基于非线性优化的激光无人叉车导航用外部参数的自动校准系统

随着移动机器人SLAM导航技术的发展,采用基于工厂的实际环境进行导航的激光无人叉车已逐渐得到大量的应用,而激光无人叉车导航所使用的相关参数的精确性对激光无人叉车导航的精度和稳定性有很大的影响。因此,针对工业场景应用中的基于实际周围环境导航的激光无人叉车,对其相关导航用外部参数进行自动校准的问题开展研究非常必要。针对激光无人叉车的导航用外部参数进行自动校准的问题,采用高斯牛顿迭代法求解根据激光无人叉车运动学模型所计算得出的里程计位姿变化量和根据激光扫描帧匹配所计算得出的激光里程计位姿变化量之间偏差的最小化非线性函数,从而得出校准后精确的导航用外部参数数值,有效提高了激光无人叉车建图和定位的准确性。

双目视觉测量系统摄像机外部参数标定研究

针对双目立体视觉测量系统中摄像机标定问题,讨论了基于标准长度的外部参数标定方法,选定了摄像机透视投影模型,采用双摄像机同时对放置于视场内的十字靶标拍摄多幅图像,得出了基于LabVIEW开发的摄像机标定方法。该方法利用了LabVIEW的开发环境,使用了数学工具包,将遗传算法与LM算法相结合,优化迭代获得摄像机外部参数,运算速度和精度大大提高。开发的模块可用于基于LabVIEW开发的工程软件进行高精度尺寸现场测量。在双目立体视觉测量系统标定结果基础上对标准靶进行测量,测量结果标准差达到0.1。

三目立体工业摄影测量系统外部参数的快速标定

针对我国锻件在位检测装置和测量方法落后的问题以及立体工业摄影测量现场控制场建立难的问题,开发出三目立体工业摄影测量系统,并提出系统外部参数标定方法,将控制场坐标系建立在相机上。试验证明,利用三目立体工业摄影测量系统解算物方点坐标的精度为0.201mm,验证标定精度的可靠性,满足在高温锻件测量现场建立简单、有效的高精度立体工业摄影测量控制场的应用需求。

高温锻件尺寸摄影测量系统外部参数标定方法

设计了一个小型的碳纤维材质二维平面标定板,采用将小尺寸平面标定板移动多个位置,并据此来建立大尺寸虚拟三维控制点集的外部参数标定场的新方法,以此来解决大型高温锻件热态尺寸摄影测量系统在应用现场的外部参数标定问题。试验结果表明该方法较控制场法标定精度提高1倍。

基于外部参数正交的葡萄糖近红外漫射光谱温度校正

不同温度下葡萄糖的近红外光谱存在较大差异,故温度干扰将影响葡萄糖浓度的预测精度.本文提出采用基于外部参数正交化的光谱预处理方法,对不同温度下葡萄糖在浑浊介质中的漫射光谱进行温度校正.该方法仅需预先对代表性样品进行不同温度下的漫射光谱采集,即可获得消除温度变量的滤波矩阵,利用该矩阵可以将所有温度下的光谱校正至基准温度水平.该校正方法预先对外部干扰变量单独建立模型,此模型与葡萄糖浓度预测模型的建立是分离的.该方法与温度、葡萄糖浓度混合建模的传统方法相比,复杂度大大降低.针对葡萄糖在浑浊介质中的测量场合,本文提出两种对于温度校正中代表性样品的选取方法,并实验验证了两种方案对葡萄糖在脂肪乳溶液中漫射光谱温度校正的效果.该方法为人体无创血糖测量中的温度校正提供了借鉴.

