一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法

近年来,随着工业机器人技术的不断完善,利用相机与激光测距仪结合测量的应用不断增多。为了使两者之间配合的更加便利,两者之间的标定是必不可少的。本文提出了一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法,以双目相机光心为原点,建立相机坐标系。将单点激光测距仪光点打到标定板上,并在标定板上形成光斑,通过灰度重心法提取光斑中心像素点,利用双目相机的内参矩阵及深度数据获取光斑点的三维坐标值。然后利用两个三维坐标点建立公式求取外参参数的粗略解,同时通过相机坐标系下多个光斑点的三维坐标建立约束方程,并利用优化算法对约束方程进行优化,得到精确的外参参数值。该方法做法简单,且对标定器件无特殊要求,通过该方法得到的外参参数精度高,鲁棒性好。实测结果表明,通过该算法得到的外参参数进行重投影后,平均相对误差小于0.30%,能够应用于实际生产过程中。

基于STM32的老人跌倒检测智能家居系统设计

目前,智能家居设备主要以家庭住房为平台,以物联网技术为工具,连接家电、灯光及空气质量检测设备等。我国正处于人口老龄化趋势,老年人群的特点是反应力迟缓、平衡感降低且身体机能老化,因此高龄人群对智能家居有个性化的需求。基于上述目的,该文提出了一种面向高龄人群的智能家居系统方案,该系统分为老人穿戴部分与集成了Kinect体感器的家居系统;阐述了Kinect模块的跌倒姿态检测原理与算法。系统硬件部分使用STM32F4x作为主控芯片,穿戴部分包含心率、体温和血氧数据采集模块、OLED显示屏及按键,通过ESP8266EX模块与手机相连。系统软件使用C语言在Keil5平台编程,再用软件FlyMCU将程序导入STM32芯片。

用于三维尺寸检测的双目视觉传感器

全面分析了双目视觉传感器中各个结构参数对测量精度的影响。在外极约束理论的基础上提出了外极斜率匹配法，不仅实现了快速立体匹配，而且传感器测量精度也得到提高。实验数据表明，传感器测量精度优于±０．０５ｍｍ。

“两步法”求取双目视觉传感器中摄象机位置关系

根据平行线“消隐点”理论，提出了用于双目视觉传感器自标定的“两步法”。该方法仅需４对消隐点象面坐标便可线性求解出旋转矩阵，再用２个空间点坐标便可线性求解出平移矢量。仿真实验结果证明，该方法可以方便有效地解决双目视觉传感器两台摄象机之间位置关系的求取问题。

双目视觉传感器的现场标定技术

本文以透视投影变换为依据 ,针对多视觉传感器检测系统中的双目视觉传感器 ,建立了双目视觉传感器测量空间三维坐标的模型 ,事先确定摄像机的部分不易变化的参数 ,其它参数在摄像机安装到整个系统后进行现场标定。该方法不需精确调整标定靶标 ,标定环境与实际测量环境完全相同 ,减少了安装传感器对标定参数的影响。实验结果表明 ,该标定方法能获得0 .0 5 m

多传感器信息融合在四足机器人避障中的应用

为提高仿生四足机器人在复杂、动态环境下对障碍物位置信息的感知能力,针对机器人在结构化路面上以Walk步态行走的情况,对双目视觉传感器和超声测距传感器获取的障碍物距离信息进行融合研究。首先,对两种传感器获取的障碍物距离信息进行卡尔曼滤波,降低环境中杂波的影响,然后,根据STF融合算法,利用滤波后得到的两组状态向量的估计值和协方差矩阵进行融合处理。仿真结果表明:滤波后的距离信息的估计值曲线很好地跟踪了真实值曲线,说明卡尔曼滤波算法发挥了良好的滤波作用;与融合前相比,融合后的距离信息估计值的方差明显减小,说明融合后的障碍物位置信息更加准确,满足了仿生四足机器人在复杂、动态环境下作业和行进的精度要求。

