基于图像处理的移动机器人视觉定位方法

移动机器人视觉定位方法,主要是将目标物体的图像像素与移动机器人和目标物体之间的距离联系起来。应用视觉传感器搜寻目标物体,并借助于图像处理技术提取目标物体的特征对目标进行定位。通过计算目标物体图像的像素数,比例关系来确定目标物体与机器人之间的距离。这种方法成功地运用于RIRAII移动机器人上。     

基于单目视觉测距的测高测面积方法

利用单目摄像头所建立的三维测距模型,提出了一种地面上任意物体实际高度测量的计算方法。同时为了克服双目视觉对应点匹配和面积计算所利用的像素当量产生的误差,提出了一种更精确的目标实际面积测量方法。首先,利用三维几何测距模型,推算得出地面上任意一点到摄像头的距离计算公式,并根据透射点几何转换得到一种地面上物体高度的测量方法。其次,依据成像模型,与特定选取的世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系三者之间的关系,推算出一种新的测量目标实际面积的方法。最后通过实验对误差进行了分析,提出了误差来源与相应的解决思路,证实了该方法的有效性。     

一种基于虚拟实景空间的测量与定位方法

为了增强测量与定位操作的直观性和方便性,文章提出了基于虚拟实景空间的测量与定位方法。首先将二维屏幕坐标转换为对应的单幅图像坐标,基于约束条件,利用单目视觉技术得到摄像机坐标系坐标,实现3种情况下的边长测量;已知前后位置的经纬度值,确定摄像机前进方向,利用摄像机坐标系坐标经计算得到目标的经纬度值,实现目标的定位。实验结果表明,该方法可以对物体进行有效的测量和定位,满足实际应用要求。     

移动目标的深度测量

提出了一种基于散焦图像移动目标深度测量的方法,该方法采用一台带有远心镜头的CCD摄像机,沿光轴方向转移目标拍摄两幅图像,根据所拍摄景物图像的散焦半径与图像大小计算目标景物距摄像机的距离,采用远心光学镜头代替普通镜头可使图像的大小与散焦半径之间的关系简单,该方法融合了图像的大小与散焦半径两个信息,使深度计算更加准确,由于该方法只需要一台参数固定的CCD摄像机,可以免除图像间的配准和特征点的选取,有利于实时系统的实现,实验结果表明了该方法 的有效性。     

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.     

一种单目视觉测距方法的研究

提出一种在利用单目视觉测算前方障碍物距离和角度的方法。利用计算机视觉理论和方法,探讨仅利用针孔成像原理和几何坐标变换,计算障碍物位置的方法。实验结果表明该方法是有效的。     

前方车辆图像识别与纵向安全域控制方法研究

提出一种基于单目视觉的前方目标车辆图像识别与纵向安全域控制方法。利用目标车辆视频图像的小波分形特征进行图像识别,并采用粒子滤波对检测结果进行实时动态跟踪,在此基础上,结合单目机器视觉感知技术测量纵向车间距,并建立纵向安全域控制模型,最后进行了仿真分析。实验结果表明,该方法有效缓和了目标车辆图像检测准确性与实时性之间的矛盾,在保证行车安全的同时,兼顾了道路通行能力。     

基于单目视觉的跟驰车辆车距测量方法

为了解决结构化道路上跟驰车辆的防追尾碰撞问题,首先在对车辆制动模型进行分析的基础上得到了车辆制动距离的计算公式,进而计算出跟驰车辆与前方车辆之间的安全距离.然后,从针孔模型摄像机成像的基本原理出发,推导出基于图像中车道线消失点的车距测量公式.车距测量结果只与图像中的近视场点到摄像机的实际距离有关,无需对所有的摄像机参数进行标定,从而解决了单目视觉车距测量问题.最后,完成了不同距离处前方车辆的车距测量试验.试验结果表明,该方法的车距测量相对误差小于3％,具备了较高的检测精度,能够满足跟驰车辆防追尾碰撞的应用要求.     

一种基于BoW物体识别模型的视觉导航方法

针对复杂的室内环境,提出一种新的动态环境下的移动机器人视觉导航方法.该方法以室内常见物体作为自然路标,通过单目视觉建立识别模型来认知环境中的各种物体.首先对室内常见物体建立图像库,并对库中的大量图像采集SIFT特征;然后通过BoW模型来描述各幅图像,针对每类物体利用线性支持向量机(SVM)训练出物体识别模型;最后借助交互的手绘地图描述室内环境,移动机器人从中获得辅助路径以及自然路标的大概位置,从而完成导航任务.通过大量实验,从自然路标变化、目的区域变化、手绘地图偏差等多角度验证该方法的鲁棒性.实验结果表明,该导航方法操作简单高效,并具有人机交互性强、动态环境下适应能力高的优点.     

