农业场景下移动机器人的双目视觉定位与地图构建方法

视觉定位与地图构建是实现移动机器人自主导航的关键技术。针对农业场景下特征跟踪困难、场景规模大、运动不稳定引起系统精度和鲁棒性下降的问题,提出了一种适用于农业场景的双目视觉定位与地图构建方法。该方法首先利用静态立体匹配点来增加跟踪阶段地图点的数量和覆盖范围,从而增加了深度计算的准确率,同时提出一种点选择算法对密集地图点进行采样并移除离群点,进一步提高了系统的准确率和运行效率;然后通过显式尺度估计来减小大规模场景下定位与地图构建的尺度误差,并结合场景特点改进关键帧判别策略,避免了远处大目标导致关键帧稀疏的问题;最后提出新的运动假设构建位姿估计失败时的恢复策略,提高了系统在颠簸运动时的鲁棒性。在农业场景数据集上的评估结果表明,相比于当前先进的视觉定位与地图构建系统,提出的方法在困难序列上的轨迹误差降低幅度超过50%,其中3个序列上的尺度误差下降了一个数量级,取得了更高的精度和鲁棒性,能有效地应对农业场景下视觉定位与地图构建的挑战。

基于半直接法的高度激光里程计

针对同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)在户外环境中定位与建图鲁棒性、准确性不足的问题,提出了一种基于半直接法的高度激光里程计(height laser odometer based on semi-direct method,SLO)。与现有的激光里程计算法相比,该方法避免了三维点云的显式计算,主动对三维点进行降维处理生成图片,避免了三角测量误差和单目视觉SLAM中的尺度不确定性和尺度漂移问题。在高度图的基础上结合了直接方法和间接方法,使得系统在使用迭代最近点算法(iterative closest point,ICP)进行帧间匹配时更稳定、更轻便并且计算量小。高度图的使用弥补了直接方法的灰度不变性假设的缺点,并减少了照明的影响。在KITTI数据集和井下作业自动导向车(automated guided vehicle,AGV)平台上的实验结果表明,本文提出的方法有较高的鲁棒性与准确性。

光斑法和直视法对Bonfils纤维光导硬镜气管插管学习曲线及并发症的影响

目的比较光斑法和直视法两种技术用于Bonfils纤维光导硬镜气管插管的学习曲线和气管插管并发症的影响。方法前瞻性随机对照研究,住院医师学员10人,性别不限,年龄25-35岁,取得医师资格≤2年,没有纤维光导硬镜的使用经验,采用随机数字表法分为两组（n=5）：光斑法组（A组）和直视法组（B组）。选取择期全麻手术患者为操作对象。学员使用Bonfils纤维光导硬镜进行气管插管操作。记录每位学员首个50例患者气管插管操作的气管插管次数、插管时间（s）、插管成功率（%）;通过累积和（CUSUM）的方法建立学习曲线;记录气管插管相关并发症的发生情况。结果两组学员性别、年龄和受教育程度差异均无统计学意义;两组平均插管次数、3次插管成功率及插管时间比较差异无统计学意义。A组掌握气管插管技术应进行的最少操作例数为40例,B组为35例,B组学习曲线优于A组（P〈0.05）;A组患者气管插管相关并发症发生率高于B组（P〈0.05）。结论采用直视法技术时Bonfils纤维光导硬镜的学习曲线优于光斑法,并且气管插管并发症少,直视法技术更适于初学者的学习训练。

直观比较法研究麦冬水煎液指纹图谱

目的研究麦冬水煎液的指纹图谱及其技术。方法反相高效液相色谱法和指纹图谱的直观比较法研究。结果麦冬水煎液的直接色谱分析会产生较高的色谱曲线背景。将麦冬水煎物经乙醇提取后,色谱曲线的背景可显著降低。试样以乙醇为溶剂时,会导致某些色谱峰的峰形不好。结论以KH2PO4水溶液为反相色谱法的流动相时,用水作为试样的溶剂较适宜。适当地调整图谱的坐标形式,如采用对数坐标形式或采用两段不同的单位坐标值形式等,可显著改善指纹图谱的质量。

“直视两针法”技术在PPH手术中的临床对照研究

目的:通过前瞻性随机对照研究,探讨"直视两针法"等技术改进对PPH手术操作过程及效果的影响。方法:将我科行PPH术的683例病例随机分为两组,观察组术中进行"直视两针法"等技术改进,对照组按照标准手术操作流程操作,比较两组手术时间、术中出血量、术后标本宽度、术后并发症等。结果:观察组350例,手术时间平均(12.2±4.0)min,术中出血量(4.95±2.82)m L,标本宽度(2.61±0.32)cm,术后出血行止血手术2例,术后痔区水肿或血栓5例;对照组333例,手术时间平均(17.2±3.6)min,术中出血量(7.55±3.94)m L,标本宽度(1.18±0.56)cm,术后出血行止血手术5例,术后痔区水肿或血栓14例,术后感染1例,直肠狭窄1例,直肠阴道瘘1例。观察组手术时间较短,切除宽度、深度适宜,术后严重并发症少见。结论:"直视两针法"等技术改进,降低手术操作难度,简便、安全、有效。

