移动机器人车载摄像机位姿的高精度快速求解

在分析移动机器人车载摄像机位姿的特殊性质的基础上,根据摄像机的等效转轴构造辅助旋转矩阵,利用该旋转矩阵将原始待分解本质矩阵和单应矩阵转换为一类简单的、可通过初等数学运算进行分解的本质矩阵和单应矩阵。仿真实验的结果表明,该车载摄像机位姿估计算法较传统方法具有更高的精度和更快的运算速度,对摄像机等效转轴的扰动也具有很好的鲁棒性。此外,分解出的可能解的数目较传统算法减少了一半,且在除诱导单应阵的空间景物平面与地面垂直的情况下,均能直接得到移动机器人的唯一转角,为移动机器人姿态控制提供了极大的便利。     

工业机器人运动车体位姿计算方法研究

介绍了工业机器人视觉导航中的运动车体位姿的计算方法,论述了车体坐标系和摄像机坐标系之间的变化关系,推导出了车体坐标系和摄像机坐标系之间的变换矩阵,并进行了实验,通过实验确定了实验方案中的目标物体的位置和摄像机的运动参数,为实验中所使用的轮式移动机器人的运动导航打下了基础,确定了工业机器人小车相对于目标的位姿,就可以为移动车体提供导航与定位的依据。     

基于单目视觉的移动机器人伺服镇定控制

针对轮式移动机器人的单目视觉伺服镇定问题,在深度信息、机器人坐标系与摄像机坐标系间平移参量未知、摄像头光轴具有固定倾角的情况下,建立了移动机器人在摄像机坐标系下的运动模型.针对该模型提出了一种基于平面单应矩阵分解的鲁棒自适应控制方法,保证了误差的全局指数收敛.仿真和实验结果表明:所设计的控制器可以保证移动机器人指数收敛到期望的位姿,同时所设计的鲁棒自适应控制器对参数不确定性具有一定的鲁棒性.     

基于图像矩的机器人视觉伺服

区别于图像的简单几何特征,利用图像的全局特征描述子－图像矩特征作为图像作征信息,推导了矩特征变化量与相对位姿变化量之间的关系矩阵,即图像雅可比矩阵。针对平面视觉伺服控制,利用了所推导的基于矩特征的图像雅可比矩阵,在不需要知道目标的成像高度、摄像机焦距及不需要精确标定的摄像机外部参数的情况下实现了基于图像的视觉伺服控制,最后给出了仿真与实验例子,表明了矩特征的有效     

单目视觉SLAM车载摄像机快速位姿估计及景物重构

针对单目视觉同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping, SLAM)应用,提出一种快速车载摄像机位姿估计及景物结构3D重构算法。在无具体标定物的情况下,利用移动机器人二自由度运动导致摄像机采集视图中对应极点的特殊性质,标定出真实摄像机与虚拟摄像机间的相对姿态,并利用主动视觉方法进一步标定出移动机器人坐标系与虚拟摄像机坐标系间的相对位移;构造无穷单应变换,将真实视图中通过SIFT算法得到的假设欧氏匹配点集转换为对应虚拟摄像机的虚拟假设欧氏匹配点集,并利用基于RANSAC的归一化三点算法快速地对本质矩阵进行估计和分解;利用已观测到的路标三维信息,递归地剔除本质矩阵分解出的平移量的尺度不确定性,并利用线性三角形法重构出景物结构。实验结果表明:该算法在保证运算精度的同时,具有更快的运算速度。     

激光视觉机器人焊接中摄像机和手眼的同时标定

摄像机和机器人手眼标定是视觉机器人应用中的重要问题.文中针对激光视觉机器人焊接的具体应用系统,提出了一种同时标定摄像机和机器人手眼的方法.该方法依据机器人手眼矩阵和机器人手爪对基坐标系位姿矩阵之间的特定关系,进行一次标定实验而同时求解出摄像机参数和机器人手眼关系矩阵.此方法简单、实用、快捷,避免了传统方法复杂的实验和解答过程.计算结果表明,标定精度能满足机器人焊缝跟踪的应用要求.     

基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法

快速准确测量运动目标的姿态,在航天航空、机器人等领域应用广泛.针对惯性姿态测量速度快但精度不足而视觉姿态测量精度高但速度慢的特点,提出了一种基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法.IMU姿态测量时,使用欧拉角迭代公式解算运动目标的姿态;单目视觉姿态测量时,使用POSIT算法求解被测目标的姿态;再使用H?滤波器融合两者的测量结果;用融合结果与惯性测量结果的差值修正并更新漂移误差曲线.根据被测目标的两组匀速转动信息,提出了双矢量正交化标定法标定IMU坐标系到目标坐标系的旋转矩阵;根据单目视觉采集的3幅图像信息,提出了三图快速标定法标定靶标坐标系到目标坐标系的旋转矩阵.实验表明,提出的姿态测量方法能实现快速姿态测量,测量精度高.     

