基于物体自主识别的视觉式球形移动机器人系统研究

为了解决传统球形机器人应用场景少、实用性差和成本偏高的缺点,设计了视觉式物体自主识别球形移动机器人系统。该机器人的硬件结构主要包括了主控制器STM32F103模块、图像采集传感器模块、动力驱动模块和角度采集陀螺仪模块等。为了机器人移动过程能够完成自平衡状态,完成了PID控制算法设计。软件方面,完成了机器人总体功能流程设计和自平衡控制流程设计。经过系统软硬件测试可知,机器人无干扰自主平衡平均最大偏角约为3.96°,自平衡平均时间约为4.02s,受扰处理后的自平均最大偏角约为2.88°,自平衡时间在3s以内。

视觉式秘密分享的改进及在Internet中的应用

对视觉式秘密分享 (Visual Secret Sharing Scheme,VSSS)在网络上的应用方法进行探讨与改进 .在 VSSS中 ,以一张图像作为母图 ,母图每次被使用过之后 ,就用公钥进行更新 ,然后利用虚拟随机数产生器与原公钥产生新的公钥 ,这样母图每次被更新后就变成一张与以前完全不同的图像 ,从而 ,使公钥不容易被破解 .该方法用于远程认证 。

基于视觉式导向系统的顶管施工技术的阐述

目前来说，采用的顶管施工技术已经相对成熟，形成了不同的施工工艺，在具体应用时要结合工艺的原理，充分发挥顶管顶进技术优势，缩小工程施工空间，实现对造价的高效控制，跟随顶管施工技术伴生的导向测量施工技术多数采取了人工观测的方式，这需要做好顶管顶进作业全过程的测量把控，才可以避免人为误差导致顶管偏差的情况出现。于是形成了相应的施工新技术即视觉式导向系统的顶管施工技术。

基于嵌入式视觉的移动式自重构微小型机器人

为了提高微小型移动机器人作业能力,提出了一种新型移动式自重构机器人。机器人包含若干可独立执行任务的移动子机器人,单元子机器人由若干模块化组件(中央处理模块、通信模块、驱动模块、弯举模块、超声模块、视觉模块等)构成,并可通过展开结构进行简单变形以增强自身机动性能与越障能力。多个子机器人可以在微型CMOS相机及其它传感器协作下自主对接为整体机器人,并可自重构为蛇形、环形等构形完成越障。在任务完成后,各子机器人可以彼此脱离,形成分布式机器人系统。为实现机器人微小型化,在模块化设计过程中大量采用了紧凑机械结构,设计了基于微型CMOS数字相机的嵌入式图像处理模块用于视觉自重构,以及基于ARM、FPGA的嵌入式中央控制器进行低能耗高效率的全局控制。单元机器人通过了完整的功能测试,在两个单元机器人中心线夹角为30°的情况下,完成对接耗时为15s,满足机器人自重构要求。

基于嵌入式机器视觉的水稻秧盘育秧图像无线传输系统

杂交稻机械化秧盘精密播种育秧过程中需要人工实时监测,以保证秧盘播种性能,为解决传统人工长时间户外、低效的监测方式,设计了基于嵌入式机器视觉的水稻秧盘育秧图像无线传输系统。系统由嵌入式开发平台、无线Wi Fi网关、高清网络摄像头、红外传感模块、远程服务器等组成。嵌入式开发平台采用Tiny4412开发板,并在其上移植Linux系统、摄像头驱动、GPIO口驱动;采用Qt开发工具,完成图像采集、实时显示,并设计出友好的人机交互界面;利用Jpeglib静态库对图像进行数据压缩;利用无线Wi Fi局域网、嵌入式系统和远程服务器按照规定的协议通过Socket通信进行数据传输。远程服务器基于Netty框架对采集到的图像数据进行校验、实时显示和保存。试验结果表明,不同分辨率图像的无线传输速率均满足育秧流水线实时作业要求,JPEG格式的图像经过数据压缩,其传输速率大大提高;嵌入式采集终端能够稳定采集播种秧盘图像,并成功地上传到服务器,网络平均丢包率为0.23%,误码率为0.23%。

基于嵌入式Linux的视觉伺服系统设计

文中通过分析目前视觉伺服系统的实现方式,建立了一个基于嵌入式Linux的视觉伺服系统,用于室内相对简单背景下的运动目标识别与跟踪。文中首先完成了开源视觉库OpenCV到嵌入式Linux的移植,搭建了硬件平台、软件平台及交叉编译环境。基于OpenCV完成图像处理,采用图像的区域特征-不变矩作为特征信息,实现运动目标的形状识别。通过判断目标轮廓在图像中的像素偏移量,计算出机械臂末端的空间坐标值,调节机械臂各关节角度,通过不断逼近的方式,实现对运动目标的跟踪。实验证明,文中设计的视觉伺服系统能够实现设定的目标。