计算机视觉课程的CDIO教学改革实践

根据CDIO工程教育理念,结合自动化专业方向,对计算机视觉课程的教学内容和教学方法进行了研究和探索。结合工程实际构建了多层次的设计项目,将专题讨论和基于项目设计引导的学习方法引入课程教学的全过程。实践表明该教学方法极大地激发了学生主动学习的兴趣,促进了创新能力和科研能力的培养。使学生在项目设计、实施、运行的过程中提高了工程实践能力和团队协作精神。

自组望远镜放大率的测定

由两个凸透镜自组成开普勒望远镜,分别用视角直接比较法、游码法、比较板法、成像公式法测量自组望远镜的放大率.对比分析了几种方法的优劣,为进一步提高实验精度提供参考.

基于折光鱼眼全景相机的双目立体视觉标定

面向鱼眼立体视觉系统标定,针孔等传统成像模型对高畸变镜头建模存在不准确问题,本文基于统一球面投影机理,建立了折光鱼眼全景相机的双目立体视觉投影模型,并对此双目立体视觉系统进行了标定。标定过程中,首先利用Hough变换实现了全景图像中角点的精确检测,在此基础上,利用Levenberg—Marquardt(L-M)法对相机内、外参数进行精细化估计,从而实现相机的准确标定。相对于传统的双目鱼眼相机标定法,通过对比实验验证了双目立体视觉标定方法的优越性。

实施快乐体育的几种教学方法

快乐体育是学校愉快教育的重要组成部分 ,它能有效地实现体育教学中感性形式和理性形式的有机统一 ;笔者从体育教学的实际出发 。

素质教育理念下的英语教学法探索

本文阐述了在当前素质教育的新形势下,改进中学英语课堂教学的新方法。提出在中学英语教学中,必须从培养学生学习兴趣出发,激发学生的学习动机,以学生为中心,巧设情境,对学生进行听说读写全面训练,从而提高学生实际运用英语的能力。

双目视觉与惯导融合的移动机器人定位方法

为了提高移动机器人的定位精度,提出一种双目视觉与惯导融合的视觉SLAM算法。在视觉SLAM前端部分,为了保持直接法计算速度快及特征法精度高的特点,提出一种融合直接法和特征法的半直接法双目视觉里程计。在后端优化阶段,将视觉数据与IMU数据相互融合,在滑动窗口中以非线性优化的方式构建误差函数,优化位姿计算精度。在EuRoc数据集中对本文提出的算法进行试验验证。结果表明,与开源的视觉惯导融合的SLAM系统OKVIS、ROVIO和VINS-Mono相比,本文系统在Machine Hall与Vicon Room两个场景中的定位精度均得到了明显的提升,同时可以保持较高的运行效率。

融合惯性信息的单目直接法定位与稠密地图构建

针对单目直接法依靠图像梯度进行优化容易陷入局部最优、且难以构建低纹理区域地图的问题,构建高精度IMU预积分模型,将惯性信息融合到图像跟踪过程中,为视觉跟踪提供精确的帧间运动约束及良好的初始化梯度方向信息,构建视觉惯性跟踪模型,提高了单目视觉的定位精度并实现半稠密地图构建;通过超像素图像分割提取出二维图像不同的轮廓位置,提出双重投影匹配算法确定出可靠的超像素与对应的3D空间点,通过RANSAC对低梯度图像区域进行平面拟合以及异常点剔除,完成低纹理区域的地图扩建,实现稠密点云地图的构建。实验结果表明,与传统视觉定位模型相比,直接法与惯性信息融合提高了系统的定位精度,在无GPU加速的情况下能构建精确的稠密三维点云地图。

基于直接法的视觉同时定位与地图构建技术综述

视觉同时定位与地图构建(V-SLAM)在机器人、无人机导航、自动驾驶等领域有着广泛的研究。直接法V-SLAM基于环境亮度不变性假设,跟踪相机的位姿并构建环境地图。针对直接法V-SLAM,首先简述其基本原理;然后分析、比较几种具有代表性的直接法V-SLAM系统;最后讨论直接法的优缺点和发展趋势,并进行了总结和展望。

基于改进Census变换的单目视觉里程计

针对直接法视觉里程计在光照变化场景下的失效问题,提出基于改进Census变换的单目视觉里程计,向量Census变换半直接单目视觉里程计(VC-SVO).Census变换是立体视觉领域中非参数变换的一种,可以有效减少光照变化对图像的影响.将Census变换引入SLAM中的后端优化,改变传统Census变换的形式,转换到欧氏空间中表示,并采用新的误差计算方法.在SVO算法中增添非平面假设模型,扩展SVO算法并融合改进后的Census变换,通过最小化地图点的Census变换误差来得到更准确的相机位姿,同时构建环境地图.在EuRoC、New Tsukuba Stereo与TUM公开数据集上的图像实验表明,VC-SVO实现了光照变化情况下的位姿估计,验证了算法的有效性.VC-SVO算法的精度和鲁棒性要优于已开源的SVO和基于直接法的大范围定位和地图构建(LSDSLAM)算法.