田间果蔬采摘机器人视觉传感器设计与试验

针对田间果蔬采摘机器视觉识别与定位的需求,设计嵌入式采摘视觉传感器,内嵌130万像素CMOS图像传感器和开放性MCU,配置亮度处理模块和室外光自适应控制专家库,解决室外光变化影响视觉检测的难题。用主从传感器构造双目视觉系统,配置图像分割和测距算法,进行采摘目标的识别与定位。经试验和测试,在采摘臂长范围内,对成熟西红柿的识别有效率为96%,位置误差±12 mm。

视觉测量传感器系统结构参数设计分析

依据三角法建立了基于线结构光和对称式双目立体视觉的两种典型视觉传感器坐标测量系统数学模型。通过对坐标测量模型及传感器各结构参数之间的相互关系分析,研究了线结构光视觉传感器和双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数及其误差对系统综合测量精度的影响关系特性。在对各结构设计参数综合分析的基础上,提出了视觉传感器坐标测量系统结构参数优化准则,并给出了线结构光视觉传感器及双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数的一般性设计原则与方法。

仿人机器人多传感器定位系统

为了提高仿人机器人SHFR-III人机交互系统的定位精度和定位可靠性,设计多传感器定位系统,包括基于热释电红外传感器垂直阵列的红外定位系统、基于听觉传感器三角形阵列的听觉定位系统和基于立体双目视觉的视觉定位系统.提出权重随目标位置和外部环境可变的加权平均融合算法,将3种定位数据的融合结果作为最终定位结果.实验结果证明:多传感器定位系统的限制条件比单传感器定位系统更少,环境适应性更强,有效提高了交互系统的整体定位精度和可靠性.

双目视觉传感器的自动标定

双目视觉传感器在三维激光扫描测量中已得到广泛应用,其标定的简易与精确程度直接影响了三维激光扫描测量仪的使用。利用含有多个圆形标志的标定块以及两步标定方法,采用动态阈值分割,边缘提取,轮廓自动跟踪等技术,实现了对其自动标定。标定结果显示,自动化程度及标定精度较高,且具有较好的抗干扰性及稳定性。

基于双目视觉的非合作目标逼近控制系统设计与仿真

主要研究空间非合作目标近距离逼近过程的控制系统设计与仿真问题.针对采用双目视觉敏感器实现对非合作目标的观测情况,提出一种考虑成像误差的目标位置矢量计算方法,有效保证目标位置解算的可行性.在主星视线坐标系下,分别考虑逼近过程的最大相对速度约束、控制推力和力矩约束,设计了基于非线性项解耦的递阶饱和PID形式的近距离逼近位置控制律和姿态控制律,并在逼近过程中设置停泊点以确保与目标无碰撞.最后对典型航天器非合作目标抓捕任务进行了数学仿真,仿真结果表明所提出的方法可在满足各种约束的情况下有效实现任意方向的空间非合作目标的抓捕任务.

双筒多视场太阳光度计图像跟踪系统

双筒多视场太阳光度计可用来测量卷云光学性质,为了解决当有不均匀云时传统太阳光度计利用四象限光强分布跟踪太阳会不准的局限性问题,采用CCD图像处理技术跟踪太阳,研制了双筒多视场太阳光度计的图像跟踪系统。介绍了该图像跟踪系统的总体结构及原理和成像光筒的设计,详细阐述了天文视日轨迹跟踪方法和图像处理技术跟踪方法相结合的双模式跟踪算法及其流程,给出了跟踪效果图,并对其可靠性和稳定性进行了分析。结果表明,该系统能很好的跟踪太阳,可实现非阴雨天气的全天候全自动跟踪,跟踪精度高于1。该系统适于双筒多视场太阳光度计用于测量卷云光学性质,也可应用于其它对太阳跟踪精度要求较高的场合。

