图像语义信息在视觉SLAM中的应用研究进展

视觉同步定位与建图(visual simultaneous localization and mapping,VSLAM)技术以相机为主要传感器采集图像数据,基于多视几何、状态估计等算法原理获取载体的位置和姿态,同时构建一张用于导航定位的地图。视觉SLAM是自动驾驶、AR(augmented reality)、VR(virtual reality)、MR(mix reality)、智能机器人、无人机飞控中的关键技术。近年来,随着各个产业对智能导航定位的需求日渐增多,原本以几何测量为主的视觉SLAM逐渐融入对环境的语义理解。语义信息是指能够被人类直观感受和理解的概念,而图像语义信息是指图像中物体的轮廓、类别、显著性等信息。相比于图像中的几何特征,语义信息更具时空一致性,且更贴近人类感知的结果。将图像语义信息引入视觉SLAM,既能促进系统各个模块的性能,还能够提升视觉SLAM的智能感知能力,形成集几何测量、定位定姿、环境理解等多种功能的视觉语义SLAM。本文根据图像语义信息的应用方式,对视觉语义SLAM经典方案和最新研究进展进行归纳梳理。在此基础上,本文总结了视觉语义SLAM的现存问题与挑战,指出该领域未来的研究方向,以推动其面向智能导航定位进一步发展。

先锋蛋白肽对茶饼病的防效及茶叶品质的影响

【目的】探明茶园喷施先锋蛋白肽对茶饼病的防控效果及茶叶品质的影响,为其在茶园病害绿色防控及茶叶提质增效上应用提供依据。【方法】采用常规喷雾法,以喷施清水(CK1)和药剂〔CK2,25%吡唑醚菌酯水剂(140.63 g a.i./hm^(2))〕为对照,研究先锋蛋白肽(600 g a.i./hm^(2))不同施用次数(茶叶采摘前喷施1次、2次和3次)对茶饼病的田间防控潜力和茶叶品质的影响。【结果】茶叶喷施先锋蛋白肽1次、2次和3次对茶饼病的相对防效分别为73.91%、69.57%和21.74%,喷施2次和3次的相对防效显著低于CK2(77.50%),与CK1相比,CK2对茶叶的增产效果仅为1.23%,而施用先锋蛋白肽1次、2次和3次的茶叶增产效果分别为4.01%、26.46%和9.32%,相应的发芽密度(1587.71个/m^(2))和百芽重(21.04 g)均以施药2次的最高。施药次数不同对茶叶中咖啡碱含量影响不显著,但对茶多酚和游离氨基酸含量影响较大。鲜味、甜味氨基酸天冬氨酸(2.68 mg/g)、甘氨酸(0.23 mg/g)和丙氨酸(0.08 mg/g)含量在施药2次的茶叶中最高,在施药3次的茶叶中则以苦味氨基酸缬氨酸(0.15 mg/g)、亮氨酸(0.37 mg/g)、酪氨酸(0.08 mg/g)和组氨酸(0.28 mg/g)含量最高;酚氨比施药2次(3.56)的最低,施药3次(4.22)的最高;施药1次的茶叶表没食子儿茶素(1.03%)、表没食子儿茶素没食子酸酯(2.65%)、表儿茶素没食子酸酯(0.71%)含量显著低于施药2次(1.22%、2.96%和0.81%),表儿茶素(0.73%)含量显著上升;苯丙氨酸(2.48 mg/g)、胱氨酸(6.57 mg/g)、蛋氨酸(6.63 mg/g)和脯氨酸(0.29 mg/g)等抗逆相关氨基酸含量以施药1次的最高。【结论】先锋蛋白肽施药2次既可高效防控茶饼病,亦可提高茶叶产质量,达到较好的防病、增产和提质效果。

PNT智能与智能PNT

定位(positioning)、导航(navigation)、授时(timing),简称PNT,是人类在长期感知、认知宇宙与人类生存的关系后,产生的与经济、社会活动密切相关的时空位置概念。PNT也是地球上的物质、能量和信息经过亿万年进化出的感知、认知与时空位置相关的智能,称为PNT智能或时空智能。而智能是生命体为适应环境生存,通过一代代继承、演进而进化出来的趋利避害行为能力的总和,可称为自然智能。本文分析了依托于生命体物质基础的自然智能特性,在此基础上探讨了生命体PNT智能的特点;概述了人类研究生命体PNT智能的最新成果、趋势和启示。其中,交互智能和PNT智能等在生命体由低级向高级的进化过程中,特别是在智人进化并形成人类文明的过程中,起到了关键性的推动作用。随着自然智能、PNT智能、人工智能研究的深入推进和交叉融合,PNT技术发展也进入智能PNT阶段。本文着重阐述了智能PNT的概念、内涵和发展趋势,从PNT应用和时空信息基础设施建设两方面,探讨了其智能化热点方向的最新进展和影响。在此基础上,也提出了一些智能PNT发展的思考和展望。

