形心匹配优化下的狭长空间近距离轨迹测量系统

在基于双目视觉的三维轨迹测量中,双目同名点的高精度匹配是提高测量精度的关键。在狭长空间的近距离测量场景下,针对双目拍摄角度不同导致仅用形心法定位匹配的轨迹测量精度不高的问题,研制了一种形心匹配优化下的狭长空间近距离轨迹测量系统。首先,在仅用形心法对目标物体定位匹配的基础上利用极线约束投影进行双目形心的二次定位;其次,提出了一种基于距离和方法权重的灰度互相关方法进行双目形心的亚像素匹配;最后,通过卡尔曼滤波对于目标物体的三维重建运动轨迹进行滤波修正。实验结果表明:该轨迹测量系统通过对多方法组合优化,显著提高了狭长空间近距离条件下的轨迹测量精度,在128 mm的全量程测量范围内对纹理较好目标物体的平均轨迹长度测量误差为13.14μm,测量精度约为0.01%,相比于仅用形心法定位匹配,轨迹长度测量精度提高了94.3%。

圆钢端面中心主辅眼视觉定位方法研究

针对机器人贴标系统对圆钢端面中心X、Y坐标与Z坐标测量精度要求的不同,提出了主辅眼视觉定位方法。设置主相机与辅相机,采用最小二乘法识别圆钢端面并拟合圆,主相机运用三角形内插值法标定求出较为精确的X、Y坐标,主、辅相机组成双目视觉系统运用张正友标定法进行二次标定获得主辅相机的内外参,通过形心匹配求视差值,再利用三角测距原理求出Z坐标。实验结果表明,主辅眼视觉定位方法求取的圆钢端面中心的X、Y坐标精度可达到±1mm以内,Z坐标精度可达到±5mm以内,能够满足圆钢端面机器人自动贴标的位置精度要求。

基于双目立体视觉技术的成熟番茄识别与定位

研究了基于双目立体视觉技术的成熟番茄的识别与定位方法,获取了成熟番茄的位置信息,用于指导温室内成熟番茄的自动化采摘作业。该方法利用成熟番茄与背景之间颜色特征的差异进行图像分割来识别成熟番茄;根据图像分割的结果,用形心匹配方法获取番茄中心的位置;然后根据相邻区域像素点灰度的相关性,利用区域匹配方法计算番茄表面各点的深度信息。使用限制候选区域和两次阈值分割的方法减少计算量,提高了计算精度。实验结果表明,工作距离小于550mm时,番茄深度值的误差约为±15mm。利用该测量方法可以实现成熟番茄位置信息的获取,测量精度较高。

西红柿采摘机器人视觉系统的设计与研究

设计、开发了西红柿采摘机器人的双目立体视觉系统,为机器人自动化采摘作业提供条件。采用VFW方法进行了实时采集系统的设计;基于成熟西红柿与背景之间颜色特征的差异信息进行图像分割来识别成熟西红柿;在摄像头标定和形心匹配的基础上,通过三维立体重建获取了西红柿果实的空间位置信息。实验结果表明:视觉系统的成熟果识别率可达到98%,图像分割识别整个过程消耗平均时间0.21s;当工作距离小于500mm时,除个别奇异点,测试距离误差绝对值可控制在14mm以内,能较好满足实际工作需要。

核窗宽自适应的均值偏移跟踪算法

针对固定窗宽的均值偏移算法对逐渐变大的运动目标跟踪不准确的问题,提出了一种窗宽自适应的均值偏移跟踪算法。先对当前帧进行均值偏移跟踪,再通过后向跟踪使跟踪窗口中心与目标形心匹配,利用巴氏系数最大化对窗宽进行±10%的修正,使跟踪窗口的尺度自适应变化。实验结果表明:该算法提高了跟踪精度,增强了跟踪稳定性,保证了跟踪的实时性。