多视角几何Rao-Blackwellised SLAM 算法

低成本传感器、高精度定位是机器人同步定位与地图构建的热点研究问题。采用单视觉传感器来获取多个图像视觉信息,通过因式分解求解多幅图像的空间关系;利用多视角几何理论获得环境深度信息。机器人的同步定位与地图构建是通过对观测模型进行一阶泰勒近似,以及Rao-Blackwellised粒子滤波迭代进行的。在MT-R移动机器人研究平台进行实验,实验结果表明所提出的方法在定位精度指标优于经典的EKF-SLAM方法,并且只需要单个摄像头。

基于双棱镜单摄像机立体视觉的P-GMAW熔池表面重建

利用传统的双目立体视觉技术进行焊接熔池表面形貌的三维传感,系统成本昂贵,且拍摄时必须保证同步,摄像机参数的不一致也容易造成重建误差。分析了双棱镜立体视觉系统原理,搭建了一套基于双棱镜的单摄像机立体视觉系统,在一个CCD像面上拍摄到同一物体存在视差的两幅图像,预处理后通过SSD算法求取像素级视差图,然后由二次曲线拟合进一步获得亚像素级视差图,由标定结果求得每个图像点对应的三维坐标。通过搭建的传感系统获得了P-GMAW平板堆焊基值期间的熔池图像,依照上述流程重建了熔池的三维表面形貌,同时针对重建结果做了误差分析,证实了其可靠性。

A novel virtual four-ocular stereo vision system based on single camera for measuring insect motion parameters

A novel virtual four-ocular stereo measurement system based on single high speed camera is proposed for measuring double beating wings of a high speed flapping insect. The principle of virtual monocular system consisting of a few planar mirrors and a single high speed camera is introduced. The stereo vision measurement principle based on optic triangulation is explained. The wing kinematics parameters are measured. Results show that this virtual stereo system not only decreases system cost extremely but also is effective to insect motion measurement.

基于HALCON软件的单摄像机标定方法研究

摄像机标定是计算机视觉技术的重要研究内容,本文基于HALCON软件对单摄像机的标定方法进行了研究。文中首先对摄像机模型作了简要的介绍,然后详细阐述了HALCON软件中关于摄像机标定的一些函数,最后给出了示例程序。

输电线路巡检机器人越障控制研究

介绍了超高压输电线路巡检机器人越障控制方法。根据巡检作业任务的要求,采用遥控与局部自主控制相结合的方法,实现了巡检机器人沿线行走及跨越障碍的功能。采用基于单目摄像头定位和视觉伺服的方法,实现了巡检机器人的自主越障控制。实验结果表明,该机器人可沿线行走并自主跨越障碍,从而验证了控制系统设计的有效性与合理性。

基于智能三坐标测量机的零件位姿单目立体视觉识别

为了使三坐标测量机快速准确地识别出被测零件的位姿,提出了一种基于三坐标测量机平动的单目立体视觉识别方法,并对该方法的原理、位姿参数的求解和识别过程进行了研究。根据双目立体视觉原理,以三坐标测量机带动摄像机沿X轴或Y轴平移,在两个不同位置分别拍摄被测零件的一幅图像;利用本文提出的基于边缘图像质心偏移的同名像点匹配方法,实现单摄像机立体视觉测量,得到被测零件上各特征点在摄像机坐标系中的三维坐标;由摄像机标定参数,进一步计算出各特征点在机器坐标系中的三维坐标;再结合各特征点在零件CAD坐标系中的对应坐标,求解出被测零件的位姿参数。组建了识别系统,进行了识别实验,结果显示,识别出的实验件位姿的平移量分别为:txl=32.65mm,tyl=-90.23mm,tzl=13.27mm,旋转角分别为AX=38°,AY=4°,AZ=-5°,整个识别过程用时1.818s。得到的实验数据表明该识别方法是可行的,可满足实时测量要求。

双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法

提出了一种双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法。为了降低单纯双目立体视觉方法中稠密对应点匹配问题的复杂度,同时回避单纯编码结构光法中的投影仪标定难题,该方法将编码结构光条纹带来的空间约束引入双目立体视觉方法中。实验实现了物体表面的重建,且算法复杂度和实现难度较低。

