多眼定位器中摄像机的规划

计算机辅助外科手术中采用多眼定位器可以提高手术器械的空间位置的测量精度．为获得高精度的空间 位置测量为目的，从三维场景重建的精度计算出发，采用遗传算法对多摄像机的位置进行优化处理．模拟结果显 示，用这种方法进行多摄像机的位置规划，可以提高系统的定位精度；定量地给出摄像机的最佳位置分布情况及其 相应的定位精度．组合优化方法对多摄像机规划问题具有较强的适应性和鲁棒性，可用于解决多眼定位器中多摄 像机的位置规划问题．     

一种双目主动立体视觉系统的目标定位算法

首先引入主动视觉空间的概念，即用系统本身运动自由度来表达摄像焦点到空间点的视线，其次，推导了把任意摄像机图像点换到主动视觉空间的算法，最后，采用三角形测量原理对图像特征点进行匹配和定位，因为系统中的各个摄像机独立注视目标，摄像机可以采用较小的视野，这为提高定位精度提供了可能性，采用数值仿真手段对相关理论进行了验证。     

基于分块的摄像机内外参数标定方法

针对平面图像测量中平面相对于摄像机的外参数标定误差较大而测量精度较差的问题,提出一种基于分块的摄像机内外参数标定方法.将图像平面划分成多个子空间,在每个子空间上分别进行被测平面外参数和摄像机畸变系数的标定.在对系统非线性畸变分析的基础上,提出子空间划分标定与合并方法,并给出用分块方法描述的平面外参数表达式.对平面上卡尺的测量实验结果表明,采用分块的畸变内参数和平面外参数标定方法能取得较高的图像测量精度.     

白光干涉零光程差位置四步测量法及其精度分析

为研究现代干涉技术的应用，提出一种测量绝对长度和位移大小的白光干涉中零光程差位置测量方法。在测量中以双光束干涉条纹间距的四分之一大小为采样间隔，以四步测量法作为数据处理方法确定干涉条纹的局部调制度，采用重心法确定干涉条纹调制度的最大值位置，并以此作为零光程差位置，对光电测量系统中的机械精度与光电测量精度对测量结果的影响进行了定量计算，使用本方法，在1％的光强测量精度下可达到10nm的位置定位精度。     

集成测量系统中摄像机的标定方法

针对三坐标测量机(coordinate measure machine,CMM)与计算机视觉集成测量系统中摄像机的标定提出了一种简单、快速的标定方法.该方法把制作精度、定位精度高,运动范围广的CMM测头作为标定物,采用两步法对摄像机进行标定.标定过程中控制测头运动到指定位置,采集测头图像,用图像处理技术实现测头中心亚像素级定位,实现空间点和图像点的对应.标定方法简单,无需制作标定物,避免了标定物制作误差和角点定位误差的影响,可任意增加标定点的个数、指定标定点的位置.     

计算机辅助外科手术中被动多眼定位方法

多眼定位方法利用多个摄像机之间，多个目标特征点之间的冗余信息来提高目标的定位精度，利用手术区域的特殊标记作为标准参考点建立世界坐标系，有效地简化了繁锁的摄像机标定过程，仿真和实验结果吻合，实测精度优于1mm，该方法不仅对精确，灵活，可靠地执行计算机辅助医学干预具有重要的作用，而且对放射治疗，工业机器人，虚拟现实技术和导航系统的研究具有重要意义。     

基于改进MOGOA的无人机群航迹规划研究

针对电子侦察系统中反辐射无人机群进行辐射源无源定位时机群的编队形式会对定位精度产生影响的问题,将克拉美-罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB)作为定位精度方面的优化目标,与其他优化目标、约束一起引入机群的航迹规划中,使无人机群运动过程中保持良好编队,确保无源定位精度.文中针对多优化目标复杂环境中航迹规划算法寻优能力不高的问题,提出了一种基于改进多目标蝗虫算法(IMOGOA)的无人机群3维航迹规划方法,通过对MOGOA的选择方式、收敛参数进行改进从而提高算法的收敛性能以及全局搜索性能.首先,建立无人机群航迹规划的运动学模型,并引入距离约束,除定位精度以外还引入了路程、威胁代价等作为航迹规划的优化目标函数,然后,对改进多目标蝗虫算法进行详细说明,最后设计基于IMOGOA的无人机群航迹规划方案的算法流程,并在设定场景中对该算法的性能进行了仿真分析.结果表明,所提出的IMOGOA能够成功地规划出无人机群从初始位置到辐射源位置处的3维航迹,同时使无人机群在运动过程中保持良好的定位精度,经IMOGOA规划的机群编队定位精度最高可达1.2%,性能明显优于正方形编队和随机编队,并通过将IMOGOA与原始蝗虫算法(GOA)、原始多目标蝗虫算法进行对比,结果表明IMOGOA的收敛速度比MOGOA快11.1%,搜索性能相较GOA提升13.8%.     

