基于惯性辅助跟踪的未知对应姿态估计方法

针对特征点对应关系未知的姿态估计问题,提出了1种基于惯性辅助跟踪的未知对应姿态估计方法。与利用惯性信息在数据处理层面优化先验位姿选取的方法不同,该方法在数据采集层面融合图像信息和惯性信息,从而提高了姿态估计和特征点匹配的准确性和稳健性。本文提出了1种融合特征点跟踪和运动矢量约束跟踪的混合跟踪新方法,构建了二维和三维点集的初始匹配权重矩阵。基于该匹配权重矩阵建立优化目标函数,并利用改进软分配算法交替优化姿态估计和二维/三维点集匹配关系。利用二维精密转台搭载合作立体靶标进行算法性能测试,结果表明:在方位角/俯仰角为±50°内,该方法的成功率为99%,姿态估计精度优于0.15°,单次测量耗时约17 ms,并且在视觉遮挡情况下仍可保持较高的成功率。

基于条纹投影三目系统的舌面完整点云获取方法

传统的舌诊过程存在客观性较差的问题,将计算机视觉技术应用于舌诊可以有效推进舌诊客观化。双目立体视觉结合结构光条纹投影技术是三维测量的常用手段,但对于舌诊的测量场景,由于舌体表面常带有津液和口水等,造成条纹图像出现分布随机性较大的高反光区域,导致相位解算错误和点云缺失。本文提出了一种基于光栅投影的三目测量系统,由3个相机构成1个三目和3个双目子系统。在相位和级次约束基础上引入双极线约束,提高三目立体匹配精度,并利用匹配点补充优化三目匹配点集,重建高反光区域点云。结果显示,对比传统双目系统,本系统的匹配精度和重建精度均得到提升,特别是在真实舌面测量中能够生成纹理清晰、特征完整的点云,对舌面高反光区域进行了有效测量,有助于舌诊的客观化进行。

用于高反光表面三维重建的多任务学习方法

在基于多任务学习的高反光表面单序列投射相移轮廓术中,网络参数在优化初期往往受到过曝区域相位缺失的直接影响,进而导致网络性能受损。提出一种多任务学习方法,把网络对于折叠相位图中非过曝区域和过曝区域的拟合看作不同任务,分别计算其梯度值用于网络参数更新,并引入pareto最优化用于更新任务权值向量。同时,由于两个任务的优先级之间存在明显的先验关系,传统针对平行任务的pareto最优化理论不适用于本场景,因此提出了一种动态更新任务优先级的多任务权值搜索策略,用于根据当前学习情况自适应地更新超参数,尽量避免由于任务梯度冲突导致的网络震荡。验证实验与对比实验的结果表明,将该优化方法引入现有多任务学习框架以后,网络收敛速度得到了显著提高;同时,由于减轻了过曝区域对网络参数拟合的不利影响,该权值搜索策略最终实现了更加平滑和稠密的重建结果。

成像光线追踪的舌面彩色三维成像方法研究

在中医舌诊的客观化研究中,舌面的彩色三维数据能为医生提供更全面的信息,提高诊断的准确性。提出了一种基于成像光线追踪的舌面彩色三维成像方法。在成像光线追踪模型的基础上,引入光平面约束,以准确确定成像点到空间测量点的映射,结合2个线结构光传感器的扫描测量,分别获取舌头上表面及下表面完整的三维信息,并根据空间测量点到成像点的映射,完成颜色渲染,获取对应测量空间点的颜色信息。设计并研制了舌面彩色三维成像系统,进行了测量及精度验证实验,实验结果表明该方法可以准确获取舌面的彩色三维信息。

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.

无缝钢管直线度激光视觉在线测量

应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切 ,求出各个光切面中心点的空间三维坐标 ,通过空间直线拟合和误差评定算法 ,由此确定钢管轴线的直线度。本文提出了无缝钢管直线度激光视觉在线测量方法 ,推导出数学模型 ,并进行实验研究 ,给出了实验结果。

电容传感微小孔径的测量方法

分析了电容传感器的基本原理,推导了电容传感器测量小孔内径的数学模型,组建了电容传感微孔测量系统,研究了φ3mm微孔电容传感器的制作方法及测量系统的标定方法．所制作的测孔传感器经标定后,测量分辨率达到0．01μm．该测量系统操作简单,可通过USB接口、结合测量软件在计算机上直接读出微小孔的内径值．

六自由度测试系统

本文所描述的测试系统基于激光全息分光技术和激光干涉测长技术，同时测定目标物体六个自由度的偏差。采用激光漂移补偿技术建立了稳定的激光束基准，采用磁光调制技术减小光强不稳定等因素对滚转角测量精度的影响，实现了多自由度较高精度的准直。实验表明，在激光光源距靶标１ｍ时，该系统σ重复性误差：线位移小于４μｍ，角位移小于４″，整个系统结构简单，测量效率高。

用电容传感器进行相对测量的实验装置设计

电容测量技术具有非接触、稳定性好、测量微位移时具有高分辨率等特点,广泛应用于缓慢变化和微小位移的非接触测量。设计了一套用于教学的电容传感器进行相对测量的实验装置,系统介绍了电容传感器进行相对测量的原理及电路,给出了电容传感器的标定方法,并进行了标定实验。设计了容易操作的传感器现场标定和相对测量的软件。该装置旨在帮助学生深入理解电容传感器的工作原理、相对测量概念、仪器标定及数据处理方法。

全息透镜分光法五自由度测试系统

基于激光全息技术、激光准直技术、激光漂移补偿技术和磁光调制技术的综合运用，研制了以单一激光束为基准，同时测定目标五个自由度偏差的测试系统．该测试系统用于机床变形、风洞应变天平体轴加载自动校测等多个自由度的准直和微小偏移量的测量．

