结合图像内容匹配的机器人视觉导航定位与全局地图构建系统

为了解决机器人室内定位时的绑架问题和相似物体的干扰,设计了一种具有图像内容匹配功能的视觉系统,从而使机器人能有效提取关键帧序列构建室内全局地图并实现自主定位。考虑影响图像内容匹配的主要干扰是机器人视角和位移造成的图像畸变,本文通过对室内物体的图像畸变建模与特征分析,设计了一种图像内容匹配方法。该方法以图像重叠区提取、基于子块分解匹配的重叠区重建两部分为核心,可将待匹配的两帧图像畸变调整为一致后再进行内容匹配并准确解算它们的相似度。其能有效利用各个房间内不同的景物和布局信息来消除相似物体的影响,从机器人学习环境时采集的视频中提取空间间距大且重叠相连的关键帧序列建立整栋建筑内部的全局导航地图。机器人工作时,实时视觉的图像内容与地图关键帧序列匹配,提取出与每个时刻视觉图像最相似的关键帧对机器人实施定位。在由3个房间和2条走廊组成的实验区进行了实验测试,结果表明:机器人可有效消除相似物体的干扰,绑架发生时仍可通过与全局地图匹配实施准确自主定位,匹配准确率≥93%,定位精度误差(RMSE)<0.5m。

基于视觉内容匹配的机器人自主定位系统

为了使机器人准确使用全局地图、解决被绑架问题,设计了基于视觉内容匹配的自主定位系统,充分利用每个房间、每段走廊中的物体与布局信息进行机器人导航定位。视觉内容匹配包括提取图像重叠区、重叠区域的子块分解重建和相似度匹配。首先将待匹配图像中由机器人视觉和位移造成的畸变调整为一致、然后分析图像内容相似度,并设计了天花板特征点筛选和误匹配子块剔除算法,实现重叠区的准确提取与重建。实验中,机器人视觉可与关键帧序列构建的全局地图准确匹配,实时提取与之最相似的关键帧对机器人定位,匹配准确率不低于95%,定位精度RMSE<0.5 m,被绑架时仍能准确自主定位。

一种防止手术电钻磨穿颞骨的智能监控装置

手术电钻是一种重要的耳科手术设备,可能会磨穿颅骨,对患者造成损伤;设计了一种用于手术电钻的智能监控装置,使用了电流传感器、电压传感器、转速传感器和压力传感器,通过信息融合技术识别手术电钻的工作状态、防止钻头磨穿骨质;智能监控装置的软件识别系统由卡尔曼滤波、差分运算和BP神经网络构成,能够实现高精度的识别。经测试,软件系统可以识别出80%的异常状态。

一种新型的光耦式电压传感器

本文以线性光耦为核心设计了一种隔离式电压传感器。通过选择最佳的工作区,使传感器具有线性的输入输出关系和高灵敏度。这种传感器可以用于测量微型电机的电压,由于结构简单、体积小、元件数量少,能够直接集成到电机的控制电路中。

基于交通遥感图像处理的车辆目标识别方法

遥感技术可以获取城市全局的交通状况,弥补地面传感器的不足;针对交通遥感图像处理的核心问题"车辆目标识别",设计了一种基于图层分离和最大类间方差阈值分割技术的识别算法;通过图层分离把原始图像转换为深、浅两个图层,将深色车、浅色车、路面三者的区分转换为了适于使用最大类间方差法的图像分割,即深色路面与深色车分割、浅色路面与浅色车分割;为了改善识别效果,还使用了图像辐射增强技术和形态学中的去噪技术;经测试,算法对浅色车的识别率大于80%,深色车的识别率大于75%。

应用光照模型的交通车辆识别定位的高分辨率遥感方法

针对识别和定位路面上每辆汽车这一交通遥感图像处理的核心环节,提出一种解决方法。应用光照模型推导出路面、车辆(深浅两类)、汽车阴影在全色遥感影像中的亮度差异与亮度变化特征。以亮度差异为基础建立了能够将车辆区域从路面遥感图像中分割出来的图层分离算法。针对密集行驶的汽车因阴影相互覆盖而容易被误识别为一辆大型车的问题以及浅色车因深色车窗造成的识别结果割裂问题,利用亮度变化特征以及阴影、车窗与汽车的位置关系设计了车辆区域内的阴影和车窗干扰消除算法,通过闭运算实现了遥感图像中的汽车识别与定位。选用10幅交通遥感图像进行了测试,对浅色车的识别率大于92%,对深色车的识别率大于87%。

基于图像透视畸变自动校正的仪表判读方法

通过摄像机自动旋转判读360°空间内的多台仪表是比较有优势的计算机视觉判读仪表方案，但由此造成的倾斜拍摄会使表盘画面严重畸变。因此设计了一种能够在任意拍摄角度下自动校正仪表图像畸变的判读算法。首先通过设计定位校正板从背景中自动提取表盘图像，然后以此板上的校正标识为基础利用LM算法迭代建立8参数透视畸变模型将表盘校正回真实形状，实现仪表高精度判读。