逆向工程中对测量数据进行重定位的研究

在逆向工程测量过程中，经常会遇到形状比较复杂或尺寸比较大的物体，由于测量方法的限制。经常需要在不同坐标系下进行分片测量，这就需要解决测量数据的拼接问题。即重定位问题，本文提出了多目标多参数优化方法，与传统方法相比可以较大地提高数据的拼接精度，本研究的基本原理是，首先对测量的数据点进行粗定位，相当于优化方法的寻找可解区间。然后利用多目标多参数优化方法对测量数据点进行精确定位，相当于优化方法的寻找最优解。     

基于LR20机器人的最大工作空间分析与试验研究

针对LR20机器人在ISO 9283标准性能指标测量过程中存在的问题,推算出LR20机器人的最大工作空间,根据实际工况要求,进一步优化了最大立方体,寻求出五点法的空间位置。借助Leica激光跟踪仪、RoboDyn和Spatial Analyzer软件,搭建了机器人标定试验平台,对LR20机器人D-H参数进行校准,最后对5个测试点开展循环采集。结果表明,五点精度数值稳定,能够代表LR20机器人工作区域的整体精度状态,绝对定位精度达到0.85 mm,重复定位精度提高到0.028 mm,验证了最大立方体工作原理和试验方案的可行性,为工业机器人标定研究和企业测试应用提供参考。     

遗传算法及其在钢轨断面检测系统中的应用

在钢轨磨耗检测系统中,摄像机标定是测量精度的关键.讨论了用遗传算法优化摄像机的全部参数,该标定方案直接优化摄像机相对于世界坐标系的旋转角度,因此在能够获得精确解的同时,也保证了旋转矩阵的正交约束条件,可以有效地提高标定和钢轨磨损测量的精度.     

基于非线性修正的多线阵像机的空间定位

介绍了一种基于多线阵像机构成的视觉空间定位系统.该系统利用线阵像机的快速性与高分辨率的特点,采用了非平行空间投影面相交定位的基本原理,利用几何投影关系定位求解的方法,实现了多线阵像机视觉系统的空间定位.并提出了多线阵像机的神经网络非线性修正方法,使修正后的PSD能在较宽的位置范围内输出高线性度的信号.实验结果表明,基于非线性修正的多线阵像机位姿测量系统简化了立体视觉空间定位计算的复杂性,在定位精度、定位范围和采样速度上均达到了良好效果.     

基于结构光立体视觉的激光再制造工件的测量

为了实现激光再制造工件的快速准确测量,提出了1套与激光再制造机器人耦合的视觉系统.该视觉系统由2个摄像机、1个激光投射器和计算机组成.摄像机和激光投射器组成扫描测头,由6自由度机器人手持实现多视角扫描.并自动完成数据拼接,消除‘死角'.首先,通过MATLAB编程完成系统标定,分别标定出单目摄像机内外参数矩阵,双目相机关...     

基于均匀网格的进化规划算法及其应用

提出一种新的进化规划算法－基于均匀网格的进化规划算法。该方法不仅能够加愉普通进化规划算法的收敛速度，而且能够有效地保证种群的多样性，此外，由于均匀网格方法的引入，非常有利于多模态函数的全局优化，并用该方法求解具有多个极值点的函数优化问题，计算机仿真实验结果表明该方法是非常有效的。     

