双目立体视觉传感器结构参数优化设计

采用最优回归设计311-A方案设计实验,研究双目立体视觉传感器的结构参数对传感器测量精度的影响.根据实验结果,建立了双目立体视觉传感器的测量精度与传感器结构参数间的回归方程,并通过对优化模型的求解,得到了使双目立体视觉传感器测量精度更高的参数组合.结果表明,利用上述方法可以有效地提高双目立体视觉传感器的测量精度.

双目立体视觉传感器精度分析与参数设计

根据双目立体视觉传感器三角立体视差模型,建立了结构参数误差的传递函数,分析了双目视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响,得出了结构参数的合理取值范围,给出了双目立体视觉传感器结构参数的一般性设计原则与方法步骤.

基于遗传算法双目立体视觉传感器的优化设计

为了提高双目立体视觉传感器的测量精度,采用最优回归设计,建立双目立体视觉传感器的结构参数优化模型,并运用遗传算法对建立的优化模型进行求解.通过GA算法的优化,双目立体视觉传感器的测量精度有了较大幅度的提高,优于传统方法的结果.

电动VTOL飞行器双目立体视觉导航方法

研究了在未知的、动态的室内走廊环境中,采用双目立体视觉引导电动VTOL(Vertical Take-Off and Landing)飞行器安全飞行的方法.使用安装在飞机上的两个微型摄像头从不同的位置获取图像,由双目立体视觉理论恢复其周围环境特征点的三维坐标.采用角点匹配方法计算视差,实现无人机在走廊中的横向坐标定位.采用区域灰度相关算法进行立体匹配获取视差图,从视差图上检测出障碍物,并给出避障导航点.初步实验验证表明,该方法可行性较高,可以作为进一步研究的基础.

基于双目云台相机的目标跟踪系统建模与仿真

对双目云台相机目标跟踪系统的各个环节建立数学模型。采用扩展Kalman滤波(Extended Kalman Filter,EKF)作为定位跟踪算法,利用双目云台相机在水平方向、垂直方向转动角及其相对位置估计出目标实时位置;针对云台相机建模过程中相机外部参数随云台旋转发生变化的问题,提出一种云台相机实时标定方法;利用云台相机模型将目标估计位置投影到相机图像平面,提取出目标的图像特征作为视觉伺服系统的反馈信息控制云台旋转跟踪目标轨迹。在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,仿真结果证实了方案的可行性和有效性,为视觉伺服控制器进一步设计提供了仿真平台。

一种无公共视场双摄像机位置关系的求取方法

提出并实现了一种简便易行的双摄像机外参现场标定方法:利用一根带有2块平面标定模板的标定杆,双摄像机对其拍摄一组图像,来求取双摄像机外参.上述方法解决了传统单平面标定板只能标定有公共视场的双摄像机外参,而不能标定无公共视场的双摄像机外参的问题,同时也适用于有公共视场双摄像机的外参标定.

基于立体图像感兴趣区域及对比度的舒适度评价模型

针对立体图像舒适度难以有效地进行客观评价的问题,结合人眼视觉注意机制,提出了基于区域对比度的舒适度评价模型.根据显著图与视差图提取感兴趣区域作为前景区域;量化前景和后景区域颜色空间,估计空间加权区域对比度,计算前景区域视差角、宽度角;根据主观评价值利用最小二乘法拟合曲线得出客观评价模型.对比视差+宽度模型可知,模型预测值与主观评价值的Pearson相关系数、Kendall相关系数较原模型分别提高了8.1%、3.9%,且平均绝对值误差减小了13%,均方根误差减小了22.1%.本文模型的普适性更优,结果更接近主观评价值.

基于场景模式的立体图像舒适度客观评价模型

为了预测双目立体图像内容对视觉健康可能产生的危害,该文提出一种基于场景模式的立体图像舒适度客观评价模型。根据场景中前景目标和后景区域相对于显示屏幕的凹凸性以及是否处于舒适观看区,将自然场景抽象为多种场景模式。在模式选择阶段,从视差图中自适应分割出前景目标和后景区域,根据前、后景的视差角特征确定场景所属的模式;在建模阶段,采用前、后景的视差角特征结合前景的宽度角和曲折度特征对各个场景模式分别进行建模,并量化了前、后景视差因素对视觉舒适度的影响。在IVY数据库上的实验结果表明,所提出的模型与主观感知存在较好的一致性,Pearson相关系数高于0.91,Spearman相关系数高于0.90,Kendall相关系数高于0.74,平均绝对值误差低于0.24,均方根误差低于0.32,与现有的方法相比,该文所提出的模型的评价效果更好,更接近于主观测试结果。

