低光照环境下全景拍摄系统设计与应用

随着虚拟现实(VR)技术的发展,全景影像制作需求不断提升。针对目前主流全景影像制作方案在低光照环境下存在的问题,本文设计了一套全景拍摄系统,通过全景云台连接四个全画幅相机,有效提升画质,改善图像在拍摄、拼接中的视差现象,完成了从前期拍摄到后期处理的全流程解决方案。本系统易于拆装、方便扩展、便于携带,适用于多种低光照环境下的拍摄场景需求,所制作的全景影像已应用于VR设备及球幕剧场中,使用效果良好。该系统为低光照环境下全景拍摄提供了一种设计思路,具有良好的应用前景。

基于目标检测的室内自动视觉寻物系统设计

针对人们日常的寻物需求,文章设计了一款基于视觉目标检测的室内自动寻物系统。该系统主要由视觉信息采集、目标检测算法和云台运动控制组成。其中,ESP32读取OV2640摄像头拍摄的室内场景视频图像,PC服务器接收ESP32上传的图像。随后,文章采用YOLOv5目标检测算法确定目标物的空间位置,并在图像中检测红外激光发射器投射的光斑,通过增量式PID算法计算两者的位移偏差,由串口向STM32F103C8T6主控芯片发送运动指令,驱动2台舵机调整二自由度云台位姿,最终使得光斑能够对准目标物,形成寻物引导信号。实际测试结果验证了系统的有效性,该设计为室内自动视觉寻物提供了一种新的解决方案。

大型湿法磷酸装置过滤设备选型

随着湿法磷酸技术的发展和装置的大型化,过滤设备选型的科学性及合理性越来越引起行业的关注。通过阐述过滤设备的过滤原理及影响因素,介绍了湿法磷酸生产中3种常用过滤设备特点,从技术性及经济性等方面进行分析,并结过滤机在磷酸装置中的工程实际应用,给出了过滤设备的选型建议。

二自由度云台非线性反步控制器设计

针对二自由度云台的跟踪控制问题,依据反步法控制思想,提出一种基于增广李雅普诺夫函数的反步控制器设计方法。首先建立二自由度云台的非线性数学模型,并为模型的机械子系统设计了虚拟输入,根据实际控制目标求解虚拟输入的具体表达式。其次基于增广李雅普诺夫函数,引入跟踪误差将机械子系统改写为线性微分方程,利用其特征方程根的特点,推导系统实际的控制律,以及控制器参数需满足的条件。最后数值实例采用了电动云台拍摄系统远距离跟踪拍摄风电叶片表面图像,对水平和俯仰方向追踪风机叶片上某一目标点的期望轨迹进行仿真,系统经过4.05 s可达到预期跟踪性能,验证了所提方法的有效性。

基于云台相机的旋翼无人机视觉伺服方法研究

针对旋翼无人机视觉伺服中相机视场范围过小等问题,提出一种基于云台相机的视觉伺服控制方法,实现了旋翼无人机在经典视觉伺服视场外位置的定点悬停控制。首先建立了云台相机的图像特征运动学模型,设计了基于云台相机的旋翼无人机视觉伺服控制方法,并将模糊PID算法融入云台控制,旨在提高响应速度。分别进行了近目标点和中远目标点的旋翼无人机视觉伺服定点悬停仿真。仿真结果表明,所提方法大幅扩大了旋翼无人机视觉伺服控制的视野范围,扩展了无人机视觉伺服的应用场景。

机器人摄像机在全媒体演播室中的应用

机器人摄像机是一种新型拍摄设备。福建省广播影视集团新建的全媒体演播室使用了机器人摄像机。介绍机器人摄像机的技术架构及实际应用,总结技术实施中遇到的难点及解决办法,提升机器人摄像机应用的智能化和自主化。

用于检测焊接及打磨质量的云台结构设计与试验研究

为对工件表面焊瘤进行打磨处理,全面检测焊缝的表面缺陷,设计了一种5自由度视觉检测的云台结构,定义了5自由度关节的姿态与运动学的D-H表示形式,建立了5自由度关节的运动学方程;根据5自由度云台的功能尺寸要求,使用D-H表示法创建了云台坐标系和运动方程式,求解出相机的运动方程;利用SolidWorks软件完成5自由度云台的结构设计,并采用ANSYS软件分析了云台结构强度,通过对加工的样机进行试验研究,验证了云台结构设计的合理性。研究可为相关领域提升自动化水平提供参考。