基于单目视频的手术器械相对工作空间估计方法

由于单目手术视频的镜头参数未知，仅凭该单目图像难以准确估算内镜镜头下的手术器械的三维坐标．针对这一问题，提出一种手术器械相对工作空间的估计方法．首先，对用U-Net网络分割后的掩膜图像进行直线检测，对图像坐标系下的直线映射到参数空间上的点进行聚类，从而优化直线检测效果．然后，利用边缘线段的相对几何位置特征对因网络分割效果欠佳导致的边缘线段残缺进行补足，从而提取出与目标边缘高度拟合的完整线段.结合目标器械实际尺寸与图像尺寸间的比例关系，利用平行线在投影平面上的消隐点特性计算出目标器械目标点处的实际三维坐标．最后，进行测距实验和轨迹跟踪实验.实验结果表明：该方法较磁导航传感器准确度高、鲁棒性强，距离测量精度可达2.658 1 mm，轨迹拟合度达91.2%，满足实际情况下手术器械相对工作空间的估算要求．     

立体视觉中求对应点的解

从讨论物体表面的特性出发,研究了立体视觉中可匹配点存在的集合以及唯一匹配问题,指出了可匹配点集与成象系统焦点位置及其物体表面法线之间的关系,证明了空间曲线在两幅图象上投影的孤长之比和变形的物理特性。     

单目视觉的前车位置识别及安全车距监测

针对自动驾驶中的前车位置识别及安全车距监测问题,提出了基于单目视觉的解决方案:首先,通过图像中前车轮廓与本车道及同向车行道分界线是否相交判断前车是否为监测车辆;其次,根据图像中像素坐标系与空间坐标系的对应关系构建转换模型,计算前方监测车辆与本车的真实车距;最后,根据可跨越的同向车行道分界线在连续图像帧中的位置变化计算本车的行驶速度,并依据交通法规判断本车与前方监测车辆之间是否为安全距离.实验结果表明,该解决方案可以有效地识别前车位置、监测安全车距并降低系统成本.     

盲环境移动定位(Ⅰ):序列编码图形路标识别算法

针对无卫星导航信号的盲环境中移动目标定位需要,提出一种适合于盲环境移动定位的序列编码图形路标技术方案,包含更多可用信息的序列编码图形路标方案.在测试环境中布设序列编码图形标志牌,建立了实现盲环境中移动目标快速定位定姿的路标模型实时采集包含编码图形路标的图像,利用SIFT(scale invariance feature transform)算法定位编码图形路标,使用Otsu算法进行图像分割和路标边界跟踪,利用快速Hough变换确定编码中心,全自动解译出路标信息,并根据编码库查询得到编码标志牌中心点的三维坐标.实验结果表明,方法可行、算法有效,为盲环境中移动目标的精确定位定姿技术开发奠定了路标基...     

视觉测量中的一种线性摄像机标定方法

视觉测量中成像模型的求解速度和效率是下,利用预先标定好的图像尺度因子,采用一幅图像对摄像机的外部参数、有效焦距、径向畸变进行标定,标定过程中,每一步均用线性方程组求解.该方法求解过程快速,结果准确,适合视觉测量中对摄像机的不定期标定.     

基于平行双目视觉的目标距离计算

为了快速的计算出相机与目标物之间的距离,需要找到两幅图像的对应点。采用SIFT算法提取图像特征向量后,在匹配时加入外极线的约束条件,可以有效地去除误匹配,提高测量精度。实验结果表明,距离测量的相对误差在2%以内。     

基于计算机视觉的远距离动态前景测距方法

针对当前测距算法标定步骤复杂、图像匹配困难和不准确的问题,提出了一种远距离动态前景测距的方法,系统中由两个摄像头负责采集实时环境图像,利用前景检测算法检测出实时图像中的目标物,根据透视投影模型通过测量两个摄像头之间的距离、标定板与摄像头之间的距离、标定板自身的宽度和高度等数据,计算出目标物在标定板上映射点的三维坐标;再根据两个摄像头坐标,得到空间中两条直线的方程,则两直线的交点就是目标物的物理坐标;最后利用欧氏距离公式,计算出目标物距离摄像头的距离。通过实验可知,在目标距离小于3000m时,两种方法测量误差均小于3%;当目标距离大于3000m时,计算机视觉动态前景测距和传统测距方法的测得的数据平均误差分别为2.90%和25.50%,计算机视觉动态前景测距方法表现出更高的精度。     

非合作航天器间相对位姿的单目视觉确定算法

针对非合作航天器接近操作过程中200m以内的相对位姿参数确定问题，该文充分利用目标航天器已知的结构模型信息，推导了利用单个光学相机实现非合作航天器相对位姿参数测量的迭代算法。与传统的交会对接视觉系统不同，该视觉系统不需要在目标航天器上安装光学特征，而是充分利用了目标航天器的自身结构特征，因此更适用于一般航天器间的相对位姿参数测量。为解决相对位姿单目视觉确定的非线性问题，该文选择了求解非线性问题性能优良的Levenberg—Marquardt算法。最后对该文算法进行数学仿真，仿真结果表明算法的有效性和可靠性，适合航天器在轨实时应用。     

相机视图的参数控制

根据光学透镜成像原理，推导近端和远端物像与相机焦距、视角和物距的关系式及其像比，借此控制相机视图中远近两端物像的形状反差。