单目视觉导航智能车辆的自定位方法

提出了一种单目视觉导航智能车辆的自定位方法,采用"两步法"对摄像头进行标定;推导出智能车辆位姿的参数表达式,采用基于一点的Hough变换方法提取导航路径信息,计算出导航路径的偏转角和横向偏移距离;通过仿真实验进行了验证。实验结果表明,偏转角的最大误差在1.1°之内,横向偏移距离的最大误差不超过3.2cm,满足智能车辆的自定位要求。

光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统

提出了一种光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统,系统主要由一支光笔、一架摄像机、一台笔记本电脑组成。光笔是一种手持式触发测头,在笔体上装有三个与球形笔尖测头中心成一条直线的点光源(发光二极管)。测量时使笔尖测头接触被测物体表面,摄像机摄取笔体上三个发光二极管的像,由三个发光二极管的像面坐标就可计算出被测点的三维坐标。运用三点透视原理(P3P)建立了系统的数学模型并推导出了被测点坐标的求解公式。在三坐标测量机上做对比实验,实验测试结果表明,该系统达到了大尺寸现场测量要求的精度。

基于视觉非完整自主车的道路避障

就四轮非完整自主车提出了一种基于圆轨迹的道路避障策略·道路上的障碍按照障碍距离自主车的远近可以划分层次 ,一个层次的障碍能在自主车视场中全部出现·然后给出基于圆轨迹的避障算法 ,即自主车沿由自主车出发位姿和子目标点确定的圆弧轨迹走行·提出了移动光心得到的深度信息原理并推导了四轮非完整车的运动模型 ,为提出避障策略的基础作准备·基于圆轨迹避障策略能够很好地满足非完整自主车的运动特性 ,体现了方法的优越性·

双CCD系统在三维面形测量中的应用

讨论了用于直升机着陆激光雷达地形测量系统的双目立体视觉方法,并利用双CCD系统实现了对激光器照射到固定目标表面上任意单点的三维空间坐标测量。首先应用最小二乘法对既定标定点三维空间坐标的测量进行了分析,提出了标定点列的优化原则;然后分析了正交约束条件对测距误差的影响,并建立了双CCD激光测距实验系统。理论分析和实验结果表明,选择经分布优化的标定点列和采用正交约束条件可以使目标点的各向测距误差在总体上得到优化,从而使得双CCD系统在近距测量中有较高的测量精度,适合于三维面形的测量。

基于单目视觉系统的三维重建方法

以单相机采集的单幅彩色图像为基础,提出了基于单目视觉系统的表面三维形貌重建方法.该方法采用课题组针对该问题设计的多色LED环形结构光源,通过标定光源内各色LED的安装高度、入射角度、分布密度,使采集到的彩色图像包含入射光的位置信息.基于视觉系统中提取的入射光信息、图像色彩信息、相机成像模型和图像的灰度信息,建立了三维重建模型,提出了面向微小器件的表面三维重建方法.该方法解决了传统SFS法反向重建表面形貌的不确定性和慢收敛性问题.实验研究结果表明:采用本文所提方法重建圆形垫圈和六角棱柱型螺母,其重建相对误差分别为-2.2%和-4.43%,证实了采用单相机结合环形光源重建微小物体的表面三维形貌是有效的.

基于双视觉引导的工业机器人立体定位技术的研究

针对目前大部分以工业机器人为核心的自动化生产线用工件固定方式进行加工作业,严重制约工业机器人在自动化生产线中的应用范围。为此提出一种基于双视觉引导的工业机器人立体定位技术。通过双视觉系统各自识别工装参考目标点的三维坐标和角度姿态,建立在相机坐标系下的三维坐标。利用多参考孔位采用最小二乘法拟合最优解,通过双目视觉的标定参数和定位换算算法,计算出目标点在工业机器人工件坐标系下的立体位置和姿态,引导工业机器人对工件的精确立体定位,最终实现机器人的各种加工作业。结果表明,双机器视觉能够精确引导机器人实现立体定位功能,误差小于0.5 mm,满足工业生产的一般性需求且具有良好的通用性。