基于圆形靶标的数码相机外部参数标定算法

数码相机的外部参数标定是应用计算机视觉进行现场测量和图像处理的关键技术。提出一种基于圆形靶标的数码相机外部参数标定算法,首先提出一种用于估计靶标上圆的圆心在该相机像平面的像坐标的迭代学习算法,在此基础上,利用已知的数码相机内部参数和成像几何模型计算出数码相机的外部参数。实验结果表明算法具有较高的精度和良好的稳定性。

P_n^(r)公钥外部参数和嵌套函数的等概率

基于ＰＤＸ构造理论，证明了Ｐ（ｒ）ｎ 公钥外部参数和嵌套函数存在一种重要的等概率性，即构造与破译彼此概率相等．安全性分析证明Ｐ（ｒ）ｎ 公钥具有高强度安全性能．

利用对应直线求取摄像机外部参数

通过对解空间的分析，发现摄像机外部姿态参数中旋转矩阵的解分布于一半径固定的超球面上，且此超球面的维数可由方程组的系数矩阵确定．据此提出了在全空间中求取全解的搜索策略．实验表明，用本算法所得到的结果与理论分析相吻合，能够较好地解决参数求取过程中的完全解问题．

采用外部参数的冷水机组建模与仿真

冷水机组模型对于冷水机组性能分析、模拟仿真和节能优化有重要的作用。针对基于冷水机组内部非线性器件的理论模型公式复杂不便于工程实践应用的问题,提出一种采用冷水机组外部参数的建模方法。利用工程实践中易于测量的冷水机组外部参数,并考虑冷水机组进出水温差对模型的影响,建立非线性多参数冷水机组模型。通过对冷水机组模型的仿真和对比,验证模型的有效性和精确性。提供了一种简单实用的冷水机组建模方法,能够满足工程应用要求。

基于八元数的立体摄像机外部参数定标方法

八元数可同时表示两摄像机坐标之间的相对平移和旋转,文中以八元数作为数学模型,提出了一种立体摄像机外部参数的定标算法,通过两摄像机的刚体运动,将运动参数矩阵进行奇异值分解可同时得到立体摄像机的外部参数;仿真结果表明,所提算法具有良好的鲁棒性。

无重叠视域视频传感器外部参数自校准算法综述

视频传感器外部参数自校准,即确定视频传感器的坐标和转角,是实现视频传感器网络应用的重要前提.不同于有重叠视域的视频传感器网络,无重叠视域的视频传感器网络中的视频传感器之间没有可以共享的、可以辅助求解它们的外部参数的信息,所以实现无重叠视域视频传感器外部参数自校准更加富有挑战性.本文回顾了国内外学者在无重叠视域视频传感器外部参数自校准方面的研究工作,着重对目前已有的算法进行了详细的分类和介绍,最后从多方面综合评述了各种算法的性能.

基于外部参数正交的无创血糖测量温度校正

近红外人体血糖浓度无创检测所面临的主要问题之一是人体温度变化干扰测量光谱。为此,提出使用基于外部参数正交化(EPO)的光谱预处理方法,对测量部位体温改变时的光谱进行温度校正。该方法仅需预先采集人体体温变化时的漫射光谱,即可获得消除温度干扰的滤波矩阵,利用该矩阵可以将不同体温下的光谱校正至基准温度水平。预先对外部干扰变量单独建立模型,与血糖浓度预测模型的建立分离。EPO原理提出组成光谱空间的干扰信号空间与有用信号空间正交,即温度光谱响应与葡萄糖浓度光谱响应之间彼此正交,而在实际测量中,仪器系统漂移,人体出汗等共模干扰常导致有用信号和干扰信号存在偶然相关,影响了消除温度干扰的效果。因此在进行温度校正之前,首先对原始光谱进行位置差分处理,经验证位置差分方法能够消除仪器系统漂移带来的共模干扰,获得的吸光度光谱中温度响应部分和浓度响应部分彼此正交。使用蒙特卡洛模拟人体三层皮肤模型获得血糖光谱数据,模拟样品参数均根据实际人体实验中的参数水平设置。对受温度干扰的光谱进行位置差分处理后使用EPO进行温度校正,然后利用校正后的光谱数据建立偏最小二乘回归(PLSR)模型。与校正前光谱建模结果比较,校正后的模型均方根误差(RMSEC和RMSECV)明显降低,相关系数得到一定的提高,同时主成分数减少,验证了该温度校正方法的有效性。