结合学习特征的图像矩视觉伺服方法

针对平面图像特征选择,提出一种结合学习特征的改进图像矩视觉伺服方法,以解决不变图像矩特征存在的交互矩阵奇异问题并获得更优的运动特性.该方法首先基于不变矩特征具有的TRS(2D平移、2D旋转及尺度变化)不变特性,利用非线性支持向量机回归算法,对不变矩特征与摄像机X轴、Y轴转角的关系进行分别学习建模;然后利用两个模型的估计值(即学习特征)作为针对X轴旋转及Y轴旋转运动的图像特征,其交互矩阵具有完全解耦及线性特性,且对于任意平面目标不存在奇异问题;进而结合目标图像重心点坐标和面积的归一化特征及图像方向角特征,实现摄像机在任务空间的平移及旋转六自由度控制;最后通过仿真验证了文中方法的有效性.     

基于主动视觉的智能车道路跟踪方法

针对城市环境道路,将主动视觉方法应用于智能车的视觉导航中,重点解决急转弯情况下摄像头视野不足的问题.摄像机被安装在可旋转的云台上,根据道路和车体之间的相对位姿动态地调整云台目标角度.通过车辆与图像坐标系之间的对应关系,修正道路与车体之间的相对位姿.实验结果表明,与传统视觉方法相比,采用主动视觉方法的智能车实际行驶轨迹误差较小,丢失道路的次数较少.     

采用SVR-雅可比估计器的焊接机器人视觉导引

为实现基于视觉的6-DOF机器人智能焊接过程的自动导引,提出了一种无标定视觉伺服控制模型.该模型采用多个支持向量回归(SVR)机进行图像雅可比矩阵估计,建立了图像特征和机器人关节角的非线性映射关系,能够在无标定条件下进行焊接机器人视觉导引的伺服控制.文中给出了采用高斯核函数的图像雅可比矩阵估算表达式,并在计算机控制下对SVR-雅可比估计器进行自动训练后,分别对EIH“手眼”和ETH“眼看手”两种摄像机配置方式的焊接机器人进行视觉定位导引试验.试验结果表明,采用SVR-雅可比估计器的焊接机器人视觉导引能够较准确地定位在期望目标,与传统的Broyden-估计器相比有更好的动态响应质量.     

莱茵衣藻鞭毛内运输蛋白IFT81调控鞭毛组装

利用插入突变的方式获得了一株衣藻不运动突变体ift81,该突变体表现出鞭毛缺失或者短鞭毛的性状。基因序列分析表明,外源基因aphⅧ插入了突变体中IFT81( intraflagellar transport, IFT)基因的第五个外显子内,并导致该外显子原有的52个碱基对被替换。把含有完整IFT81基因的重组质粒导入突变体ift81后,其鞭毛恢复为野生型且可以检测到IFT81-HA融合蛋白的表达,这证明突变体的鞭毛缺陷确实是由于IFT81基因突变所导致。电镜观察显示突变体中鞭毛的显微结构发生改变,免疫荧光实验证实IFT81蛋白主要定位于基体和鞭毛部位。上述结果表明：IFT81蛋白缺失会导致衣藻鞭毛组装缺陷,在鞭毛组装所需蛋白的运输过程中,IFT81蛋白是必不可少的。     

莱茵衣藻类胡萝卜素生物合成及其遗传控制的研究进展

随着对类胡萝卜素药用、食品、化妆等方面认识的提高,人类对类胡萝卜素的种类和产量需求也越来越高。单细胞真核微藻-莱茵衣藻是国际上研究光合作用遗传控制的最佳模式生物,也是天然类胡萝卜素主要来源之一。本文主要介绍了类胡萝卜素生物合成途径及用莱茵衣藻研究类胡萝卜素光合遗传控制等方面的最新研究进展。     

盐生杜氏藻和衣藻双结构域NAD+-GPD基因的生物信息学分析

盐生杜氏藻（Dunaliella salina）是极端耐盐的单细胞真核绿藻,依赖于NAD的3－磷酸甘油脱氢酶（NAD+-GPD）是盐生杜氏藻调渗物质——甘油合成的关键酶.盐生杜氏藻NAD+-GPD基因是第一个被发现含双结构域（SerB和GPD）的GPD基因.而双结构域可能是盐生杜氏藻具有极强耐盐性和快速合成甘油的关键.通过与莱茵衣藻基因组数据库比对,发现莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）中也存在具有SerB和GPD结构域的NAD+-GPD基因序列.在对两个物种NAD+-GPD基因的基因结构、mRNA组成成分、编码蛋白及其理化性质和编码蛋白结构的分析中,发现二者具有较高的相似性.针对目前仅在盐藻和衣藻中发现含SerB和GPD结构域的NAD+-GPD基因这一现象,分别对SerB和GPD结构域同源基因的系统进化进行了分析.     