视觉图像测量教学实验装置的设计

视觉检测技术具有非接触、速度快、柔性好等突出优点，已广泛应用于产品或零件的尺寸和位置的非接触、快速测量中。在精密检测技术教学中，为使学生能较好的掌握视觉检测技术的基本原理和方法，该文设计了一套视觉图像测量教学实验装置，系统地介绍了实验装置的组成，单目摄像机标定、双目视觉传感器标定和双目视觉测量圆孔直径3个实验的工作原理和实验步骤，给出了实验参考结果。

运动平台双IMU与视觉组合姿态测量算法

快速、准确地获取被测物体的姿态信息,对于航空航天、工业生产等领域都具有重要意义。相较于单IMU测量物体相对于惯性坐标系的姿态,在未知平台的运动状态的情况下,采用双IMU实现物体相对于运动平台坐标系的姿态测量。将IMU测量速度快、短期精度高的特点与视觉测量误差不随时间发散的特点相结合,研究运动平台上双IMU与视觉组合姿态测量算法。提出了一种多速率自适应拓展卡尔曼滤波(MAEKF)算法来融合IMU与视觉的测量结果。采用正交双矢量标定法与q-method实现惯性测量中的坐标系标定。实验证明,该组合姿态测量算法能快速、准确地测量被测物体相对于运动平台的姿态。

动载体目标物姿态视觉与双惯性组合测量方法综述

姿态测量在民用和军用等领域均发挥着极为关键的作用,是实现和发展车载、船载、机载仪器设备的自动化与智能化的重要一环。因此,针对具体的应用场景设计出满足相应需求的姿态测量系统,研究不同类型的测量传感器数据的融合机理,探索优化传感器布局与系统结构,实现精确、稳定、鲁棒、适应性强的姿态测量具有广泛的应用前景和实用价值。介绍了视觉与双惯性组合测量系统的研究进展;总结了组合测量系统中系统结构设计、视觉与惯性传感器外参标定、双惯性传感器差分研究和数据融合算法研究等关键技术的发展现状。根据现有研究情况,对未来的视觉与双惯性组合姿态测量的发展进行了展望。

CCD摄像机参数标定实验设计

CCD摄像机标定技术是视觉检测技术中的最基本内容,为有助于学生正确理解和掌握视觉检测技术,本文设计了CCD摄像机参数的标定实验。详细介绍了CCD摄像机透视成像模型、RAC标定方法以及标定点空间坐标和图像坐标的获取方法,结合标定软件讲述了标定的主要步骤。

CCD摄像机自动标定技术

设计了一种新型的CCD摄像机自动标定靶标，通过在靶标中心设置标记圆来自动确定空间坐标系．从而实现摄像机参数的快速准确自动标定，特别适合于现场实际应用。提出了一种椭圆相似性识别的图像处理算法，用以提取新型靶标的特征信息。依据Tsai的RAC标定方法对CCD摄像机进行了大量标定实验，标定误差小于0.4个像素，标定算法稳定可靠。

稠油加热井直读测试及数据校准方法的研究

提出了一种新的油井测试技术———稠油加热井直读测试技术和测量数据的校准方法———分段插值补偿温漂。将井下仪器采集的温度和压力信号 ,通过可加热、测试的双功能电缆实时传输到地面 ,地面控制系统实时接收、显示及存储数据 ,实现稠油加热井生产过程中井底流温、流压数据的直读测试。介绍了直读测试原理和测试系统的具体结构 ,设计了加热测试双功能电缆 ,给出了测量数据的校准模型。进行了系统测试实验 ,给出了实验结果 :压力测量的最大平均值误差δ =0 0 0 3MPa ,最大标准偏差σ =0 0 19MPa。

线结构光传感器在BGA管脚三维尺寸测试中的应用

本文成功地将激光线结构光传感器用于表面安装技术中BGA芯片管脚的三维尺寸测量。提出了测量实验系统 ,建立了测量系统数学模型。研究了提高分辨力的光学图像拆分、再合成技术。

集成电路坯件的光电自学机检测系统

针对集成电路壳体坯件上的联结芯片和外部引脚的导线进行检测，基于和标准件相比较的原理，结合实际生产，建立了光电自学机检测系统。此系统对被检件形式上的改变具有高度的柔性，而且具有抗环境因素干扰、检测速度快等优点。对某一形式的被检件检测过程分为两步骤：自学过程和自动检测。如果改变被检件的形式，只需重新进行一次自学过程。

烟气组分浓度实时连续监测系统

采用紫外差分吸收光谱法对工业生产所排放的烟气(SO_2、NO_x等)浓度进行实时连续监测,为使现场光路调整更加方便,设计了单边插入式四自由度调整探头,有效地提高光耦合效率。研究了光谱自适应算法,根据所接收到的光谱强度,自动调整光谱仪积分时间,延长了光源的使用寿命。将所研制的系统进行了现场应用实验,SO_2、NO的测量误差小于±2%。

焊缝X射线实时成象自动分析系统

以射线实时成象检测系统为研究对象 ,根据射线实时成象的特点 ,对焊缝缺陷的提取及识别技术进行了研究 ,采用GFO方法进行焊缝缺陷提取 ,取得了良好的效果。制定了一套用于特征描述的参数 ,给出了具体计算方法 ,设计了基于反向传播神经网络进行焊缝缺陷识别的方法 ,给出了相应的结果。实践证明 ,该方法比现有的其它方法具有更好的可靠性和适应性。另外 ,对图象的预处理及提取结果的修正等均进行了介绍。本文所述方法已用于实际焊接缺陷的检测并取得了良好的效果。