本堆叠物料定位系统

针对堆叠物料无序分拣中传统定位方法硬件成本高、检测精度低等问题,设计了一种基于深度学习的堆叠物料定位系统.以单目光学相机采集得到的图像作为输入数据,利用单阶段检测算法得到候选目标,采用卷积神经网络进行目标筛选,最后对筛选后的目标感兴趣区域图像进行特征点回归,得到目标的类别、坐标和角度.堆叠物料定位系统由于无需昂贵的深度相机,且算法的鲁棒性较高,降低了硬件成本,提高了检测精度.在真实场景的测试结果显示,新系统的定位误差降低到了0.3 cm以内.      

BD2/GPS高精度同步时钟装置的设计与应用

针对CCD(Charge Coupled Device)相机在探测脉冲激光光斑过程中曝光时刻与脉冲激光同步的问题, 提出一种利用超前预测方式同步触发CCD相机抓拍光斑图像的高精度时钟源设计方案。该装置主要采用北斗2导航系统(BD2： BeiDou2 navigation satellite system)/全球定位系统(GPS： Global Positioning System), 双模接收单元提供的协调世界时(UTC： Universal Time Coordinated）时间以及高精度秒脉冲（PPS： One-Pulse Per -Second）时间基准作为同步时钟装置的基准源, 并结合现场可编程门阵列(FPGA： Field Programmable Gate Array)高速时序计算与微控制单元接口技术, 保证CCD相机同步抓拍时间, 从而完成高精度的同步触发。实验表明, 该装置可以提供微秒级时间同步精度和标准授时信息, 有效地缩短了CCD相机曝光时间, 得到完整清晰的高信噪比脉冲激光光斑图像。     

高速CCD相机图像卡接口电路的设计

针对多通道CCD相机,提出了一种图像数据实时采集和图像显示的方法,CCD的数据采集和图像显示由图像卡完成.CCD相机与图像卡的数据传输的硬件接口按标准RS-422串行接口设计,这种差分方式传递信号方法能有效抑制共模信号,提高数据在传输中抗噪声能力.利用高速硬盘解决了大容量、高速度、多通道的图像数据的实时采集和存储问题,通过多线程处理来从软件上弥补硬盘读写速度不足的缺陷.将采集到的CCD相机数据转换成标准BMP文件来显示图像.     

基于LabVIEW 8的实验虚拟圆度仪系统

为满足回转工件的圆度加工精度要求,以M(National Instruments)公司的最新版图形化编程软件LabVIEW 8为圆度仪的虚拟界面编程平台,结合步进电动机控制的旋转工作台、电感位移传感器、USB插口的数据采集卡和自行设计的信号调理电路等硬件组成部分,设计了实验虚拟圆度仪系统.测量时,采用两种误差分离技术分离圆度仪主轴误差,然后根据不同的圆度误差评定标准,进行圆度评定,计算出圆度误差.圆度误差值为组建用于动态测量精度理论研究的分析实验系统做准备.     

基于插值细分的机械臂手眼标定算法

由于固定视点下的工作平面大、相机畸变明显且采集环境复杂,机械臂与相机之间坐标耦合的标定精度不够,为解决该问题,提出一种对图像坐标系与机械臂基坐标系进行直接标定的方法.该方法通过对采集到的标定点进行插值细分拟合畸变曲线来消除相机畸变,构建图像坐标系与机械臂基坐标系的直接转换关系.该方法规避了传统算法中过度依赖相机位姿矫正、畸变矫正等算法导致的误差问题,实现了平均误差在1mm以内的高效率、高精度手眼标定.     

一种基于标记点的近景摄影测量系统

给出了一种基于标记点的鲁棒三维重建摄影测量系统;采用编码点和非编码点等标记点方式.为了减少不同图像间误匹配的概率,采用一种新的基于编码点的匹配方法,不同图像间非编码点的匹配从编码点开始,并通过相似性准则、模糊度准则和距离误差准则来剔除误匹配,可获得非常高的正确匹配率.采用一种新的基于标记点的加权迭代特征算法,用编码点恢复相机的投影矩阵,从而可以确定相机的外部姿态参数;用非编码点恢复3D坐标.与已有的加权迭代特征算法比较,该算法避免了所有点参与计算相机的投影矩阵,运算速度更快.由于采用标记点的亚像素定位方法,提高了3D重建精度.实验结果表明,在3D重建方面,该系统是强壮和精确的.     