小学数学直观教学的运用时机

直观是在教学媒体直接作用下产生的一种认知活动。因为它符合小学生“具体感知——形成表象——抽象概括”的数学学习规律 ,所以在教学中被广泛采用。作者根据教学实践并结合相关理论 ,对小学数学直观教学的有关问题做了有益的探讨 ,指出直观不是目的 ,而是手段 ,要把握时机 ,在认知衔接点、疑难突破点、规律探索点、知识深化点和思维创新点运用直观手段 ,从而有效地达成教学目标。

几何直观图示法在微积分学教学中的几点应用

在《微积分学》教学过程中 ,函数极限与连续的定义对学生来说是一个很难理解、掌握而又棘手的问题 ;微分中值定理又是一个难点 ;多元复合函数求导更是一个难点 ,并且这个内容既复杂又容易出错 .我们采用几何直观图示法教学使得这些难点内容变得简洁、明了 。

结肠镜反转提高右半结肠腺瘤与息肉检出率的应用研究

目的探讨结肠镜反转提高右半结肠腺瘤与息肉检出率的应用价值。方法选取2018年9月~2020年9月于江西省新余钢铁集团有限公司中心医院消化科接受结肠镜检查的100例患者作为研究对象,所有患者依次采用直视退镜法、结肠镜反转技术观察右半结肠。比较两种检测方式对右半结肠腺瘤、息肉及对不同直径腺瘤的检出率及诊断效能。结果结肠镜反转技术对右半结肠腺瘤、息肉的检出率均高于直视退镜法,直径<5 mm的腺瘤检出率高于直视退镜法,差异有统计学意义(P<0.05)。结肠镜反转技术检测右半结肠腺瘤及息肉的敏感度、特异度及准确度均高于直视退镜法,差异有统计学意义(P<0.05)。结论结肠镜反转技术在结肠镜检查中可有效提升右半结肠腺瘤与息肉的检出率,对未来结肠肿瘤的防治具有一定指导意义。

基于GC-RANSAC算法的单目视觉同时定位与地图构建

移动机器人单目视觉同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术在应用过程中会获取大量数据,针对其带来的异常值干扰问题,提出一种基于新提出的随机抽样一致性(Random Sample Consensus,RANSAC)算法改进的半直接单目视觉里程计(Semi-direct Monocular Visual Odometry,SVO)算法。算法分为两个线程:建图线程提取点特征与边缘特征,并采用了图割RANSAC(Graph-Cut RANSAC,GC-RANSAC)算法进行异常值剔除,通过计算特征点的深度值,来构建的环境特征地图;位姿估计线程通过最小化局部地图点和边缘线的重投影误差以及帧与帧、特征与特征之间的约束关系优化,得到位姿信息,实现定位功能。通过Euroc公开数据集上得到的仿真实验结果可见,该算法剔除异常值效果明显,平均定位精度相比SVO算法提高了15.6%。

基于直接法和特征法的融合实时双目SLAM系统

为了实时获取城市楼宇三维模型,以及估计楼宇遮蔽对目标探测的影响,构建了基于直接法和特征法的融合实时双目同步定位和地图构建(SLAM)系统。该系统主要由前端追踪、局部建图和闭环检测3个部分组成。前端追踪在无人机做有速运动时,采用直接法估计当前帧位姿;若直接法失败或无人机近似静止时,采用基于极线和三角测量精度2种约束条件的特征法估计当前帧位姿。局部建图和闭环检测部分采用随机蕨(Fern)模型构建查询数据库,从而简化了查询数据库的构建流程。在EuRoC开源数据集下进行了系统有效性验证,并与快速特征点提取描述(ORB)-SLAM2开源系统进行了试验对比分析。试验结果表明,该系统减少了追踪耗时,提高了定位精度,增强了系统实时性与鲁棒性。

基于改进的Fisher准则玉米种子果穗检测方法

采用机器视觉检测玉米种子果穗的大小、形状、纹理和颜色等特征,传统方法检测非常有限而且不能满足检测效率。采用了logistic回归线性判别分析方法、感知机准则、最小二乘法和Fisher方法对比,利用变化的Fisher准则根据类间离散度误差矩阵与类内离散度重建误差矩阵之比的最大值确定投影方向,对果穗进行分类。通过融合Fisher判别分析方法进行检测中进行检测,通过大量实验和其他方法对比,实验证明Fisher能够高效率高精度的对玉米种子果穗进行分类检测。