基于模型预测的二维视觉云台控制算法研究

视觉伺服是一种利用从视觉传感器中提取的反馈信息来控制机器人运动的技术,云台视觉伺服控制就是将视觉传感器获得的信息反馈给控制器,实现对云台的闭环控制,使目标始终出现在相机的中心位置。首先利用核相关滤波跟踪算法(KCF算法)得到待追踪目标在像平面中的像素坐标,基于图像雅可比矩阵及云台速度雅可比矩阵,建立像平面中特征点像素移动速度与二维云台各关节回转速度之间的数学模型,根据数学模型采用模型预测控制方法构建控制器,计算得到二维云台各个关节的最优控制速度,便于系统对目标进行最佳的跟踪,保持待追踪目标始终处于像平面的中心位置。最后在搭建的实验平台上进行运动目标跟踪实验,实验结果表明,所设计的系统具有较好的目标跟踪效果,验证了跟踪算法的可靠性。

云台扫描式激光可燃气体探测器在天然气站场的应用与实践

随着油气管道运营单位集中监视运行模式的推广,单位对于露天工艺区气体发生泄漏的实时检测要求大大提升。在站场的非巡检时段,若天然气泄漏不能及时报警,将引发十分严重的后果。因此,亟须一种安全、经济、可靠、准确的泄漏检测手段提供检测报警,并将报警信息通过区域化在各站控系统及集团公司主生产调度室显示,供生产、调度人员决策。

小型无人机地面目标跟踪系统机载云台自适应跟踪控制

本文针对小型无人机地面目标跟踪系统，提出了一种机载云台自适应跟踪控制算法．该算法在摄像机外参数未知的情况下，利用图像信息和机载传感器得到的无人机状态进行反馈，最终实现了对云台摄像机姿态的控制，使得无人机在跟踪目标飞行过程中，地面目标可以始终保持在摄像机的图像中心．为此，论文首先通过分析无人机、目标和摄像机三者的相对位姿关系，建立了目标点在图像平面的运动学模型．在此基础上，基于李雅普诺夫稳定性理论设计了自适应控制算法．理论分析与仿真结果表明本文所设计的摄像机姿态控制器在摄像机外参数未知的情况下，可以使被跟踪目标始终保持在图像中心．

道路场景下相机自动标定及优化算法

当前交通相机的自标定算法大多基于灭点或道路中的几何标识进行标定,但多灭点的检测存在不稳定及趋于无穷的"病态"条件,标识先验条件获取不精确等因素,造成自标定算法的实际应用受限.为了改进上述问题,首先根据典型道路场景,建立较稳定的单灭点标定模型;然后动态获取道路中的可标定区域及其中的几何标识,并在钻石空间中求取最佳灭点;最后利用场景中的冗余信息构造非线性约束条件,对标定参数在约束空间中进行迭代求最优,以消除标定初始条件不精确造成的标定误差.在云台相机监控的实际弯曲道场景中进行实验,同时改变相机视角及焦距进行实时算法处理,结果表明,该算法在多交通场景下的标定准确率达95%以上,优于现有算法,尤其适用于云台全方位交通相机的自标定.

路况PTZ摄像机自动标定方法

为解决路况pan/tilt/zoom(PTZ)摄像机内外参数实时多变,绝对距离难以求解的问题,提出了一种基于路况图像的自动化标定方法:建立全新的路况PTZ摄像机成像模型;根据图像中提取的路面点的相对距离关系,推导模型中各未知参数的求解方法,实现摄像机参数的"白盒"标定,并给出了自动化标定的实现方案;摘录实际路况试验结果,计算标定误差.该算法只需要路面场景图像即可实现自动标定,无须人为干涉和配置,其计算简单,灵活性好,非常符合智能交通监控系统的需求.

