基于图像的焊件深度信息提取

阐述了一种简化的基于竞争匹配机制的双目立体图像匹配算法.通过对摄像机安装位置进行配置,使得双目视觉传感器的模型大为简化.使用竞争匹配机制对图像中的对应点进行匹配.然后把各个点在图像上的坐标系代入简化后的传感器模型,计算出三维焊缝的空间坐标.最后在VC 平台上对所介绍的方法编程实现,并通过双目测距实验证明该算法的实时性和可靠性.     

面向室内环境的主动视觉即时定位与地图构建系统

提出了一个主动视觉即时定位与地图构建(SLAM)系统,能够避开障碍物,预测行人运动方向并且躲避行人,同时能够在未知环境中获得有效路径和进行稀疏三维点云地图构建.该系统由机器人平台、RGB-D摄像机和双目摄像机构成.RGB-D摄像机基于RGB-D上半身探测器进行行人检测与跟踪,同时使用RGB-D摄像机进行三维地图构建.双目摄像机通过获取深度信息寻找可通行路径.该系统实现了主动地图构建并且避免了由传统方法构建的静态地图包含行人的情况.实验验证了该系统的有效性.     

基于共面圆的双目立体视觉分步标定法

计算机视觉中,在对景物进行定量分析或对物体进行精确定位时,都需要进行摄像机标定,即准确确定摄像机的内外参数.为了快速、有效地进行摄像机的标定,针对常用的带有一阶径向畸变的小孔摄像机模型,提出了一种简单有效的分步标定方法.先用预标定法得到左右摄像机主点坐标参数,然后再用TSAI两步法获得左右摄像机的内外参数,最后以左摄像机光心为世界坐标系原点,通过坐标转换关系,进而得到双目视觉的各种标定参数.该方法实验要求低,不需要移动摄像机.通过实验,验证了该方法能够准确、有效地求出各标定参数.     

光笔式三维坐标视觉测量方法研究

基于便携式双目测量系统,提出了一种新型便携式光笔测量方法。利用标定参数已知的双目像机进行图像采集,结合图像坐标系与空间坐标系的对应关系求得标志点空间坐标;利用最小二乘方法拟合空间直线,得到测头三维坐标与标志点三维坐标数学关系,求解测头坐标。实验结果表明,在摄像机视场范围内,空间坐标测量精度达到1 mm,证明了该光笔测量系统的实用性。     

基于OpenMV的目标跟踪系统设计

为解决传统目标跟踪系统存在的结构复杂、资源利用率低等问题,提出一种基于嵌入式摄像头OpenMV的目标跟踪系统设计方案.在摄像头采集到图像信息并进行图像预处理后,判别出需要跟踪的运动目标以及其形心像素坐标,并在图像中进行标定.依据得到的连续的形心坐标,结合图像捕捉帧率,采用线性拟合的方式对运动目标下一帧的位置进行预测,并运用PID算法控制云台系统跟踪此预测坐标.系统加入对运动目标运动轨迹的判别算法,有效提高了系统的抗干扰能力.试验结果表明此系统可以准确预测并跟踪运动目标的位置,当画面中突然闯入相同干扰目标时,系统仍可以正确跟踪运动目标,具有较强的鲁棒性.     

基于视频图像的鱼类行为轨迹追踪

随着网箱养殖的不断发展,准确把握养殖水质变化、养殖密度等方面的信息是保证优质高产的必要条件,现在网箱养殖中主要通过人眼观测具有很大的不可靠性。而鱼类在环境变化时能产生不同的应激反应,所以通过观测鱼类游泳行为能够为鱼类健康监控提供重要依据。本实验利用图像处理技术结合计算机编程对拍摄的鱼运动视频进行处理,首先对视频图像进行灰度变换、灰度拉伸、滤波去噪预处理得到较好质量的图像,接着进行目标分割提取出目标鱼类,对鱼类进行识别去除其他杂点,最后利用提取的出的鱼的边缘轮廓计算形心点,把形心点作为跟踪点,模拟出鱼类运动轨迹。该实验的能在视频图像上直接画出鱼类的运动轨迹,实现鱼类运动的实时跟踪。     

