激光跟踪干涉系统基点的直线约束标定方法

激光跟踪干涉系统的测量精度是工业机器人标定精度的主要影响因素,其基点标定精度决定了激光跟踪干涉系统的测量精度。为了确定基点与激光跟踪干涉系统的准确距离,提出了一种激光跟踪干涉系统基点的直线约束标定方法。建立了基于直线约束的数学标定模型,使各标定约束点分布在同一直线上,可直接应用干涉测量方法获取约束点的精确坐标,使用最小二乘法进行数值解析确定基点距离,该方法具有原理简单、误差源少、测量精度高的特性。针对影响标定精度的各项参数进行了数值仿真分析,优化标定参数,减小标定误差;最终搭建了实验装置评估该标定方法的性能,实验结果表明,激光跟踪干涉系统的基点距离平均值为290.0764 mm,标准差为4.4μm,满足对工业机器人标定的精度需求;为验证该方法的准确性,对API radian激光跟踪仪的基点距离进行比对测试,与其标称值相差3μm。

附有直线约束条件的卡尔曼滤波周跳探测方法

针对卡尔曼滤波用于动态周跳探测精度不高问题,本文通过将直线轨迹约束条件加入标准卡尔曼滤波方程中,从而对卡尔曼滤波方程中的预报值进行修正,来提高动态周跳探测精度。实验结果表明,加入约束后的卡尔曼滤波对于动态周跳的探测精度有相应的提高;约束卡尔曼滤波弥补了标准卡尔曼滤波不能探测连续周跳的缺陷,并且加入约束条件后的卡尔曼滤波收敛速度更快,对动态周跳探测效果有明显提高。

基于空间直线约束的焊接机器人手眼标定

视觉传感器与焊接机器人的标定是焊接智能化应用中的重要问题,针对末端夹持线结构光传感器的焊接机器人,提出了一种基于空间直线约束的手眼标定方法.首先任意变换机器人位姿使线结构光传感器投射出的光平面与标定模板相交,然后通过特征点提取算法提取出线结构光与直线的交点,并基于直线约束建立了非线性优化模型,最后结合罚函数法与改进的Powell算法同时求解传感器位置与方向参数.基于上述方法进行了一系列试验,结果表明,该方法通用性强,适合现场标定,有效的提高了标定精度,标定精度在0.2 mm以内.

基于直线约束条件的桥梁裂缝摄影测量方法

针对桥梁裂缝传统测量方法劳动强度大、工作效率低、危险性高等缺点,提出了一种基于直线约束条件的桥梁裂缝摄影测量方法。首先,设计平面标志牌并使用普通数码相机采集桥梁裂缝的单张影像;其次,基于直线约束条件进行相机标定并对原始影像进行畸变纠正;再次,使用圆点定位算子自动检测定位出标志牌上标志点位置,将其作为控制点建立影像平面坐标与物方空间坐标之间的二维线性空间变换关系;最后,使用基于全局优化相关系数的边缘检测算法精确提取桥梁裂缝边缘线,并基于最短距离法实现裂缝宽度的自动量测。实验结果表明,相机标定、拍摄角度与拍摄距离虽然都会影响桥梁裂缝的量测精度,但总体上该方法能够满足桥梁裂缝监测工程的要求,具有较强的经济性、安全性与实用性。

基于直线约束的非量测数码相机标定

提出一种非量测数码相机标定的直接方法。该方法基于直线约束条件,即在正确进行畸变纠正后,物方空间的三维直线投影到像片平面上也应该是一条直线。为了将畸变直线纠正成理想直线,利用畸变模型对其进行畸变纠正,并采用Levenberg-Marquardt算法对非线性方程组进行求解,解出符合条件的最佳畸变参数。实验结果证明该方法具有较强的鲁棒性与实用性。

一种基于平面控制直线约束的非量测相机检校方法

光束法自检校为一种经典的适合于非量测相机的检校算法,但其解算精度易受到大量像点坐标观测值的影响。本文讨论一种基于平面控制直线约束的非量测相机检校方法。该方法利用平面格网控制场中的直线特征对格网像点坐标及畸变参数进行直线几何约束。详细推导了该方法的直线约束方程,对检校实验结果从控制场格网点直线性、构像残差等方面进行分析。经实验验证,相较传统的光束法自检校,该附加直线约束的检校方法可有效提高检校结果精度。

用于微小孔对中的直线约束最小二乘嵌套圆拟合方法

针对具有特征尺寸为0.1~1mm微小孔的金属合金部件二次加工过程中存在的对中问题,提出了一种基于图像处理的嵌套圆拟合方法。通过分析嵌套圆特征,设计显微对中成像系统,提出基于直线约束最小二乘法的非标准嵌套圆拟合方法,并进行实验和误差分析。相比传统最小二乘法,拟合精度相当,但其准确率提高约30%,达到99%以上。实验结果证明此方法可有效提高微小孔对中的准确率和稳定性,并验证了其可行性。