河工模型表面流场的局部特征测量方法

为了解决当前河工模型表面流场的计算机视觉测量方法中摄像机安装过程繁琐、测量精度低、测量成本高等问题,提出了一种利用局部特征来实现表面流场测量的新方法。该方法以自由视角安装摄像机,无需垂直向下。在测量时,首先在流场表面布撒碎纸屑示踪粒子,然后对获取到的视频进行校正和鸟瞰图重建,得到待测流场的俯视图,再利用局部特征的图像匹配方法来得到流场的稠密速度矢量,最后对表面流场进行优化输出。根据测试,该方法在模型流速0.01~0.5 m/s时,流速误差低于10%;在模型流速0.5~1.5 m/s时,流速误差低于5%。综上所述,提出的方法在测量精度、测量成本和易用性方面均优于现有的测量方案,目前已经在向家坝长河段等大型河工模型分析测量中得到应用。     

多时距PIV技术在复杂流场测量中的应用

采用一种多时间间距适配(多时距)的粒子图像测速(PIV)技术对静水与横流环境下的垂向圆管射流流场进行测量，对比分析了多时距PIV技术测量结果的可靠性，探究了静水与横流环境下垂向圆管射流的运动特性。结果表明，多时距PIV技术得到的测量结果能够精确反映射流在静水和横流环境中的时均特征和紊动特征，且其精度明显优于传统PIV技术所得到的测量结果。研究发现，多时距PIV技术可既方便又精准地测量视窗内速度变化大的流场。     

基于导向滤波优化暗原色先验的公路能见度检测方法

针对中国交通领域的能见度实时监测问题,通过复用公路沿线密集布设的监控摄像头,提出了一种以暗原色先验理论为基础的公路能见度检测方法。该方法针对析取的监控视频帧,通过改进的暗原色先验图像处理方法获取视频帧中特定位置的空气透射率,然后按照摄像头架设的几何参数及大气光学理论推导相应的道路能见距离。与传统的暗原色先验方法不同,现采用导向滤波对暗原色先验的空气透射率计算进行优化,可以获得更加符合真实图像的透射率结果。实验分析结果表明,该能见度计算方法可行,能见度检测结果具有较高的准确度,因此可用于解决公路能见度检测和交通安全预警等问题。     

卫星闪电定位校正

从卫星资料处理出发，分析了雷暴云在多通道卫星云图上的基本特征，提出了利用多通道数字化卫星云图判识雷暴云的方法。在判识出雷暴云的基础上，对其中心进行定位，并利用其定位结果，对闪电定位仪测得的闪电资料进行校正，以提高闪电定位仪的定位精度及卫星资料判别雷暴云的正确率。初步分析表明，利用卫星定位对闪电定位进行校正，对闪电资料的定位精主工有较大的提高，得到了较好的结果。     

多点动位移数字图像相关法光测技术研究

动位移测量在诸多工程领域中有着大量需求,针对现有各种测量技术仍然存在着效率低、精度差、成本高等局限性。基于数字图像相关(digital image correlation, DIC)原理,建立了一套多点动位移高精度光测技术及系统。首先设计了一种基于同心圆的靶标专用图案,用于测点的自动识别及图像的自动标定,并通过对硬件配套软件SDK(software development kit)的二次开发,构建形成了可同时适用于无线和有线工业相机的硬件架构,最终开发形成多点动位移DIC光测软件系统。采用3等精度量块对该系统进行精度校准试验,结果表明该系统测量精度为0.01 mm,系统基本误差为0.05%,灵敏度为0.2%。进一步开展典型应用场景测试,发现该系统在低频振动测量时具备与高精度激光位移传感器相当的精度,而对于高频振动场景,采用高频率相机也可实现动位移高精度实时测量。可见该系统与激光位移传感器等相比有显著优势,可在实验室测量、工程现场测试等场景中推广应用。     

基于贝叶斯估计的超声红外复合测距系统

针对单一传感器在复杂环境中测量数据可靠性差以及同一类型多传感器测距盲区无法补偿的问题,提出了一种基于贝叶斯估计的不同类型多传感器复合测距方法。该方法综合了超声与红外2种传感器的优点,利用红外传感器对超声传感器的测距盲区进行补偿,解决了单一类型传感器存在的测距盲区问题。对同一类型多个传感器同时获取的数据动态建立置信距离矩阵,应用椭圆曲线表示的支持程度关系矩阵确定各传感器测量结果中的有效值,并对其应用贝叶斯估计的方法进行数据融合,使测距准确度进一步提高。基于超声红外复合测距移动机器人的仿真实验表明,采用贝叶斯估计方法在保证实时性的前提下提高了测距的准确度,误差为±1 mm,达到了设计要求,为移动机器人的研究提供了参考。