双目立体显示技术在月表形貌三维可视化中的应用

基于嫦娥二号探测器获得的地形及影像数据,将双目立体显示技术应用于月表形貌三维可视化中,构建了月球三维立体可视化系统。介绍了双目立体显示原理,并对月球三维立体可视化系统的具体实现进行了详细的介绍。首先论述了系统的设计方案及硬件环境;接着论述了月球海量地形数据的组织方式和实时渲染方法;最后采用离轴模型的双目立体显示方法,实现了舒适的立体效果。月球科普及科研应用表明,系统具有良好的实用价值。

基于双目视觉模型的自适应控制

对于基于图像的具有手眼或固定摄像机模式的双目视觉伺服控制系统,考虑机器人的运动学特性,在摄像机的内外参数部分未知的情况下,给出了一种直接自适应控制器实现定位控制,设计了一种新的自适应估计方法在线估计图像雅可比矩阵;利用李亚普诺夫的方法证明了图像误差的渐近收敛性。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于双目信息融合的立体图像质量评价模型

根据人类视觉系统(Human Visual System,HVS)中双目视觉信息处理的过程,结合一系列图像特征,提出一种基于双目信息融合的立体图像质量评价模型。该模型通过复小波变换模拟HVS对立体图像的融合过程。提取结构活跃度(Structural Activity,SA)以及相位一致性(Phase Congruency,PC)作为图像特征。最后通过度量融合图像特征的改变程度获得立体图像客观质量。采用本文所提出的客观评价模型对立体图像数据库进行评价,其线性相关系数值在0.92以上,均方根误差值接近6,异常值比率值为0%。实验结果表明,该模型符合人眼视觉特性,能够很好地预测立体图像质量。

双目立体视频最小可辨失真模型及其在质量评价中的应用

该文针对目前最小可辨失真(JND)模型只能应用于评价单视点视频的问题,探索一种以双眼亮度关系为基本出发点的双目立体视频的JND模型。首先根据立体视频特性引入双眼亮度关系模型,然后考虑了背景亮度掩盖、纹理掩盖、帧间掩盖、空间时间对比灵敏度、眼睛运动等因素,提出了双目JND模型,最后将该双目JND模型应用到立体视频质量评价方法中。实验结果表明该文提出的质量评价方法符合人类的视觉感知特性,更接近于主观测试结果。

单线结构光平行双目测量仪

根据人的眼-脑视觉成像原理,模仿人类双眼结构处理景物的方式,将两个CCD平行放置在线结构光激光器两侧,构造了单线结构光双目三维视觉测量装置,建立了测量系统数学模型,开发了数据采集和处理软件系统。对测量系统进行了标定,并进行实物测量及数据处理。实验证明该系统结构简便、性能稳定,在许多领域均具备应用价值。

基于轴线投影精确模型的弯管立体视觉测量方法

利用立体视觉技术测量弯管轴线需精确计算弯管轴线在图像上的投影位置,现有方法将弯管图像轮廓中心线近似为空间轴线在像平面上的投影,这种近似计算存在误差。为获得弯管轴线的精确投影位置,提高三维测量精度,对弯管成像特征进行了深入研究。首先对弯管任意横截面建立透视投影模型,探索截面图像边缘点与空间轴线投影点间的几何关系,进而提出轴线上任意一点在像平面上投影位置的精确计算方法。采用双目视觉系统对某一航空管件进行重构测量。试验结果表明,相较于现有方法,采用本文方法计算轴线投影位置后,管件测量的重复性精度与前者相当,而测量精度平均提高14.5%。说明本文方法对轴线投影位置计算正确,可有效提高弯管轴线视觉测量精度。

基于双目视觉的自动驾驶算法

对基于双目视觉的自动驾驶的部分关键技术进行了研究,主要包括道路识别、基于多阈值Canny的障碍物检测等方面的内容。

一种变结构控制的双目视觉伺服控制方法

本文主要从控制角度出发,针对手眼机器人双目视觉伺服控制问题,利用变结构控制理论设计了视觉伺服控制器,同时用自适应估计的方法对深度进行估计,基于图像误差实现了定位控制。而后用李亚普诺夫理论对其进行了稳定性分析,结果证明了系统全局渐近稳定。最后仿真结果验证了该方法的有效性。