基于双目便携式三维扫描技术 的小工件测量

在小工件测量上,传统的接触式测量方法测量速度慢、效率低,而非接触式测量方法中双目视觉测量法和线结构光法都存在一定的缺陷。采用双目视觉测量与线结构光法相结合的方法,对小工件进行了测量。利用两个CCD摄像头和一个激光发射器构成了一个双目视觉测量系统和两个完全对称的线结构光测量系统,通过双目视觉测量系统测量标志点空间坐标;并基于标志点位置的不变性匹配系统不同位姿,用线结构光法获得激光线上的点在当前世界坐标系下的三维坐标;并匹配到基准坐标系中,从而得到工件表面点在基准坐标系下的三维坐标,达到测量目的。试验结果表明,该方法弥补了双目视觉测量法对物体曲面测量效果不理想和线结构光法单次测量数据少,空间定位不便的缺点,具有操作简便,测量适用性强的特点,误差在1 mm以下。     

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.     

双目立体视觉技术在果蔬采摘机器人中的应用

采用双目立体视觉技术获取温室内果蔬的三维位置信息,用于指导果蔬采摘机器人进行自动化采摘作业.试验以植株上成熟的番茄作为研究对象,利用立体摄像机获取不同距离的成熟番茄的立体图像对,通过对图像进行灰度图像处理,将彩色图像转换为灰度图像.然后根据灰度图像对中像素点的相关性进行立体匹配,计算像素点的位置信息而获得一幅深度图像.最后对照番茄形心在深度图像中的位置,获取番茄的三维位置信息.试验结果表明,立体摄像机与番茄的距离小于1000mm时,番茄的距离误差为±20mm.     

计算机视觉中双目视觉综述

双目视觉是利用已经标定了的不同位置的两台或者一台摄像机(CCD)经过移动或旋转拍摄同一幅场景得到两幅二维图像,应用图像处理、图像匹配、三维重建等方法处理,实现从二维图像恢复场景的三维图像的一种模拟人的双目视觉的方法,本文总结了近来三维重构建模的研究成果和计算方法;并提出了一些观点,对三维重构建模的难点和发展趋势作了说明.     

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。     

仿生鱼自主游动的水动力学模拟及其影响因素分析

文中针对金枪鱼的结构和自主游动行为建立了鱼体的简化模型和鱼体摆动的计算模型,采用CFD软件并结合动网格技术开发了控制鱼体摆动的UDF程序,对鱼类自主游动行为进行了仿真模拟,研究了鱼类自主游动的机理、水流速度以及粘性对鱼游动行为的影响。通过模拟计算发现,水流速度对于鱼的游动有比较大的影响,而粘性对鱼的自主游动影响不是特别明显。研究结果可为仿生水下推进器的概念设计和性能优化提供重要的参考。     

基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统

介绍了基于计算机视觉三维激光扫描测量系统．该系统主要由双目视觉测量探头、图像采集卡、扫描机构及其控制部分组成．通过两个摄像机同时摄取一个扫描激光光条的图像，经图像匹配，利用视差，可计算得到光条上所有点的位置以及深度，即被扫描物体表面的三维信息．就系统中的摄像机标定、图像采集、特征提取、图像匹配及三维信息恢复等主要工作过程进行了论述．     

用于自由游动鱼三维测量的视频跟踪方法

介绍了一种二维跟踪自由游动的鱼的视频系统. 该系统由一个计算机控制的二维平台以及安置在平台上两个 CCD 相机组成. 这两个相机能同时跟踪拍摄鱼的底视和侧视图. 通过处理跟踪时记录的图像可获得鲫鱼在前游、倒游和拐弯3种运动模式下的身体曲线以及尾鳍和胸鳍的运动学参数.     