基于有序图像序列与可控外部参数的远心镜头标定方法

以远心镜头放大率、远心度及镜头畸变作为标定参数,提出一种新型远心镜头标定方法.该方法通过控制旋转和平移2个外部参数矩阵,利用已知的外部参数对内部参数进行标定,而不再同时标定外部参数.通过一维高精度移动平台精确控制标定板到镜头的物距,获得一系列有序图像,从而获得可控的高精度外部参数.实验表明:该方法可解决目前远心镜头难以标定或标定参数不全、精确度差等问题,且标定模型简单、快捷,具有较高的实用性.

超大视场长波红外立体视觉外部参数标定及内外参数评价

在红外光谱中,大气对不同波长辐射透过率不同,透过率较高的波段范围称为大气窗口。为在大视场角范围内探测目标在长波红外光谱的辐射,弥补传统可见光相机在复杂环境下不能探测目标的缺陷,超大视场长波红外相机应运而生。相比于传统可见光相机,超大视场长波红外相机覆盖视场大,能够用于夜间、烟雾等复杂环境,具有一定穿透效果。双目超大视场长波红外立体视觉系统可用于车辆夜间辅助驾驶,军用无人化作战平台全天候信息侦察等领域。作为实现立体视觉的第一步,标定的准确性严重影响立体视觉中物体三维重建精度,因此提高标定准确性是立体视觉研究中的关键问题。标定目的是求出立体视觉成像的内部参数和外部参数,内部参数描述相机镜头成像的物像关系,外部参数表示两个相机之间的相对位置关系。但超大视场长波红外相机成像畸变严重、分辨率低、图像对比度低,对立体视觉标定造成极大困难。为准确标定超大视场长波红外立体视觉外部参数,在Scaramuzza通用相机模型基础上提出了一种基于最小二乘法的外部参数标定方法;为评价内外参数标定结果准确性,以常用单目角点重投影误差评价内部参数为基础,引入外部参数,提出一种双目角点重投影误差评价方法。为验证方法有效性和准确性,使用主动红外辐射标定板生成角点,分别采用视场角(FOV)为180°和210°的两组双目超大视场长波红外相机,在不同位置上进行标定实验。实验结果显示,常用的Bouguet方法双目平均重投影误差(BMRE)在0.782~0.943 pixels,而基于最小二乘法方法BMRE处于0.620~0.754 pixels,实验数据表明该方法有效降低了双目角点重投影误差,提高了外部参数标定准确性。此外,评价方法操作简便、客观准确,避免在评价过程中对物点三维重建从而引入额外误差,并且不需要高精度三维坐标测量设备。

基于环形镜面的相机外部参数自动标定方法

针对相机外部参数标定中参照物不在相机视野范围内的情况,提出了一种基于环形镜面的相机外部参数自动标定方法.使用半径已知的环形镜面作为反射中介,相机通过镜面反射获得参照物的图像;椭圆检测获得镜面内外圆在相平面中的方程,使用外圆方程计算出镜面在相机坐标系中的位置,然后使用内圆进行位置参数优化;在已知相机内部参数的情况下,通过解决Pn P(perspective-n-point)问题获得相机的虚像和参照物之间的旋转平移矩阵;根据平面镜成像原理,最终计算出相机与参照物之间的实际外部参数;最后通过仿真和实际实验,证明该方法简单易用,可自动完成相机外部参数的标定,并且具有较高的标定精度.

