基于特征圆单目视觉的飞机舵面角位移标定技术

提出了一种基于特征圆单目视觉的非接触式飞机舵面角位移标定技术。用一台数码摄像机对固定在飞机舵面上的特征圆进行拍照,经数字图像处理后确定五个特征点的坐标,利用针孔成像和射影变换原理建立物像空间坐标解算模型,计算出特征圆的法线相对方向和圆心的相对位置,舵面角位移由该圆的法线方向确定。仿真结果表明,该方法具有标定过程简单、实时、快速和准确的特点,标定精度可达到0.1°。该技术也可用于航天器上实时测量交会对接时的相对位姿参数。

基于轨迹特征圆的平面四杆机构标准化处理方法

通过对标准安装位置的平面四杆机构连杆轨迹曲线数学模型进行分析,轨迹曲线上的点旋转对应的输入角,旋转后的轨迹点位于一个圆上,定义为轨迹特征圆。基于这一发现,提出了一种对一般安装位置的机构标准化处理方法,将目标轨迹进行采样并作预处理,建立轨迹特征圆接近误差函数,作为目标函数进行粒子群算法优化,确定目标机构的安装位置。最后给出算例说明该方法的有效性。

基于特征圆靶的单目视觉位姿测量算法研究

为提高基于工业机器人近距离下空间平面位姿的求解精度,分析了由透视畸变引起的圆投影误差的变化规律,以物距与特征圆半径的比值作为衡量圆透视畸变误差的参数依据,提供了不同物距下的精度参考。推导了基于空间圆投影图像的三点相对位姿求解算法。定量的误差分析和实验验证表明,物距与特征圆半径比值在18以内像素精度在0.1~1像素时,算法精度平均可以达到0.1°,优于文中其他两种算法。

一种基于圆特征的单目视觉位姿测量算法的改进

文章改进了针对圆特征的单目视觉测量算法,加入激光测距仪信息,解决了2组解的判定问题;当空间圆半径未知时,基于一幅图像就可以测量出圆的全部位姿信息,与原算法需要控制相机运动,拍摄2幅图像计算相比,更加方便和快捷;建立了具体的计算模型,进行了数值仿真,仿真实验结果表明,改进算法是有效的,可以用于机器人定位、空间交会对接和捕获等方面。

基于圆特征和异面点特征的位姿测量

通过增加常见的点特征为位姿测量提供空间几何约束,分析利用圆形目标和与之异面的特征点进行单目视觉定位时位姿解个数的情况.以光心和特征点位于圆平面两侧为前提条件,运用几何方法证明了特征点与光心和圆平面的相对位置决定了位姿解的个数,并求出唯一位姿解和两组位姿解时光心、圆平面和特征点的位置关系,提出了基于圆特征和异面点特征的位姿求解算法,实现了6维位姿量测量,仿真实验和实物实验结果验证了算法的有效性和准确性.

高分辨率遥感影像圆特征提取算法研究

高分辨率遥感影像的圆特征提取广泛应用于摄影测量中,其精度高低对相机标定和特殊目标监测有着重大的影响。在实际应用中,圆特征提取的精度高低主要取决于所使用的圆特征提取算法。本文研究总结了重心法、中心收缩法和基于边缘跟踪的最小二乘圆拟合算法等常用的圆特征提取算法的原理和实现步骤,并根据实验数据的比较分析,给出了这3种常用圆特征提取算法各自的优缺点和适用情况。最后,提出并实现了一种基于边缘二次跟踪的双圆检测算法,解决了由成像目标缺损引起的提取圆心位置偏差的问题。

基于双目视觉的带圆特征工件空间定位研究

针对空间中带圆形特征工件定位问题进行研究,对图像进行椭圆拟合并根据双目视觉系统三维重构结果,基于几何关系对圆特征工件进行空间定位,获得工件的空间位置。首先建立虚拟椭圆投影模型,获得投影椭圆和虚拟椭圆的对应关系。然后建立虚拟椭圆锥面,使用旋转平面在椭圆锥面中截得曲线,计算圆面的姿态。最后根据三维重构结果,解决圆面定位的二义性问题,获得空间圆面准确的位姿。实验结果表明,该方法能够实现对带圆特征工件的准确空间定位。

信号时频特性的特征频率圆分析方法

针对大多数信号时频分析方法中存在的相位分析弱点,提出了信号的特征频率圆分析方法,该方法围绕特征频率圆的基本概念,将时域信号投影到不同的特征频率圆上,根据信号在各特征频率圆上的不同投影特征,获得准确的信号时频描述和相位信息。最后,文章对该时频分析方法的特点进行了仿真分析和总结,提出了下一步的工作思路。