双目视觉测量传感器研究

研究了按照激光三角测量原理由 1个线激光器及 2个CCD摄像机组成的双目视觉测量传感器。探讨了 2个CCD摄像机的摆放位置及其对测量精度的影响,确定了其几何参数。在此基础上,论述了其工作过程,包括其标定方法、标定过程、扫描图像采集、特征提取、特征匹配及三维数据生成。该双目视觉测量传感器配合扫描机构(如三坐标测量机 )即可对物体进行非接触式三维激光扫描测量,其测量速度快,精度比较高,可以应用于逆向工程领域。

基于CBL的双目视觉自主机器人定位

在需要机器人做出快速反应的环境中,为了解决通过廉价传感器(彩色视觉)实现自主机器人的定位,提出了基于约束路标(CBL)的双目视觉自主机器人定位方法.在CBL的路标测量类型中增加了直线的斜率,同时双目视觉的协作为定位提供了更多信息,提高了机器人位姿估计的准确度.实验结果表明了该方法的可行性和有效性.

双目立体视觉传感器精度分析与参数设计

根据双目立体视觉传感器三角立体视差模型,建立了结构参数误差的传递函数,分析了双目视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响,得出了结构参数的合理取值范围,给出了双目立体视觉传感器结构参数的一般性设计原则与方法步骤.

双目全方位视觉传感器及其极线校正方法

为了扩大双目立体视觉的视场范围,提高双目立体匹配的速度和准确度,设计了一种双目全方位视觉传感器(ODVS)立体视觉成像系统,提出了一种基于竖直线的极线校正算法.将两个结构相同的ODVS以上下同轴同向的方式进行组合,得到全景立体视觉空间,分析了双目ODVS的成像特性,实现了一种无需任何专门的标定设备、仅利用场景中与ODVS成像平面垂直的竖直直线(如门框、窗框,墙角线等)来校正其极线的算法.实验结果表明,该算法对双目立体全景视觉成像系统是一种有效的极线校正方法.

一种双目视觉传感器结构参数设计方法

依据三角法建立了对称式双目视觉传感器参数模型,通过对此模型坐标测量误差及传感器各参数误差传递函数的分析,研究了双目视觉传感器结构参数及其误差传递规律对传感器综合测量精度的影响关系特性,给出了双目视觉传感器结构参数的设计原则与方法步骤。

基于交会对接CCD光学成像敏感器的双目测量算法

在空间交会对接近距离逼近阶段,CCD光学成像敏感器作为相对导航信息获取的主要测量敏感器,其测量性能直接关系到空间交会对接能否成功.针对适用于空间交会对接过程中CCD光学成像敏感器的双目测量算法展开研究,推导了基于主像机坐标系的双目测量算法计算公式,并重点对其抗干扰能力进行研究,最后对该双目测量算法进行了仿真分析并给出了仿真结果.

基于遗传算法双目立体视觉传感器的优化设计

为了提高双目立体视觉传感器的测量精度,采用最优回归设计,建立双目立体视觉传感器的结构参数优化模型,并运用遗传算法对建立的优化模型进行求解.通过GA算法的优化,双目立体视觉传感器的测量精度有了较大幅度的提高,优于传统方法的结果.

基于姿态传感器和发光点的手持示教器设计

针对目前工业机器人示教低效的局限性,设计在双目视觉下的具有姿态传感器和发光点的手持示教器。手持示教器结构主要包括姿态传感器和发光点,通过姿态传感器直接测量角度,减少求解手持示教器姿态的计算量;设计单个发光点通过双目视觉测量得到位置,减小环境光的干扰,降低图像处理难度。分析手持示教器示教的坐标变换,建立手持示教器与机器人坐标系关系,搭建实验平台,采用最小二乘法标定手持示教器发光点和末端点的相对位置,得到手持示教器末端和机器人的关系,实现示教。设计实验验证手持示教器示教的可行性,并对复现结果进行分析,实验表明位置复现最大误差为2.5 mm,表明所设计的手持示教器可以实现快速示教。