Hedgehog signalling in the mouse requires intraflagellar transport proteins

Intraflagellar transport (IFT) proteins were first identified as essential factors for the growth and maintenance of flagella in the single-celled alga Chlamydomonas reinhardtii. In a screen for embryonic patterning mutations induced by ethylnitrosourea, here we identify two mouse mutants, wimple (wim) and flexo (fxo), that lack ventral neural cell types and show other phenotypes characteristic of defects in Sonic hedgehog signalling. Both mutations disrupt IFT proteins: the wim mutation is an allele of the previously uncharacterized mouse homologue of IFT172; and fxo is a new hypomorphic allele of polaris, the mouse homologue of IFT88. Genetic analysis shows that Wim, Polaris and the IFT motor protein Kif3a are required for Hedgehog signalling at a step downstream of Patched1 (the Hedgehog receptor) and upstream of direct targets of Hedgehog signalling. Our data show that IFT machinery has an essential and vertebrate-specific role in Hedgehog signal transduction.     

Dynein structure and power stroke

Dynein ATPases are microtubule motors that are critical to diverse processes such as vesicle transport and the beating of sperm tails; however, their mechanism of force generation is unknown. Each dynein comprises a head, from which a stalk and a stem emerge. Here we use electron microscopy and image processing to reveal new structural details of dynein c, an isoform from Chlamydomonas reinhardtii flagella, at the start and end of its power stroke. Both stem and stalk are flexible, and the stem connects to the head by means of a linker approximately 10 nm long that we propose lies across the head. With both ADP and vanadate bound, the stem and stalk emerge from the head 10 nm apart. However, without nucleotide they emerge much closer together owing to a change in linker orientation, and the coiled-coil stalk becomes stiffer. The net result is a shortening of the molecule coupled to an approximately 15-nm displacement of the tip of the stalk. These changes indicate a mechanism for the dynein power stroke.     

葡萄糖对莱茵衣藻生长和产氢的影响

通过在莱茵衣藻的培养基中添加葡萄糖,考察了葡萄糖对莱茵衣藻生长及产氢的影响。结果表明,在Tris Acetate Phosphate (TAP)培养基中添加葡萄糖对莱茵衣藻生长有利,最佳葡萄糖浓度为03g/L,藻细胞数和叶绿素浓度分别提高了12.8％和16.4％。在产氢培养基中,添加葡萄糖对莱茵衣藻产氢也有促进作用,氢气产量提高了27％。     

莱茵衣藻生长和光合作用对硝基苯的响应

初步研究了不同浓度硝基苯对莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）生长和光合作用的影响．结果表明：不同浓度的硝基苯对莱茵衣藻的生长和光合生理有明显抑制作用，主要表现在其明显降低光合色素的含量、光能转换效率（Fv／Fm）、电子传递速率（ETR）、净光合速率（Pn）等方面；硝基苯对莱茵衣藻的影响主要是通过影响光合色素合成，降低光合作用电子传递，从而降低藻类的光合作用，引起生长的抑制．     

Trichloroacetate affects the EPR SignalⅡslow and SignalⅠin the thylakoid of Chlamydomonas reinhardtii

One electron paramagnetic resonance (EPR) signal, named SignalⅡslow, originates from the oxidized Tyrosine 160 (YDo) of D2 polypeptide of photosystemⅡ reaction center. After adding high concentration trichloroacetate (TCA) to the Chlamydomonas reinhardtii thylakoid suspension, this signal was abolished in a minute. Treatment of TCA also removes a few of polypeptides, including three extrinsic polypeptides of oxygen-evolving complex, from the thylakoid membrane. Based upon the analysis of the microenvironment around YD with a three-dimensional model, it is indicated that relatively high hydrophobicity of this microenvironment may be the essential prerequisite for TCA to affect YD. It has been observed that TCA treatment also retards the decay of the SignalⅠ, produced by the oxidized reaction center chlorophyll dimer (P700+) of photosys- temⅠ.     

Sex releases the speed limit on evolution

Explaining the evolutionary maintenance of sex remains a key problem in evolutionary biology. One potential benefit of sex is that it may allow a more rapid adaptive response when environmental conditions change, by increasing the efficiency with which selection can fix beneficial mutations. Here I show that sex can increase the rate of adaptation in the facultatively sexual single-celled chlorophyte Chlamydomonas reinhardtii, but that the benefits of sex depend crucially on the size of the population that is adapting: sex has a marked effect in large populations but little effect in small populations. Several mechanisms have been proposed to explain the benefits of sex in a novel environment, including stochastic effects in small populations, clonal interference and epistasis between beneficial alleles. These results indicate that clonal interference is important in this system.