锥套定位的高精度点圆特征提取算法

光学标记辅助加油锥套识别定位系统中,快速高精度提取光学标记质心坐标是锥套定位的重要基础。实际应用场景下,工作距离越远,光学标记点特征的成像越弱;且复杂的背景干扰使得质心提取的准确性大大降低。通过分析光学标记点、圆特征的成像特性,结合锥套结构特点,对光学标记圆特征进行提取,精确分割锥套有效特征区域以代替全局搜索,剔除大量背景干扰;进而提出了一种由类FAST阈值粗定位法与二维高斯残差重心拟合法相结合的二级高效点特征质心提取算法,通过设置亮度阈值快速识别光斑特征并获取粗略位置,在此基础上精确框选光斑像素分布邻域,拟合计算提取高精度亚像素质心坐标。实验表明,本文算法满足实时提取要求,与其他经典算法相比,本文算法在保持较高精度的同时,稳定性也能达到较高水平。

基于机器视觉的三维运动圆特征提取

在智能制造过程中,机器视觉的应用越来越多,其中特征提取是机器视觉的重要组成部分。为实现物体在三维运动中的圆特征提取,本文设计了针对一般情况下的特征提取以及优化算法,利用自润滑关节轴承的三维运动实验来分析论证,结果令人满意。特征提取结果为三维运动估计提供支持。

多相机非共视场的非合作圆特征位姿测量方法

以大型光学模块转运时基于视觉的位姿测量为背景,利用目标底部同一平面的两个圆特征,针对大目标近距离对接时的环境限制,提出一种基于距离和角度约束的多相机非共视场位姿检测方法。对接时球头与锥孔正确对接,将两个相机分别固定于球头机构的内部后采集锥孔边缘的圆特征,利用非共视场成像的多相机标定获取两相机位置关系,融合多个相机的位姿信息,利用两圆共面和两相机位置关系约束剔除空间圆位姿解算时的虚假解。实验验证了该方法的精度,在1140mm的工作距离时,圆边缘特征的姿态角误差小于0.5°,圆心的计算误差小于1.0mm,实验结果表明该方法可准确计算位姿,结果可靠有效,在大目标近距离位姿测量时具有明显实用性。

面向遮挡锥套的定位特征提取方法

在自主空中加油中,锥套加油口的圆形结构常被用于辅助目标定位,然而复杂的背景干扰与插头遮挡使得圆特征提取准确性大大降低。针对背景干扰问题,设计自适应均值滤波器获取加油口质心信息,从而在更小的范围内利用图像学操作得到精确的边缘点;针对插头遮挡问题,提出基于凸包检测的离群点排除算法,增强了特征提取的抗干扰性能。在此基础上,提出基于几何距离的迭代重加权最小二乘来优化椭圆目标,进一步提高了定位圆特征的提取精度。在仿真平台上着重分析了迭代重加权最小二乘算法中K值对拟合精度与效率的影响,同时对拟合算法的精度和抗遮挡性能进行了测试,算法在无遮挡时平均误差小于0.5%,在遮挡率为50%时平均误差小于2%。最后对实际锥套进行特征提取实验,与其他经典算法相比,精度上提高了49.3%,提取误差均值为0.79%,平均处理耗时为13.9 ms,且在锥套被遮挡的特殊情况下,提取误差控制在2%以内。实验结果表明,锥套的定位特征提取方法满足自主空中加油图像处理的准确性、快速性、鲁棒性要求,能够帮助提高自主空中加油对接成功率,减少事故发生的概率。

数字图像中基于多尺度几何分析的圆检测算法

特征检测是图像处理和模式识别中非常重要的问题,其检测效果直接影响模式识别和分类。基于多尺度几何分析(MGA)的思想,提出了一种圆检测方法?圆特征域上奇异点算法。该算法首先将圆特征曲线变换到圆特征域上,然后在圆特征域上进行小波分析以找出奇异点,奇异点坐标即为待检圆的坐标。该方法克服了Hough变换对灰度图像圆检测需要考虑灰度阈值或梯度的限制,可直接对二值图像或灰度图像进行检测。最后分析、比较了该算法与Hough算法的不同。

快速Arclet变换及其在工业CT图像圆测量中的应用

为了准确描述工业CT图像中的圆形结构,提出一种基于多尺度几何分析工具Arclet的圆测量算法。首先,通过分析单尺度Arclet基函数间的空间关系,设计了单尺度快速Arclet数字变换算法;基于该Arclet数字变换,提取出单尺度上的候选圆特征。然后,考虑Arclet相邻尺度基函数间的空间关系并结合多尺度四叉树结构,按照从根到叶的方向,依次对相邻尺度间的候选圆特征进行取舍。最后,融合各尺度剩余的候选圆特征,得到提取结果,并根据提取结果计算出半径等圆参数。基于实际工业CT图像进行了圆测量试验,结果表明,最大半径绝对误差的绝对值<0.1mm,最大半径相对误差的绝对值<0.5%;即使对原工业CT图像引入不同强度的高斯噪声,测量结果依然满足要求。本文提出的工业CT图像圆测量算法对噪声干扰具有很好的抑制能力,能满足准确描述工业CT图像中圆形结构的要求。

