基于天体三维模型的着陆段视觉导航方法

针对深空探测精确着陆的需求,本文提出一种基于天体三维模型的着陆器视觉导航方法.该方法以天体三维模型为数据基础,根据着陆器初始猜测状态在线生成导航地图,通过已知路标匹配确定着陆器相对着陆点位置姿态;借助三维模型提供的深度信息配准像素灰度,恢复序列图像帧间运动,给出两次已知路标匹配之间的局部运动轨迹,实现着陆下降过程着陆器状态的准确估计.在线生成参考地图与实际采集的天体图像在尺度、视角等方面比较接近,更易于导航路标的匹配,解决了下降过程尺度大范围变化使路标难以匹配的问题.引入像素深度信息辅助灰度配准,通过搜索图像间平移和旋转使图像中的全部特征灰度差异最小,采用了全局优化思想,因此可以克服特征匹配过程易陷入局部极小,出现误匹配的问题,具有更高的帧间运动估计精度和稳定性.数学仿真表明,本文提出的视觉导航方法具有良好的性能,满足深空探测高精度着陆的导航需求.     

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.     

六轴串联机器人位姿同步的实时轨迹规划

【目的】为实现工业机器人末端的位型控制,生成光滑末端位姿轨迹,提出一种位姿同步的实时规划策略。【方法】首先,基于非均匀B样条的路径规划方法,并结合基于单位四元数的姿态规划方法,拟合位姿示教点获取机器人末端位姿轨迹参数;然后,基于S形加减速曲线规划机器人末端切向速度;最后,根据曲线长度和曲线参数的对应关系,实时计算末端位姿。【结果】规划所得机器人末端路径通过所有示教点,曲线长度和参数的拟合误差小于0.01 mm,末端速度连续,在其他条件相同时,球面样条插值下的姿态过渡更平滑。【结论】当机器人末端沿算法指定的位姿路径移动时,末端速度可控,关节过渡平稳,这也验证了上述算法的有效性。     

基于因子图的无人喷雾机多源融合定位

针对果林环境GPS信号容易丢失,造成农机位姿估计误差较大的问题,提出了一种基于因子图的喷雾机多源融合定位方法.采用集成彩色和深度相机与IMU的RealSense D435i传感器,感知无人喷雾机周围环境信息.通过改进的自适应阈值均匀Harris角点提取方法,利用金字塔LK光流算法跟踪匹配角点,使用迭代最近点算法估计相机运动,最终采用因子图优化算法迭代优化位姿估计误差.试验在林间道路进行,改进的方法与惯性组合导航相比,在GPS信号丢失时可以有效地实时估计喷雾机位姿,试验测试距离总共112.39 m,多传感器融合后的位姿更新频率约为50 Hz.结果表明:喷雾机定位均方根误差减少了0.816 m,最大误差减少了4.613 m,姿态角度估计最大误差减少了2.713°.     

基于关键点的点对特征三维目标识别算法

针对复杂场景下的三维点云目标识别速度慢,准确率低的问题,提出了一种基于关键点的点对特征三维目标识别算法. 通过直接对关键点建立点对特征,避免了周围邻域局部曲面的特征计算,具有空间维度小和计算速度快的特点. 使用哈希表存储,加快了特征匹配的时间. 利用快速投票方案对模型点云和场景点云进行匹配识别,生成候选位姿,利用贪婪算法对候选位姿进行聚类与筛选,采用ICP算法对物体位姿进行优化,基于配准后的点云重叠情况完成目标识别. 对提出的算法在多个数据集以及真实场景下进行了实验,验证了所提出的识别方法具有可行性和有效性,且对噪声的鲁棒性较强,具有一定的实际工程应用价值.      

基于直线特征的机器人自主定位方法

针对迭代最近点(ICP)算法容易造成局部最优和正态分布变换(NDT)算法在长距离导航中会出现较大转角偏差的问题,提出一种基于直线特征的ICP自主定位(CICP)方法.利用激光扫描点集与其拟合直线的协方差函数关系,以快速匹配扫描点间的直线特征,通过扫描匹配点集与拟合直线的闭环误差获得当前时刻全局环境中相邻匹配扫描点间的位姿,并通过室内环境下的自主定位实验验证其可靠性.结果表明,与传统的ICP算法和NDT算法相比,CICP算法具有较好实时性和较高的定位精度,能够降低ICP算法的矩阵运算量,提高机器人的自定位精度.     

基于计算机视觉的无人机位姿估计

本文给出了无人机着陆过程中利用帧间图像提取的特征点进行无人机运动估计的算法。采用Shi-Tomasi-Kanade特征提取算法进行特征点的提取与匹配,然后建立视觉信息与无人机位姿的关系,通过对帧间图像单应性矩阵的求解,对无人机进行相对位置和姿态的估计。仿真结果表明,该算法能够有效地提高匹配速度,降低误匹配率,较好的估计无人机的相对位置和姿态信息。     

融合速度估计与里程计位姿的扫描匹配改进算法

为改进低帧率激光雷达在扫描匹配中的扫描畸变问题,提出了融合速度估计与里程计位姿估计的扫描匹配改进算法。首先以迭代最邻近点匹配为基础算法,分析了现有算法的问题所在。其次对扫描畸变问题展开分析,运用里程计位姿估计对激光位姿进行分段位姿估计。通过对分段内激光点进行速度估计,进一步确定激光点位姿。给出了具体的算法原理,并进行了仿真实验和具体的对比实验。仿真结果与实际试验结果表明,本文算法在匹配精度上优于ICP算法及VICP算法。     