基于嵌入式机器视觉的测控系统设计

针对传统基于PC的机器视觉系统因其结构没有模块化,可移植性差,与工业现场设备通信比较困难等缺点,设计了基于嵌入式机器视觉的测控系统,该系统以DM642芯片为视觉图像处理单元,其控制单元为GTS-400系列运动控制器,硬件电路为基于RS232通信的DSP与运动控制器组成,并通过编程完成目标的识别、通讯、控制等功能;从实验结果中可以看出,该系统的图像处理单元成功检测到目标后,图像处理单元输出的信号能够被运动控制器快速捕捉并控制伺服电机实现点位运动;该测控系统的设计对嵌入式机器视觉应用于运动控制系统具有现实意义。

具有单目嵌入式视觉的仿人机器人分层控制系统设计

针对仿人机器人的特点,设计了一个具有单目视觉的仿人机器人分层控制系统.通过研究机器人跑步运动的基本原理,在机器人跑步运动中引入手臂摆动姿态,通过最优化跑步过程的总体能效进行步态规划.最后根据FIRA比赛规则,决策系统通过视觉反馈和姿态反馈信息,调用底层动作库,进行短跑运动规划.实验结果表明,该仿人机器人的控制方式效果良好,适合参加竞技类比赛.

基于嵌入式机器视觉的路基沉降监测系统研究

对路基沉降实施有效的监测,是其基本需求和安全运营的重要保证。通常采用陶瓷微压传感器或硅微压传感测量沉降管中水面压力差的微小变化来实现对路基沉降的监测。文章提出一种基于激光和嵌入式计算机视觉的方法,通过测量激光光斑中心的偏移来实现路基沉降监测,该方法具有简单、低成本和易于敷设等优点。

香烟小包装嵌入式视觉在线检测系统

针对烟草企业对小包烟包装质量精密检测的需要,提出基于嵌入式视觉在线检测的关键技术。本系统以TI公司的数字多媒体处理器TMS320DM642为核心,设计实现小包烟包装质量精密在线检测的软、硬件平台。通过DM642对视频图像进行采集并结合相应的智能图像处理与模式识别算法,使系统不仅适应在线快速包装质量检测,而且能准确的判断缺陷类型。实验证明,嵌入式视觉系统的扩展和适用性强,应用前景广泛。

CT扫描中的汇聚式双目立体视觉系统参数研究

CT扫描过程中人体的微小运动会造成运动伪影,降低了CT图像的分辨率,影响临床医学诊断。本文搭建了一个基于汇聚式的双目立体视觉系统用于记录CT扫描过程中的人体运动,以便在后续工作中消除运动伪影。因此,系统记录的三维坐标的精度将直接影响后续的算法修正工作。本文对于此立体视觉系统进行了参数测试实验,对于定标模板设计、定标参数选择、摄像机摆放以及世界坐标系的选取进行了详细的讨论与研究。实验结果表明:经过参数优化的系统空间分辨率达到了0.05 mm,满足了实际应用需求。

嵌入式机器视觉系统中ARM与DSP的数据通信方法

为了在嵌入式机器视觉系统中实现ARM处理器S3C2440与DSP处理器TMS320C5402之间的实时数据通信,设计出一种基于主机接口HPI的数据通信方法。阐述了嵌入式机器视觉系统的总体方案,设计了协处理器DSP的HPI接口与ARM主机之间连接的硬件电路,详细描述并分析了HPI的工作原理和各寄存器的作用,给出基于Linux操作系统的驱动程序。实际应用表明,该方法完全能够实现ARM主机实时地读/写DSP处理器内各存储单元的数据,速度可达10 MB/s,满足了嵌入式机器视觉系统的实时性要求。

嵌入式机器视觉中的智能相机技术

智能相机将图像的采集、处理与通信功能高度集成,提供了有效的嵌入式机器视觉解决方案。在嵌入式机器视觉应用中,视频处理需求不断增加,同时还必须满足嵌入条件的挑战。智能ASIP算法和执行硬件是智能相机技术的核心,文中分析探讨了智能相机的系统结构设计、智能算法开发等关键技术,并对其发展趋势进行了展望。