基于相似样本特征提取的装备性能退化研究

为了实时监控装备的性能变化规律,对可能出现的突发情况进行预测,本文首先考虑工程中装备在线监控预警系统中历史样本数据来源广泛、数据形式不规范问题,基于B样条插值算法对历史数据进行了规整。其次,针对性能退化研究中存在的随机性误差、性能指标变化不规律问题,基于自组织映射和堆栈自编码器对相似样本集的退化特征进行提取与重构,提出了基于最小特征圆的指标构造方法,再采用双指数模型对装备的性能退化规律和寿命进行预测。最后,使用仿真数据对模型的正确性进行验证。结果表明,本模型和方法可以有效预测装备的性能退化规律,并能体现装备遭受冲击时性能的退化与恢复规律。

直升机桨叶共锥度测量中圆形标记点高精度定位方法

针对直升机桨叶共锥度测量中背景复杂、圆形标记点较小,易出现定位不准的问题,提出一种新的圆形标记点定位方法。首先,利用OTSU图像分割方法计算阈值;然后,以OTSU阈值为边界阈值,对图像进行多重分割;利用圆度特征和质心变化规律,对每一次分割后的连通域轮廓进行干扰排除,实现圆形标记点的粗定位;最后,采用最小二乘拟合法完成标记点的精确定位。通过圆形标记点定位实验,表明该方法在复杂场景下对较小的圆形标记点具有较高的定位精度,可用于提高大场景复杂环境下直升机桨叶共锥度测量精度。

基于扩展卡尔曼滤波的5-Dof圆位姿估计算法

现有圆位姿估计方法对输入帧进行独立处理,忽略了有价值的目标动态信息,圆位姿估计精度有提升空间,提出一种基于EKF的高精度5-Dof圆位姿估计方法,圆位姿由5自由度向量ξ=(X,Y,Z,α,β)^(T)表示。该方法引入贝叶斯框架捕获视频连续帧的时间信息,优化圆位姿估计系统。首先,为了与2D椭圆轮廓交互,算法构造出5自由度向量ξ表示的空间圆投影轮廓5-Dof模型,进而设计非线性测量函数。其次,将该测量函数与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法相结合,用于圆位姿优化。此外,使用简单的线性卡尔曼滤波算法(KF)对圆位姿估计值进行修正。实验表明,针对含有不同方差噪声的图像序列,算法利用图像序列的时间相关性,有效提高圆位姿估计精度。

从边音到圆唇——Z变韵形成的一种可能途径

本文结合湖北西北部方言中"子"尾的读音,探讨汉语官话方言Z变韵圆唇特征形成的一种可能途径。"子"尾元音弱化并脱落,声母成为自成音节的边音,并进一步演变为圆唇元音,与前行音节结合,最终导致Z变韵圆唇特征的形成。文章从分布条件和普遍音理两个角度论证了这个观点。从分布条件来说,边音"子"尾的两种分布条件和Z变韵圆唇特征的两种分布条件基本一致,说明Z变韵的圆唇特征有可能是从边音"子"尾而来。从普遍音理来说,音节末边音和圆唇元音都使用了主动发音器官唇和舌体,并具有基本一致的共振峰结构,这说明从边音"子"尾到圆唇元音的演变是可能的。

非预定时标设计要求的球面四杆机构刚体导引综合方法研究

通过对标准安装位置的球面四杆刚体导引机构输出的刚体标线进行处理,发现所得的位姿曲线均为圆弧;通过分析位姿特征曲线的形成机制,揭示了位姿特征圆上相邻特征点对应圆心角与机构连杆转角的内在联系,给出了标准安装位置的球面四杆机构设计要求时标补充方法。在此基础上,将该方法推广到一般安装位置球面四杆刚体导引机构中。通过对2维机构安装角度参数和2维机构相对输入角进行优化,实现了一般安装位置的球面四杆刚体导引机构时标的补充,从而借助数值图谱法实现了非预定时标设计要求球面四杆机构刚体导引综合问题的求解。最后,通过算例证明了该时标补充方法的可行性和有效性。

图像自动配准初始参数确定

为了实现图像自动配准,需要确定初始变换参数,为此提出了图像特征线和图像特征圆的概念。以仿射变换作为图像配准变换模型,由Harris角点检测法确定图像特征点,由图像特征点求取图像特征线和图像特征圆,根据该特征线和特征圆详细推导了图像自动配准初始参数的确定算法。根据以上算法实现了图像自动配准,证明了该算法的有效性。