一种多无人机协同定位与稠密地图构建算法

针对VINS-Mono(monoculor visual-inertial state)算法定位精度较低且构建的稀疏点云地图包含的信息较少无法用于无人机的自主导航的问题,提出了一种集中式多无人机协同定位与稠密地图构建算法。该算法通过提高回环闭合中特征点匹配准确度以优化多无人机之间的定位精度,为了建立多个无人机之间的连接约束,使用四种不同类型的坐标系进行坐标转换优化,采用双向检测匹配法对关键帧进行特征点匹配,结合PROSAC(progressive sampling consensus)算法剔除误匹配,通过对有回环闭合约束的多无人机的位姿与全局地图进行全局位姿图优化,结合Voxblox构建了可供五架无人机协同导航的全局稠密地图。在EuRoc数据集的五个序列中,提出的多无人机协同定位与稠密地图构建算法与VINS-MONO算法相比,绝对轨迹误差分别降低了34%、26%、42%、24%、19%。实验证明,改进算法有效提高了多无人机之间的定位精度,并且构建的全局一致稠密地图包含距离信息与梯度信息,可以用于多无人机的自主导航。     

基于点对特征和局部参考系的六维位姿估计算法

针对大量物件分拣工作中单目视觉无法精确估计目标位姿从而无法完成随机堆叠工件分拣的问题,以点对特征为基础,提出了基于点云的目标识别和位姿估计算法的改进算法.模型训练阶段,使用改进的下采样方法,保留更多有区分性的点对,构建局部参考系作为补充特征;在线匹配阶段,以距离作为投票权重,并利用匹配点对的局部参考系相似度验证候选位姿;最后通过模型与场景的重叠率筛选未遮挡的多实例目标作为可抓取目标候选.结果表明:在方差为3%,5%倍模型尺寸的高斯噪声下,目标识别率分别可达97%,78%;所有试验的识别耗时均在1 s以内,满足实际需求.     

类Bézier的二次参数三角曲线

给出了一种类似Bzier曲线的二次参数三角曲线,其基函数由一组带有两个参量的二次三角函数组成。由3个顶点控制的曲线插值于起点和末点,曲线具有可调性且更逼近于控制多边形;在适当的条件下,曲线可精确表示抛物线、圆弧、椭圆弧。因此,该曲线可应用于曲线曲面的造型。图4;参10。     

一类含任意参量的B样条型三次参数曲线

构造了一类含四个参量的B样条型三次参数曲线,它以三次Hermite曲线、Ball曲线、Bezier曲线、Timmer曲线和B样条曲线为其特例。本文还给出了曲线与其特征多边形各边相切的条件。通过调整曲线的四个参量便可改变曲线的形状(包括端点位置、凸向及弯曲程度等)以满足实际需要。     

三维Minkowski空间中两类伴侣曲线

讨论了幂零曲线和主法向量是幂零的类空曲线，得到了关于它们的Bertrand伴侣曲线和Mannheim伴侣曲线的一些结果，并给出一些例子。     

滞变框架结构非线性地震反应时域分析

本文针对多层剪切型框架结构,考虑层间构件恢复力——变位关系的非线性滞回特性,建立了有效地求解滞变结构非线性地震响应的增量——迭代混合算法,并通过变动参数比较计算,探讨了恢复力模型及其有关参数的影响程度。     

CAGD中三角多项式曲线的构造及其应用

文章通过引入控制参数α,在三角函数空间中构造了一类自由参数曲线,称其为均匀TC-B样条曲线。该曲线具有均匀B样条曲线的类似性质,另一方面由于控制参数α的引入,使得曲线具有更强的表现能力。它既可以精确表示直线段又可以精确表示椭圆弧(圆弧)等二次曲线段。     

计算机辅助分析三族曲线新机构的运动

笔者全面分析了三族曲线示新机构的运动,给出了该机构浮动点的速度、加速度通用方程式,并用计算机辅助对该机构的速度、加速度曲线进行了分析和研究。也指出了与文献［３］ 需要商榷的问题。     

基于最小二乘法的分段三次曲线拟合方法研究

多项式曲线拟合是一种较常用的数据处理方法,但当数据点较多时,只采用一种多项式曲线函数拟合所有数据点难以取得较好的拟合效果。针对传统分段曲线拟合方法中对数据点分段时经验成分较多的不足,提出了一种基于最小二乘法原理的分段三次曲线拟合方法。建立了三次拟合曲线方程,通过实际数据的检验,验证了该方法的拟合效果。     

生长曲线模型参数估计的再讨论

对于生长曲线模型: Y=X_1BX_2+U E(U)=0 D()=I_Nσ~2V(其中Y为N×P阶观测矩阵,X_1及X_2分别为N×q,k×p阶已知设计阵,B为q×k阶未知参数阵,为误差矩阵U的按列拉直,σ>0未知,V为已知p阶阵。)本文给出了在约束条件下参数估计的几个基本结果。同时,在当设计阵呈病态时,我们给出了两种不同的参数岭估计,并且还证明了这两种岭估计之间的一个重要关系。     

铁路既有曲线整正测量方法

给出了全站仪任意点设站测量既有曲线上点的坐标的方法 ,对曲线整正中的半径选择 ,缓和曲线长度选配 ,拨距计算方法进行了探讨 ,讨论的方法及推导的公式可以直接应用于既有曲线整正作业     

几何连续的Bezier—like曲线的形状调配

在形状调配过程中,中间过渡曲线的参数连续性往往是不能保证的。首先给出B6zier—like曲线的定义,然后从连续性的角度出发,利用B6zier—like曲线的性质,研究形状调配中曲线的几何连续特征保持问题。讨论了线性混合过程中一、二阶几何连续保持条件及相应解决办法,从而得出一般B6zier—like曲线在形状调配中参数连续的保持方法,此方法适用于计算机动画和工业造型设计。