RANSAC算法在线结构光视觉测量系统中的应用研究

针对线结构光视觉测量系统中参数标定易受噪声和亮度突变等因素的影响,而传统算法难以拟合包含异常值点云的问题,在现有标定方法的基础上,提出了一种基于随机抽样一致性(RANSAC)的改进算法拟合光平面参数。随机选取三个点云数据拟合光平面,选择阈值并统计在此平面上的内点数量,多次重复求得包含最多内点的平面,并以这些内点以特征值法进行平面拟合得到所求平面方程。实验结果表明,与最小二乘法相比,该方法可以很好地适应标定过程中出现的误差和异常值的情况,稳健地估计平面参数值,从而进一步提高线结构光参数标定精度。     

线结构光视觉测量中的边缘效应及其补偿

研究了线结构激光测头测量中小尺寸零件的光带边缘效应问题。分析表明，当光带宽度大于一个像素时，在被测零件的边缘部位就会产生测量误差，即边缘效应误差。通过研究边缘效应误差的成因和特点，提出了采用分段平滑对光带边缘效应进行拟合修正的方法。该方法通过分段、曲线段类型判别和拟合修正三个步骤对光带中心进行处理，以补偿边缘效应引起的误差。对实测数据的处理结果表明，该方法是有效的。     

基于拉丝法的线结构光视觉测量系统标定

 利用线结构光视觉非接触测量技术的大量程、大视场、高精度、光纹信息提取简单等优点进行非接触测量大型机器及轨道等。分析了线结构光视觉测量传感器数学模型,利用构建的位于光平面上的标定特征点,提出了一种基于拉丝法的线结构光视觉测量标定方法,即先标定传感器相机的内外参数,再利用激光线与铁丝相交形成的点作为特征点标定光平面在相机坐标系下的方程。该方法降低了标定设备的成本,过程简单。标定结果表明：该方法标定满足测量要求。     

基于改进随机抽样一致算法的视觉SLAM

同时定位与地图构建(SLAM)在智能驾驶和机器人技术中发挥着重要的作用.针对传统随机抽样一致(RANSAC)算法对噪声敏感的问题,提出了一种改进的RANSAC算法,命名为LORANSAC,简称LO*.该算法包含内点筛选和非线性优化两部分.首先,在传统RANSAC算法估计出较好的模型后,保存在这个模型下得到的内点,在这些内点中随机选出一个子集,以进一步缩小内点的选择范围,迭代地进行模型估计.然后,对估计的模型进行捆集调整,通过最小化误差优化模型.实验使用公开的TUM RGBD数据集和KITTI数据集中的共10个序列进行评估,每个序列至少存在一个闭环,数据集涵盖小型和大型、室内和室外环境.从定性角度验证该算法删除误匹配的特征点的有效性,从定量角度验证使用该算法的定位精度.实验结果显示,与传统的RANSAC算法相比,改进的算法可以提高SLAM的定位精度.此外,实验结果与4个流行的SLAM系统对比,精度平均最高提高60.82%,最低提高12.16%.实验结果证明,该方法可以有效提高SLAM的定位精度.     

三维计算机视觉系统中的结构光快速定标

利用DLT模型及简化模型，导出双相机单激光系统定标模型，巧妙地设计适用于单双相机系统的透明定标薄板，实现从单摄像机到双摄像机的快速定标。整个方案简单快速有效，定标精度达像素级。方案还可推广到多相机多激光源系统。     

三维计算机视觉系统中的结构光快速定标

利用DLT模型及简化模型,导出双相机单激光系统定标模型,巧妙地设计适用于单双相机系统的透明定标薄板,实现从单摄像机到双摄像机的快速定标.整个方案简单快速有效,定标精度达像素级.方案还可推广到多相机多激光源系统.     

三维计算机视觉系统中的结构光快速定标

利用DLT模型及简化模型 ,导出双相机单激光系统定标模型 ,巧妙地设计适用于单双相机系统的透明定标薄板 ,实现从单摄像机到双摄像机的快速定标。整个方案简单快速有效 ,定标精度达像素级。方案还可推广到多相机多激光源系统。     

无缝钢管直线度视觉准直在线实时测量系统

利用视觉准直技术研制一套无缝钢管直线度在线实时涮联直线度视觉准直测量的数学模型;根据实验装置的精度实验估计测量系统的测量分辨率与精度,证明了该测量系统的可行性,该测量 仅可在线实时测量直线误差,还可检测同轴度等几保参数的加工误差与安装误差。     

基于交比不变性约束的快速随机抽样一致性算法

在计算机视觉中,模型参数的鲁棒性估计是一个核心问题.虽然人们在这方面做了大量的研究,但是至今仍没有一个鲁棒性估计方法可以做到完全消除外点对模型估计的影响.当数据中外点比例很大的时候,传统随机抽样一致性(RANSAC)算法就需要大量的采样样本,这在实际运行时会降低算法效率.为了解决这个问题,提出了一个有效的基于采样的算法.利用射影变换下共线4点的交比不变性,对含有大量外点的数据进行筛选,剔除其中可能的外点数据,从而充分减少模型估计时的迭代次数.实验结果表明,当200个对应匹配中含有90%外点时,使用交比不变性约束进行平面单应矩阵估计,能够使最小迭代次数由69 074减少到11.由此可知,改进算法很大程度上提高了RANSAC的运算效率和对高噪声数据的处理能力.     