用于自由游动鱼三维测量的视频跟踪方法

介绍了一种二维跟踪自由游动的鱼的视频系统. 该系统由一个计算机控制的二维平台以及安置在平台上两个 CCD 相机组成. 这两个相机能同时跟踪拍摄鱼的底视和侧视图. 通过处理跟踪时记录的图像可获得鲫鱼在前游、倒游和拐弯3种运动模式下的身体曲线以及尾鳍和胸鳍的运动学参数.     

一种新型微型仿生机器鱼控制系统的设计

针对ICPF（ionic conducting polymer film）驱动的微型智能仿生机器鱼进行研究.以鱼类为仿生对象,通过对鱼类游动机理的仿生学研究,设计了鱼形结构的主体框架、两自由度的胸鳍和尾鳍推进机构及基于AVR单片机的机器鱼硬件控制系统.针对微型仿生鱼运动特点,设计了直线巡游和转弯运动等运动模式及自动避障功能.最后建立了仿生机器鱼实验系统,进行了仿生机器鱼驱动性能测试和推进实验,实现了仿生机器鱼的避障功能,验证了系统设计的可行性.     

基于双曲面镜的全向摄像机视觉实现方法

给出了一种由双曲面镜和常规摄像机构成全向摄像机视觉系统的实现方法,通过对双曲面镜几何模型、全向成像原理和摄像机结构的分析,得出满足单一视点约束的全向摄像机的设计方法;并给出了基于图像的系统安装方法;最后通过将实际图像平面坐标系中的点投影到虚拟图像平面的方法对全向图像进行重投影,校正得到任意方向无畸变的透视投影图像.实验结果表明,该系统不仅满足人眼观察的需要,也可用于视频监视 ,目标跟踪和立体视觉.     

基于机器视觉的微工作台位姿三点法测量

基于机器视觉,提出一种全行程检测六自由度微工作台三维运动位姿的新方法,此方法可利用单目视觉来实现目标的三维位姿检测.用三个固定在微工作台上的标准球的球心作为标志点表征工作台在三维空间的位姿,通过固定好的摄像机对工作台上三个标准球在三维空间的视觉跟踪,检测标准球在视野中位置和直径的变化,判断球心在固定坐标系的三维坐标,建立图像空间与物空间的映射模型,得到工作台在三维空间的位姿,进而检测到工作台在每个采样时间的运动误差.     

基于双PSD的三维测量系统的标定方法

双目视觉已在机器人视觉、三维测量等多个领域得到广泛应用。但是,随着研究的不断深入,双目视觉的局限性也逐渐突显出来。例如测量复杂形面的三维形貌精度低,计算速度慢等。基于此,该文提出一种基于双光敏位置探测器(position sensitive detector,PSD)的三维测量方法。利用2个PSD从不同的角度捕获、跟踪激光点的方式来还原工件的三维信息,省去了传统双目视觉中的特征点识别和匹配部分,极大简化了三维测量模型。由于传统的标定方法不再适用,该文提出2种标定方案,改进的Faugeras标定加LM(Levenberg-Marquardt)优化方法和BP(back propagation)神经网络方法。通过对比实验分析,改进的Faugeras标定加LM优化的方法能达到更高更稳定的三维测量精度。     

基于强化学习的仿生机器鱼节能研究

利用仿生机器鱼平台, 模拟鱼类集群游动过程, 通过实验方法探究机器鱼集群游动时的能量节省问题。具体地, 将两条机器鱼按照一定的前后距离和左右距离固定在低湍流水洞中, 并正对来流方向; 控制前方(领航)机器鱼游动姿态的变化, 使得后方(跟随)机器鱼处在变化的流场环境中。基于强化学习理论, 建立跟随机器鱼在该流场环境下游动所消耗的能量值与其游动姿态之间的映射关系; 利用该映射关系, 获得跟随机器鱼能量消耗最小值对应的游动姿态信息, 并将该信息反馈至机器鱼运动控制器中, 调整机器鱼游动姿态,达到节省机器鱼能量的目标。