基于直线约束的道路线形设计通用方法

通过对道路平面线形设计导线法的进一步研究 ,提出了可处理任意线元组合的通用计算方法 ,建立了相应的计算模型 ,发展了导线法 ,使导线法与曲线型设计方法进一步结合 ,并应用于道路CAD中的动态平面交互设计 ,增加了交互手段 ,提高了满足实际设计需要的交互灵活性。

直线约束和不同相机间距的立体图像克隆算法

为了满足用户处理3D图像的需求,本文提出一种基于直线约束和不同相机间距的立体图像克隆算法,将源立体图像的指定区域通过迭代调整的方式精确克隆到目标立体图像中.首先采用一种轮廓线确定的方法来调整用户绘制的轮廓,然后提出一种基于相机间距和视差的缩放因子,并利用透视缩放函数、直线约束函数、视差约束函数和位置固定函数来调整源立体图像指定区域的大小,以保证精确克隆后立体图像视差的一致,且不发生结构失真.实验结果表明,所提算法能够对不同相机拍摄的立体图像进行精确克隆,显示效果更佳.

增加直线约束的网格化2D相机运动估计算法

相机运动估计是视频稳像、视频拼接等技术的关键环节。网格变形模型可以在一定程度上解决传统的单个2D仿射或单应性变换模型难以处理的视差问题。在原CPW(Content Preserving Warping)算法的网格变形模型基础上,添加直线保持约束,并根据特征点的分布和检测出的直线结构特征,自适应地调整特征点约束、相似性约束和直线保持约束的权值。将三类约束均表示为二次项,利用稀疏线性系统求解得到网格化的相机运动路径。根据算法估计的相机运动对图像进行变形可以保持图像中人眼较为敏感的直线结构不被破坏,直观地提升了视觉效果,有效减少了图像变形带来的失真。

一种基于直线特征约束的自检校方法

随着低空无人机倾斜摄影测量的兴起,传统测绘领域也开始使用倾斜摄影测量代替传统的解析法测图。但是相比传统的RTK、全站仪等测图手段,倾斜摄影测量的精度始终有限。尤其是在大部分情况下,无人机由于载荷问题无法挂载专业航摄相机,同时倾斜相机往往没有进行精确标定,因此不得不依赖布设大量的像控点来控制成果精度,大幅增加了作业时间成本。基于此,提出一种基于直线特征约束的自检校方法,通过自动提取直线特征对空三进行约束,达到减少像控点,提升作业效率的目的。

直线特征约束在运动板坯图像边缘跟踪测量中的应用

基于计算机视觉摄像测量方法由于其固有的非接触测量特点,在工业生产过程中应用越来越广泛。本文根据连铸板坯运动图像特征,利用直线相关约束和检测区域空间隔离滤波方法,成功实现连铸板坯长度在线实时跟踪测量。实际应用结果表明,该方法有效地克服了连铸板坯表面氧化铁皮对实际板坯边缘实时检测的严重干扰,提高了视觉测量系统的坚固性和可靠性。

约束于圆弧的路线平面直线段重构算法

提出一种利用一组(x,y)直角坐标点拟合与给定的圆弧相切的直线的算法。该算法遵循总体最小二乘准则来构建约束于圆弧的拟合直线的数学模型,在分析函数单调隔根区间的基础上,利用反拉格朗日插值迭代法计算出函数在定义域内的所有数值根,再经最小二乘准则检验获得数学模型的解,即拟合直线的回归参数。研究结果表明:拟合数学模型简明,基于单调隔根区间的迭代算法稳健,速度快,效果优,可用于重构路线平面的精确几何参数。

约束活塞直线发电系统的温度场分析

为研究直线电机和直线轴承在燃烧室和电机双热源下能否正常工作,建立了约束活塞直线发电(CPLG)系统有限元模型,并通过经验公式和实际工况得到缸体与燃气、冷却水及外界空气的温度边界条件,以及直线发电机热源和电机边界间的传热系数。结果表明,绕组是直线电机的主要热源;在额定工况下,直线电机温度可保持在371.37~383.47 K,直线轴承卡槽处的温度则保持在359.26~371.37 K,均可满足设计要求。