视觉训练系统联合传统综合疗法对屈光不正性弱视治疗的临床效果评价

目的评估视觉训练系统4(VTS4)联合传统综合疗法对屈光不正性弱视的治疗效果。方法采用非随机对照临床研究方法,于2018年1月至2021年3月在郑州大学第一附属医院纳入4~10岁屈光不正性弱视受试者168例。根据患儿监护人意愿将受试者分为传统+VTS4疗法组84例和传统治疗组84例,其中传统+VTS4疗法组行传统综合疗法联合VTS4治疗,传统治疗组仅接受传统综合疗法,2个组受试者均连续训练1年以上。采用国际标准视力表检查治疗前后最佳矫正视力(BCVA,LogMAR);采用扩瞳后电脑验光仪和视网膜检影法测定等效球镜度(SE);采用同视机检查同时视觉和融合视觉;采用Titmus立体图检查立体视;采用IOLMaster 500检查眼轴长度(AL)和角膜曲率(Km)。比较2个组受试者治疗1年后的基本治愈率、BCVA、三级视功能恢复率、△SE、△AL和△Km,评估2种治疗方法的治疗效果及近视漂移情况。将传统+VTS4疗法组受试者按年龄分成4~5岁组42例和6~10岁组42例,比较不同年龄亚组受试者基本治愈率、BCVA、三级视功能恢复率的差异。基本治愈为视力提高至0.9及以上、屈光度明显改善、治疗6个月后无复发,基本治愈率为基本治愈例数/总例数×100%。结果传统+VTS4疗法组受试者基本治愈率为58.33%(49/84),优于传统治疗组的40.48%(34/84),差异有统计学意义(χ^(2)=5.358,P=0.021)。传统+VTS4疗法组BCVA优于传统治疗组,差异有统计学意义(Z=-2.537,P=0.011)。传统+VTS4疗法组受试者同时视、融合视和立体视恢复率分别为87.93%(51/58)、78.33%(47/60)和70.77%(46/65),高于传统治疗组的65.57%(40/61)、57.81%(37/64)和52.86%(37/70),差异均有统计学意义(χ^(2)=8.259、5.968、4.566,均P<0.05)。2个组受试者0x0E䥺SymbolDA@0x0FSE、0x0E䥺SymbolDA@0x0FAL、0x0E䥺SymbolDA@0x0FKm比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。传统+VTS4疗法治疗1年,4~5岁组基本治愈率为69.05%(29/42),高于6~10岁组的47.62%(20/42),差异有统计学意义(χ^(2)=3.967,P=0.046);4~5岁受试者BCVA和立体视恢复率均优于6~10岁组,差异均有统计学意义(Z=-2.046,P=0.041;χ^(2)=4.624,P=0.032)。结论传统+VTS4疗法能够提高屈光不正性弱视患儿的视力,有助于弱视患儿三级视功能的建立,不额外增加患儿的近视漂移,对低龄患儿效果更加明显。

基于双目相机的视觉里程计

针对移动机器人视觉导航定位需求,提出一种基于双目相机的视觉里程计改进方案。对于特征信息冗余问题,改进ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)算法,引入多阈值FAST图像分割思想,为使误匹配尽可能减少,主要运用快速最近邻和随机采样一致性算法;一般而言,运用的算法主要是立体匹配算法,此算法的特征主要指灰度,对此算法做出改进,运用一种新型的双目视差算法,此算法主要以描述子为特征,据此恢复特征点深度;为使所得位姿坐标具有相对较高的准确度,构造一种特定的最小二乘问题,使其提供初值,以相应的特征点三维坐标为基础,基于有效方式对相机运动进行估计。根据数据集的实验结果可知,所提双目视觉里程具有相对而言较好的精度及较高的实时性。

基于双目视觉的智能送餐机器人系统设计

随着中国社会老龄化问题的日益加剧,劳动力的短缺将会严重阻碍社会经济的发展。智能机器人慢慢地融入到人类的生产生活中,逐渐开始代替人类发挥出越来越大的作用。针对传统的送餐机器人所存在的在送餐循迹过程中路径偏差较大的问题,设计并实现了一款基于双目视觉的智能送餐机器人系统。整个系统的硬件电路由图像采集模块、电源模块、电机驱动模块等组成。软件上通过立体匹配算法来设计最优路径。通过实验验证,方案是切实可行的,可靠地实现了餐厅送餐的智能化,具有很好的应用和推广价值。

双目视觉系统精度分析及在经络可视化中的应用

为提高双目立体视觉测量系统的测量精度,采用三角法建立双目立体视觉测量系统的结构参数模型,分析系统结构参数对测量结果的影响。通过仿真得出各结构参数对测量结果的精度影响趋势,归纳出小误差的结构参数取值范围,并将分析结果应用于经络可视化研究中。通过在电极探针上粘贴定位标靶,利用标靶与电极探针的关系计算出探针的坐标,从而间接得出经络点的位置。通过对标靶中X角点的定位精度进行分析,得出实验操作的有效工作区域,为经络的准确定位奠定了良好的基础。最后,根据理论与实验结果总结出提高系统精度的方法。