大型民用核动力船舶外部环境参数设计标准研究

参照已有的核动力船舶规范和标准,从船舶冲击设计值,摇摆和倾斜,空气温度和湿度,海水温度和含盐量等方面进行分析和研究,对民用核动力船舶的外部环境参数标准提出建议。

双惯量弹性伺服系统外部机械参数辨识综述

伺服系统作为机电一体化系统中关键执行部件,其控制器刚度设置需要随负载惯量、轴系刚度等外部机械参数改变而作相应整定,因此外部机械参数辨识具有重要意义。单惯量刚性系统以转动惯量为主的参数辨识方法已经在近20年大量涌现,成熟度较高。但实际系统的传动机构多为弹性部件,会引发系统的机械谐振,进而导致系统性能恶化,因此双惯量弹性系统的参数辨识实际意义更为重大,并逐渐成为热点研究方向。双惯量弹性系统的参数辨识可分为等效单惯量辨识法、参数法和非参数法3种方法。该文分析双惯量弹性系统每种辨识方法的基本思想,对比各自优缺点,剖析辨识算法在各工业领域中的应用,总结现有研究成果及有待解决的问题,并展望未来的研究方向。

深锥浓密机底流浓度预测与外部结构参数优化

针对困扰支持向量机(SVM)模型参数选择问题,结合遗传算法(GA),建立了深锥浓密机底流放砂浓度的GA-SVM预测模型,研究了不同结构参数状态下底流浓度的变化规律,进行了深锥浓密机的外部结构参数优化选择。以司家营铁矿为例,在最优底流放砂浓度为72%的条件下,经外部结构参数优化后的深锥浓密机锥高10m、锥角为30°,系统稳定可靠、底流连续均匀,动力荷载较同类矿山降低约15%,压耙停机故障降低80%。

光谱技术结合水分校正与样本增广的棉田土壤盐分精准反演

棉田土壤盐分的精准反演对于棉花的种植管理具有重要意义。水分和盐分作为主要环境因素,共同影响棉田土壤的波谱特征,两者之间的耦合关系直接影响土壤盐分的检测分析。为了提高基于光谱技术构建的模型对棉田土壤盐分信息解析的准确性与可靠性,该研究联用可见/短波近红外(400~1 000 nm)和长波近红外(960~1 693 nm)技术,采集不同含水率与含盐量的新疆地区土壤样本的光谱;结合外部参数正交法(external parameter orthogonalization,EPO),校正不同标样集与不同波段光谱中的土壤含水率干扰信息;引入基于不同卷积步幅的深度卷积对抗网络(deep convolutional generative adversarial networks,DCGAN),进行样本增广与质量评估;参考三层残差神经网络设计一维卷积神经网络RNet,最终构建基于EPO-DCGAN-RNet的优化模型,用于棉田土壤盐分的反演。结果表明,与传统机器学习方法和基于VGG或EfficientNet结构一维卷积神经网络相比,该研究提出的EPO-DCGAN-RNet方法能够有效地滤除水分对盐分反演的影响、提高模型对特征波段的挖掘能力、降低深度学习算法对样本量的依赖性,并能得到更优的模型预测性能。EPO-DCGAN-RNet的建模集R^(2)和均方根误差分别为0.942、115.420μS/cm,验证集R^(2)和均方根误差分别为0.910和136.472μS/cm。研究结果可为新疆棉田土壤盐分快速精准检测提供理论指导和技术支持,有助于促进盐碱地区棉花种植的水肥科学管理。

成像激光雷达与摄像机外部位置关系的标定

为了确定成像激光雷达与摄像机两种不同传感器的相互位置参数,建立两者的一一映射关系,在现有激光雷达与摄像机外部参数标定方法的基础上,通过引入奇异值分解技术,对现有标定算法进行了改进。首先,介绍了改进标定算法的基本原理,采用奇异值分解方法求解超定方程组,得到成像激光雷达坐标系与摄像机坐标系之间的投影变换矩阵。为了降低噪声影响,使用非线性优化算法优化初值。然后,利用自制的立体标定靶进行了标定实验,并使用已标定出的结果对成像激光雷达图像和摄像机图像进行了融合实验来验证提出的标定算法。实验结果表明,该算法平均标定精度达到13.33μm,标准差为7.49μm,比原始算法提高了1倍,基本满足图像融合对标定精度的一般要求。