圆柱度高精度测量系统的设计

首先通过对现有圆柱度的各种测量方法对比 ,比较出误差分离技术具有实现圆柱度测量的优势。然后依误差分离技术为基础 ,设计了圆柱度高精度测量所需的硬件系统和软件系统。电感测微仪、数据采集系统以及误差分离技术的使用从而保证了圆柱度误差测量结果的高精度 ,此外软件还扩充了网络采集功能     

计算机图象技术在汽车仪表检验中的应用

计算机图象检验系统是为汽车组合仪表提供一套精度和自动化程度较高的检验系统而研制,该系统综合应用机械、电子、计算机、图象采集和处理、自动控制等技术,本文详细介绍了汽车组合仪表计算机图象检验系统的硬件组成和软件设计方法。     

二维编解码技术研究与应用

对PDF417二维条码编码和解码的新方法及其应用进行研究,编码信息可以是数字、汉字和图像,并且根据编码内容自动选择最佳编码方式,最大限度地节省编码空间;不同于传统的硬件识读方式,开发了更灵活、实用的软件解码程序。采用扫描算法排除条码识读过程中的噪声误差,提高了条码系统的解码精度。     

基于PAL的弹载图像采集系统设计

针对弹载图像采集面临的高噪声、高振动等恶劣环境,设计并实现了一种基于PAL制式,通过SPI串行接口进行数据存储的视频图像采集系统。从系统的设计思路、工作流程和硬件结构出发,采用乒乓缓存设计和流水线结构,解决了ADV7180的高速图像数据输出和串口FLASH存储器的低写入速度不匹配的问题。通过实验分析,本设计可以解决高低速存储介质中速度匹配问题,实现对高速图像数据精确的存储和记录,为后期图像恢复提供了可靠的数据。     

四目立体测量图像同步采集存储系统的设计

运用四目立体测量技术实现具有复杂曲面形状物体的逆向设计,在航空、航天、汽车和造船等工业领域具有广泛需求。设计了用于四目立体测量的图像同步采集存储系统,采用FPGA作为控制器,利用Camera Link接口连接摄像机和FPGA,触发采集、传输图像数据;采用外部动态随机存储器SDRAM和FPGA内部FIFO相结合缓存图像数据;采用USB2．0接口芯片实现FPGA与计算机数据通信。利用软件ModelSim完成系统各功能模块时序逻辑仿真,实验结果表明系统能够完成四目立体测量图像同步采集存储任务。     

直接序列扩频信号快速捕获

提出一种新的基于频域并行搜捕法的改进型快捕电路结构.该结构利用设计复用技术实现FFT单元和IFFT单元的复用;通过软件计算本地伪码FFT,并将其结果存储在ROM中,使硬件规模大幅减少;采用并行设计提高系统的运算速度;采用块浮点算法提高动态范围和运算精度.整个快捕电路由一块FPGA XC2V3000-5实现,工作时钟为29 ns,精度为1/4码片情况下,伪码捕获仅需4.145 ms.仿真和测试结果验证了设计的正确性.     

降比特数据采集方法探索

研究量化过程的信息编码实时压缩问题,通过差值量化原理的推广和数据采集过程中的信息熵分析,降低ＡＤＣ编码字长,实现量化过程的编码压缩。编码压缩方法分析、量化结果信息熵分析及实测信号压缩例证表明,该方法具有明显的实时信息压缩效果。通过细分残差的方法获得了量化精度的提高,同时可有效简化ＡＤＣ及数据采集系统结构,提高采集过程的信息传输效率。     

连续性健美操动作图像视觉误差校正方法分析

为了解决传统方法校正后图像容易出现模糊或锯齿效应,视觉误差校正效果不好的问题,研究了一种新的连续性健美操动作图像视觉误差校正方法。通过JAI相机(丹麦)逐行扫描电荷耦合器件(CCD)相机转换成视频信号,得到的信号通过图像采集卡采集,转化成PC机可处理的数字信号,通过全息投影获取连续性健美操动作图像。按照视觉误差完成对图像像素集视差函数的配准,通过向量量化技术实现对图像的亚像素级模板匹配,对经处理的连续性健美操动作图像进行分形编码处理,为视觉误差校正提供依据。对连续性健美操动作图像进行编码和解码处理,求出和原始图像间的误差,获取误差图像,对其进行插值处理,获取误差补偿结果,实现连续性健美操动作图像视觉误差校正。结果表明:经所提方法处理后的图像无显著的视觉误差,峰值信噪比和结构相似性很高。可见所提方法主观和客观评价结果好。     

状态监测系统软件分析精度提高的几点措施

监测软件是机械状态监测系统的重要组成部分，提高软件的分析精度十分必要。推导出由于多通道信号循环采集而产生的相位误差的补偿方法；对于因条件的限制无法获取整周期触发信号的情况，提出了非整周期轴心轨迹圆整的概念。监测过程中有时需要将速度或加速度传感器的信号转换成位移或速度信号，为了降低监测系统的成本提出用软件积分代替硬件积分的方法。以上措施在ＴＤ８００旋转机械状态监测系统中获得了较好的应用，对于提高软件分析精度具有一定的实际意义。     

基于CPLD的SAA7113的初始化及其控制设计

为了实现对视频图像的采集和多格式输出,通常使用低速存储器存储所采集的图像信息.笔者介绍了视频解码芯片SAA7113的特点及其应用,研究了基于CPLD对SA7113的硬件电路配置结构的实现,并给出了使用VHDL语言通过I²C总线进行初始化控制的编程方法,从而实现了视频采集和使用8 MHz/s的低速存储器存储所采集的图像信息,并能根据需要由多种格式输出.