基于定向摄像头的大拱棚运输车视觉导航研究

针对大拱棚中运输车导航问题,提出了一种适用性更高的导航方法。为了规避叶间空隙对Hough直线变换精度造成的影响,使用道路尽头横向中心点作为导航信息标定点,搭建摄像头云台使得摄像头视轴始终与道路平行。使用色度法对作物与道路进行分割处理,通过面积筛选所得的轮廓点集,能够准确计算出道路尽头的横向中心点像素坐标,从而得到运输车的位姿信息。通过运动学建模对运输车进行了轨迹仿真,得到了运输车不同速度下对识别误差的动态响应。基于Raspberry Pi平台搭建了导航信息提取装置,在不同道路长度的拱棚中对比了本文方法与Hough变换法的识别精度,并使用不同类型摄像头进行了静态导航信息提取实验,同时在不同速度进行了运输车的直线行驶实验。静态实验表明,相比于传统Hough变换,该导航方法能够显著提高识别精度,使用长焦摄像头比普通摄像头识别精度平均提高了25. 7%,导航线平均识别偏差为2. 4 cm,检测速率为240 ms/f,具有较高的精度和实时性。行驶实验表明,该导航方法在不同速度下均能保证较小的稳态误差,能够满足生产要求。

面向机载惯性稳定云台的微姿态参考系统的研究

基于MEMS传感器设计了面向机载惯性稳定云台的微姿态参考系统。首先,对磁力计受到的环境干扰磁场的影响进行了信号补偿;然后,在分析角速度陀螺、加速度计和磁力计等传感器特点的基础上,提出一种新的卡尔曼滤波算法模型;最后,通过性能测试,验证了微姿态参考模型具有较好的静态和动态性能,完全满足机载惯性稳定云台的需求。

小型机载云台结构设计和分析

针对小型无人机的拍摄需求问题,设计了能实现两自由度转动的小型机载云台结构。首先,在CATIA中建立了结构的三维实体模型;接着,在ANSYS中建立了其有限元模型,对结构的关键零部件进行了静力学分析,及对整体结构进行了模态分析。研究结果表明,设计的结构满足使用功能性和可靠性要求,并为进一步的结构优化和隔振技术研究提供了基础。

室外移动机器人的视觉临场感系统

本文介绍了我们所建立的室外移动机器人的视觉临场感系统，由摄像机云台系统、头盔系统、通讯系统、视频显示系统组成。

基于双目云台相机的目标跟踪系统建模与仿真

对双目云台相机目标跟踪系统的各个环节建立数学模型。采用扩展Kalman滤波(Extended Kalman Filter,EKF)作为定位跟踪算法,利用双目云台相机在水平方向、垂直方向转动角及其相对位置估计出目标实时位置;针对云台相机建模过程中相机外部参数随云台旋转发生变化的问题,提出一种云台相机实时标定方法;利用云台相机模型将目标估计位置投影到相机图像平面,提取出目标的图像特征作为视觉伺服系统的反馈信息控制云台旋转跟踪目标轨迹。在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,仿真结果证实了方案的可行性和有效性,为视觉伺服控制器进一步设计提供了仿真平台。

无人飞行器地面移动目标跟踪系统研究现状与展望

无人飞行器地面移动目标跟踪系统是一项在军事和民用方面都具有广泛应用前景的非常重要的研究课题。首先分析了系统的特点，然后详细介绍了国内外无人飞行器地面移动目标跟踪系统的研究方法和现状，并指出其不足。最后，针对现有系统中控制方法的欠缺，提出了将仿人眼控制系统用于无人飞行器上的摄像机云台控制的新方法。

三维跟踪扫描影像分析方法的实现与精度分析

三维影像分析是运动生物力学的重要研究手段之一,广泛地应用于运动技术分析和诊断中。三维跟踪扫描影像分析方法就是摄像机跟踪运动目标来记录运动的图像,并通过专门的图像解析系统解算得到运动目标空间实际三维坐标的方法。应用SIMI Motion的Pan/Tilt/Zoom功能来实现三维跟踪扫描录像分析,并对所得到的三维测量数据的精度进行评价和分析。研究结果表明,在相同的坐标参考系下,由全站仪和影像分析测量得到的24个点的三维空间绝对坐标的平均相差值为0.018±0.003 m,三维跟踪扫描影像测量的相对误差可以达到1.97%,这样的测量精度可满足运动技术分析的要求。介绍了实现三维跟踪扫描影像分析的全过程,对影响测量精度的因素进行了初步的分析,并提出了应采取的相应措施。