一种用于运动姿态评估的视觉伺服机器人

针对人们在运动中出现的姿态不标准且无人监督指导等问题,本文设计了一种用于运动姿态评估的视觉伺服机器人。这款机器人首先通过一种带有注意力机制的目标跟踪算法对运动目标进行跟踪,并与机器人的伺服电机结构协同工作以调整摄像头的角度,从而实现对在特定区域内运动的目标进行跟踪拍摄。然后由其姿态评估系统提取运动姿态,并与标准姿态进行比对评估。经验证,该机器人对人体运动姿态的质量高低具有较高的区分度,能对用户的多种姿态给予有效的评价,从而实现运动辅助及康复训练指导的目的。

农产品质量安全可追溯体系建设现状及对策

步入新时代以来,国家对于人民“舌尖上”的安全重视程度不断加强。在此背景下,为了有效保障农产品质量安全,更应当进一步加强农产品质量安全可追溯体系建设,进而为广大人民群众饮食安全提供更好的保障服务。然而就当前农产品质量安全可追溯体系建设而言,依然存在诸多问题,以至于建设现状不容乐观,难以将农产品质量安全可追溯体系具有的重要价值充分发挥出来。基于此,文章主要探讨分析农产品质量安全可追溯体系建设现状,指出体系建设面临的主要问题,并在此基础上提出一些有效对策,以供借鉴和参考。

不变RTS平滑算法及其在5G/SINS组合导航中的应用研究

为了解决导航系统的位置误差随时间累积的问题,提出一种状态空间为矩阵李群的不变RTS(invariant Rauch-Tung-Striebel,InRTS)平滑算法来提高导航状态的精度,其核心在于导航状态及观测都利用矩阵李群进行表示及推导。首先,将系统状态及其误差状态微分方程用矩阵李群来表征,相比于传统扩展卡尔曼滤波算法(extended Kalman filter,EKF),将系统状态构建在矩阵李群上,其动力学方程可以更自然更本质地描述物体在空间中的运动特性,而通过群运算定义的误差状态耦合了姿态误差而不是直接的向量相减;接着,通过李群和李代数之间的对数映射将不变误差状态变量映射到李代数空间,得到一个解析的线性微分方程,该方程与当前状态估计值无关,从而可以获得在任何线性化点处状态无关的雅克比矩阵;然后,根据5G定位中量测模型的左不变特性推导包含杆臂误差的左不变误差状态量测方程,从而得到一个左不变EKF;最后,以左不变EKF为前向滤波,提出不变RTS平滑算法,并将其应用于5G/SINS(strapdown inertial navigation system)组合导航系统,在仿真实验中与左不变EKF算法进行了精度对比。实验结果表明,InRTS算法能对左不变EKF算法得到的轨迹进行平滑,降低了前向滤波过程中导航状态的累积误差,从而证明了所提算法的有效性。

实时水声抗多普勒信道均衡技术

针对水声通信中,尤其是长帧情况下将残余多普勒视为载波频偏将会导致均衡器逐渐发散,提出了一种基于法罗(Farrow)插值结构的分数阶判决反馈均衡器,以对抗水声通信中的残余多普勒引起的均衡器发散问题;低功耗硬件平台算力有限,将快速递归最小二乘算法应用于均衡器系数迭代过程,使得其信道跟踪性能与算法复杂度有较好折中。仿真表明该方法能够对抗时变多普勒水声信道,能够满足硬件平台实时处理;湖上实验验证了该方法能够在夏季恶劣水声信道环境下实现实时水声通信,在500 m距离实时水声通信的误比特率为7.95×10-5,在1000 m距离实时水声通信的误比特率为3.03×10-4,满足实际工程应用的需求。

A Fast Moving Target Detection Tracking and Trajectory Prediction System for Binocular Vision

Aiming at achieving complex moving targets perception,this paper designs a novel fusion-information detection and tracking system for moving targets.The system includes three modules:target detection,target tracking and trajectory prediction.The target detection module can detect fast moving objects which can be used as a template.The target tracking module tracks the object and records its historical position.Finally,the trajectory prediction module can predict the trajectory of the moving object based on the historical position.After verification by the table tennis detection tracking and prediction binocular vision system,the system has high accuracy and speed in detection and tracking,and can basically meet the actual application needs.