基于空间平行直线束的CCD摄像机内外参数标定

为提高计算机视觉检测中的摄像机标定算法的效率与稳定性,降低对标定设备的要求,提出了一种新的基于主动视觉的摄像机标定算法。在分析了空间平行直线束的中心投影规律的基础上标定摄像机内外参数。与以往方法不同,在标定过程中保持摄像机位置不动,通过控制标定模板沿具有直线边缘的物体作任意量值的平移运动来实现对摄像机内外参数的求解。利用焦线的直线约束对镜头畸变进行修正,有效地提高标定结果的精度。将内外参数标定分为3个独立的阶段分别进行,克服了整体求解过程中未知参数间的相关性影响。该方法原理简单,且不需要知道模板上的任何物理度量。模拟实验和真实图像实验结果表明了该方法的高精度和高稳定性。

约束双圆弧插值

提出一种构造C-型双圆弧和S-型双圆弧的算法,该双圆弧的2个端点为给定的点,在端点处的2个切向量为给定的切向量,且完全位于一条给定直线的一侧.对于C-型双圆弧,分12种情况给出不等式直接判断双圆弧是否满足位于给定直线一侧的约束条件.如果存在多个同时满足插值条件和直线约束条件的双圆弧,则通过求解一个最小值问题选出最优的双圆弧;否则,通过添加一个额外的点构造2段双圆弧.对于S-型双圆弧也给出一些带直线约束的插值结果.

融合运动约束的轮式机器人视觉里程计研究

针对轮式机器人平面运动的特性,将轮式机器人运动降到二维平面处理。由机器人相机的二维运动特征提出帧间特征点匹配等高约束条件,同时对帧间相机运动方程做线性化近似,提出直线约束条件。两个约束条件可用于误匹配特征点对点筛除,为视觉里程计帧间运动估计提供优质匹配点对。最后对筛选后的匹配点对进行降维处理,并与二维ICP算法相结合,用于估计机器人相机运动轨迹。试验表明,所提出的方法可大大提高视觉里程计运算速度。

基于形变分析的高速铁路震后线路修复拟合研究

针对某高速铁路无砟轨道线路遭受地震灾害造成的损毁修复,从全面分析轨道形变特征入手,探究以顺应变形趋势为原则重构灾后线路几何形态,为线路总体修复方案奠定基础,同时研究高速铁路长大直线段拟合的约束条件,以及适合高平顺性轨道线路拟合重构的技术路线与方法。通过对兰新高铁大梁隧道段线路震后形变状态分析,提出基于形变分析的线路重构拟合方案,即论述错断处“S”形曲线衔接段线元参数的优先符合原则和对长大直线拟合引入小折角与边长双重约束的思路,可为类似线路的修复提供有益借鉴;同时,引申出补充当前无砟轨道线路关于长大直线定义方面技术空白的必要性;采取虚拟化转换的平面线形可视化拟合重构技术路线,将通常难以直视的微观变形可视化,可借助其观察了解线路形变细节,通过人工精准判断及主动干预,提高进行平面线形拟合重构的效率与质量。

搭载RGB-D相机轮式机器人误匹配特征点筛除方法

根据搭载RGB-D相机的平面运动轮式机器人运动特点,本文提出一种基于等高约束条件和直线约束条件的误匹配特征点对筛选方法.本文首先在平面运动机器人相机运动约束条件下,建立了匹配特征点对的等高约束条件和直线约束条件,然后利用该条件筛除了暴力匹配法产生的误匹配点对,取得了高质量的帧间匹配点对.最后,本文将误匹配特征点筛除算法与随机抽样一致性算法相结合,估计了机器人相机的运动.实验证明,与原始随机抽样一致性算法相比,本文提出的特征点筛除算法能够有效提高随机抽样一致性算法的效率,并提高其计算精度.

近景数码影像中墙面纹理自动拼接方法的研究

影像拼接是从近景数码影像中生成墙面纹理需要解决的问题。然而由于现有的拼接软件通常不适用于处理几何变形大的近景影像,但通过对从近景数码影像中自动拼接墙面纹理的方法进行的研究发现,在相机的位置离建筑物相对较远,且大致沿一条直线进行拍摄时,当原始影像预先纠正到同一个铅垂面上后,由于各影像之间的大小比例接近于1,因此对于此种情况的拼接而言,就只需要通过选取拼接点来确定相邻影像之间沿X轴和Y轴方向的平移量,即可实现拼接。然而对于比较狭窄的街道(如步行街)来说,则由于摄站与建筑物之间的距离比较小,使影像的倾角增大,导致影像的几何变形增大,所以不适于采用选取拼接点的方法进行拼接。针对此种情况的拼接,提出了一种类似于航带法生成正射影像的条带法,用来进行墙面纹理的自动拼接,并且结合影像间同名水平直线的约束和加密匹配同名点两种方法来对拼接结果进行优化。最后针对地面实拍的序列影像进行了实验。实验结果证明,该方法能够显著消除相邻影像间的几何差异,从而真正实现了影像的无缝拼接。