结构光测量中的定标

分析了ＤＬＴ定标模型的原理和方法,根据所涉及的应用场合和界定的条件,对ＤＬＴ模型进行了简化,由此只需进行二维测量和计算,就能准确有效地完成三维定标,对定标误差进行了理论分析和实验,提出了误差纠正模型及其相应算法,保证了系统的扫描精度,实验表明：提出的定标算法达到像素级精度。     

结构光测量中的定标

分析了ＤＬＴ定标模型的原理和方法，根据所涉及的应用场合和界定的条件，对ＤＬＴ模型进行了简化，由此只需进行二维测量和计算，就能准确有效地完成三维定标．对定标误差进行了理论分析和实验，提出了误差纠正模型及其相应算法，保证了系统的扫描精度．实验表明：提出的定标算法达到像素级精度．     

一种基于积累一致性测量的在线状态预测算法

针对核极限学习机(Extreme Learning Machine with Kernel,KELM)在线应用过程中,核矩阵膨胀,导致算法复杂性不断上升,且难以跟踪系统时变特征的问题,以滑动时间窗为基本建模策略,提出了一种新的KELM在线稀疏学习算法.在前向与后向稀疏化过程中,基于提出的构造与修剪策略,通过在线最小化字典的积累一致性,可选择一组具有预定规模的关键节点.在增样学习与减样学习过程中,基于节点选择结果,利用矩阵的初等变换与分块矩阵求逆公式,模型参数能被在线递推更新.提出的算法被用于混沌时间序列预测与音频放大器状态预测.实验结果表明:相比于4种流形的在线序贯ELM算法,提出的方法在花费相似的测试时间的条件下,能够显著提升预测精度,且具有较好的稳定性.     

等距随机抽样算法在电脑派位中的应用

介绍了等距随机抽样算法的基本原理和算法,以及它在中学招生电脑派位中的应用.通过分析对该算法作出了恰当评价,最后对算法的具体实现提出了几点改进意见.     

一种基于随机抽样一致性的车道线快速识别算法

针对现有车道线识别算法的有效性、实时性和鲁棒性不高的问题,提出了一种改进的快速随机抽样一致性(RANSAC)的曲线拟合验证的视觉车道线识别算法.该算法首先在进行逆透视变换后选用各向异性的高斯核滤波;然后对不同光照亮度图像采用适应性强的分位数方法进行二值化,并针对车道线在变换图中几乎垂直的特性,再利用直方图统计法检测出初始车道线;最后用改进的快速RANSAC的曲线拟合算法进行曲线修正,找出车道线可能存在的弧度,使检测的曲线更加精确.为提高检测的精度,最后对识别结果进行后处理.实验结果证明,对各种复杂的城市道路,所提出的算法均具有很高的鲁棒性和有效性,且算法处理效率很高,能很好地满足智能车实时检测车道线的要求.     

ICP算法在双目结构光系统点云匹配中的应用

双目结构光系统在测量物体时有更好的效果,测量物体视野是单目测量系统的两倍。该文根据针孔成像理论给出了双目结构光重构的数学表达式,并通过Zhang氏标定法给出了标定结果。在双目系统中,投影仪和摄像机的标定误差、仪器设备的系统误差,都会导致得到的两组三维点云数据不能很好地重合。因此,该文提出将标定获得的两个摄像机关系矩阵做为点云匹配的初值,使用改进的最近迭代点(iterative closest points,ICP)算法,加速点云匹配时间,并对经过初值变换的点云数据进行再次匹配,进一步减小系统在标定过程中的误差,从而达到对标定误差进行补偿的目的。实验结果表明:改进的ICP算法使标定后的点云能够很好地重合,并对标定值进行了修正,点云匹配的时间缩短为0.3s。     

随机抽样中的Alias算法及其改进

为减少随机数的使用次数和降低抽样时间,基于等概化思路(或古典概型思路),对著名的Alias抽样方法进行了改进.以存储空间的少量增加为代价,使改进后的抽样方法A_Ⅰ和A_Ⅱ随机数的平均使用次数为Alias方法的75%和62.5%,平均抽样时间大约为Alias方法的80%和70%.     

光散射模型及其在三维视觉结构中的应用

在应用一维和二维随机表面光散射模型的基础上,对表面光散射分布作了详细分析和说明,得出在不同条件和参数下的仿真结果,并将散射模型用于视觉系统结构的计算机仿真。     

光切法在运动表面形貌在线测量中的应用

叙述了在线运动表面形貌测量技术在部分弹流润滑 (PEHL)下的动态磨损研究的重要性 ,比较了目前主要的粗糙度测量技术 .针对运动表面的特性 ,采用光切法原理 ,并基于图像提取技术开发了一套在线测量系统 .验证了该套系统在静态下的测试精度 ,并研究了表面跳动和表面速度对测试的影响 ,结果显示该套系统具有较高的精度 ,受运动表面的跳动和速度的影响较小 ,非常适合运动表面形貌的在线测试 .它不仅可以应用到 PEHL 下动态磨损试验过程中表面形貌变化的测试 ,也可应用到一些现场运动工件表面粗糙度的自动化测量     

智能三坐标视觉测量在线标定

利用三坐标测量机能够精准平移的优势,采取单摄像机进行双目视觉测量。实验分析采用张正友标定法,在MATLAB实验环境下对内外参数进行计算和标定,给出实验结果并分析实验误差来源。     

高速在线机器视觉检测系统边缘检测算法研究

随着工业自动化生产的发展,产品质量检测成为生产过程的一个关键环节,高速在线机器视觉检测系统是解决这个问题的首选方案.本文主要研究了基于该系统的边缘检测算法,分析了被检对象的特性,总结了常用算法的特点,提出了适于该系统的高速实时在线检测算法.并且有效的保证了图像质量,为该系统后续检测环节的实现提供了良好的保障.