智能三坐标测量机零件位姿识别中的立体匹配

为提高三坐标测量机零件位姿识别的效率和准确率,提出了一种基于图像质心偏移的立体匹配新方法。将CCD摄像机安装在三坐标测量机的Z轴上,利用三坐标测量机的精确平移特性,构成单摄像机立体视觉系统,在两个不同位置获取被测零件的实时图像,对其进行处理得到图像质心,将图像质心的偏移距离作为约束条件完成立体匹配。该方法避开了极线约束、灰度约束等复杂约束条件,实验表明该方法可以达到较高的匹配精度,实验件的匹配时间为1.818s。

双目立体视觉传感器的现场标定技术

双目立体视觉传感器在机器视觉和三维测量中有着广泛的应用。其中测量精度是一个很重要的因素,尤其是在三维测量中,高测量精度的要求使得传感器的标定显得尤为重要。该文提出了一种双目立体视觉传感器的现场标定方法,不仅提高了标定精度,还避免了离线标定中大量的重复性劳动,同时也研究了摄像机镜头畸变的问题。实验结果表明,此方法能够得到满意的标定精度。

单摄像机立体视觉测量的研究

立体视觉测量的单摄像机结构相对双摄像机结构在结构尺寸、检测速度和经济成本上有明显的优势,有着广泛的应用前景。从原理和结构方面分析了单摄像机立体视觉测量的结构精度。结合双目立体视觉的基础与单摄像机测量结构的具体组成,用数学方法解析各个因素的影响情况,得出较为直观的数学描述;对结构尺寸和精度要求进行综合考虑,针对大视场角结构设计的复杂性,完成结构设计过程,提出较合理的结构形式;通过相应的实验进行精度验证和分析,验证了设计和分析方式合理性。

立体视觉测量中的一种摄像机标定方法

立体视觉测量方法已广泛应用于三维物体几何信息的获取中,针对摄像机标定过程中复杂的成像和畸变模型,提出了基于BP神经网络的立体视觉摄像机标定方法,并利用实际数据对其进行了实验测试。结果表明,该方法可以获得较高的标定精度。

用三点法实现机器人三维位置测量的研究

提出了一种微小爬壁机器人三维位置测量的新方法。笔者通过深入分析研究各种位置测控方法与系统 ,提出采用单目视觉方法中的聚焦法 ,以CCD作为传感器 ,用三点法实现对机器人的三维位置测量。验证性实验结果表明 ,本研究提出的测量原理和系统是正确可行的。

针对工件尺寸测量的现场标定技术

双目立体视觉的有效现场标定是实现高精度工件尺寸测量的关键技术。首先根据现场实际测量环境的要求,选择适合的摄像机及镜头。再设置两个摄像机的结构参数,如调整两个CCD摄像机之间的距离、光轴夹角等,对这些参数进行优化,以达到最佳的测量效果。在此基础上进行双目标定。该方法一次即可完成所有参数的标定,实验结果表明,此方法能够得到满意的标定精度。

三坐标测量机驱动的单目立体视觉坐标测量方法

为了使三坐标测量机快速准确地识别出被测零件的位姿,提出了一种基于三坐标测量机平动的特征点三维坐标单目立体视觉测量方法。根据双目立体视觉原理,以三坐标测量机带动单个摄像机沿X轴或Y轴平移,在两个不同位置分别拍摄被测零件的一幅图像,利用本文提出的基于边缘图像质心偏移的同名像点匹配方法,实现单目立体视觉坐标测量,得到被测零件上各特征点在摄像机坐标系中的三维坐标。组建了测量系统,进行了测量实验,特征点坐标测量时间为1.818s,由实验测得结果计算出的特征点在机器坐标系中的三维坐标,与三坐标测量机直接测量的对应三维坐标相比,二者之差小于0.3mm,能满足智能三坐标测量机位姿实时识别要求,说明文章所提测量方法是可行的。