“背对式”双目视觉系统定标方法研究

在基于机器视觉的轨距检测系统中,应用"背对式"双目视觉系统实现非接触轨距测量。针对多像机间无公共视场,提出了"背对式"双目视觉系统定标方法。在标定靶建立棋盘格转换矩阵,结合摄像机坐标系转换矩阵,得到"背对式"双目系统中摄像机之间的相对位置关系。用标定结果进行轨距测量,测量示值误差小于0.2mm,证明了标定方法的正确性。

冰箱能效标识检测与识别PC式视觉系统开发

针对混产模式下,冰箱能效标识靠人工检测引起漏检、错检、自动化程度低等问题,利用VB.NET和VisionPro,开发了能效标识检测与识别PC式视觉系统。其利用机器视觉,自动跟踪、识别能效标识,可完全代替人工完成能效标识检测和识别,满足生产实际的需要。

基于嵌入式视觉的无人机目标定位系统

基于传统算法的无人机目标定位系统精确度较低且容易受到光照条件干扰,针对该问题提出了一种基于嵌入式视觉的无人机目标定位系统。使用深度可分离卷积替换YOLOv2原始模型中的Darknet-19骨干网络,大幅减小模型体积;引入RepVGG模块提取复杂特征,以提升检测精度。将模型部署到嵌入式端并进行了性能测试,结果表明改进YOLOv2算法的网络模型检测精度达到了96.7%,检测速度达到25 fps,解决了传统算法难以处理光照变化的问题并且有明显的性能提升。设计完成了上机试验,试验结果验证了无人机目标定位系统的有效性和可靠性。

嵌入式视觉系统的以太网通信拥塞控制改进

针对嵌入式机器视觉系统局域以太网中,在大量图像数据传输过程中出现拥塞时,存在发送效率低和RTO滞后RTT导致伪重传问题,为此提出一种基于改进型LwIP的嵌入式视觉系统以太网防拥塞方法。Cortex-A8、μC/OS-III和LwIP嵌入式机器视觉系统以太网通信平台,确保网络任务的实时响应;引入New Reno算法改进LwIP中TCP数据包的拥塞控制机制,克服了一个发送窗口多个数据包丢失引起多次快速恢复或慢启动对发送效率的影响;引入归一化最小均方误差算法改善在RTT变化较大时RTO估值不精确的情况,减少TCP数据传输中的伪重传。实验结果表明,该方法能够更加有效地处理数据包丢失问题,有效减少了数据伪重传,并且数据吞入量提高了约12.3%。

自主移动焊接机器人嵌入式视觉跟踪控制系统

为解决大型工件现场焊接空间受限和焊缝跟踪精度受干扰的问题,提出并设计了一种自主移动焊接机器人嵌入式视觉跟踪控制系统。系统紧凑、体积小,适应现场焊接作业。提出基于核相关滤波的焊缝跟踪算法,以解决焊接时的弧光干扰问题,实现实时、精确、可靠的焊缝跟踪。该算法通过生成大量的正负样本进行分类器训练,并映射到高斯核函数空间进行计算,来提高跟踪精度和可靠性;通过构建样本的循环矩阵和傅里叶变换来减少计算量,提高跟踪实时性。在ARM嵌入式系统中实施该自动跟踪算法,完成了对移动机器人的爬行和横摆控制,并实现了焊接过程的实时纠偏。通过对大型管道V型焊缝进行焊接实验表明,帧率达到10 fps,焊缝轨迹跟踪准确,焊接表面平顺。

基于DSPF28335和OV7620的实时嵌入式机器视觉装置

为了解决机器视觉中实时性差和成本高的问题,设计了以DSP28335芯片为核心,OV7620 CMOS彩色图像传感器的实时嵌入式机器视觉装置。该装置应用于检测液位,设计中以彩色图像数据作为研究对象,通过颜色识别进行定位;利用DSP28335的浮点运算单元进行处理及其支持高达1 Mb/s的数据速率CAN模块进行输出定位结果。测试表明该装置具有实时性强、精度高、体积小、成本低、设计灵活。

便携式车轮定位参数视觉检测系统研究

将双目视觉测量技术应用到汽车四轮定位中,采用两个摄像机的立体视觉方法,采集目标板图像并提取目标板上特征点,并根据几何模型计算特征点的空间位置,求得目标板的空间位姿,通过分析车轮运动模型建立车轮参数模型,进而得到需要的角度;完成了亚像素级角点提取并正确匹配,标定了两个摄像机的内外参数与视觉系统参数,得到了目标板的空间位姿,通过实验的方法,验证了方案的可行性,分析了误差来源,同时初步搭建了WINCE嵌入式实验平台进行嵌入式算法研究。