图像序列直线提取和匹配时Hough变换的应用研究

本文利用Hough变换的点线对偶性,将对图像序列中的特征直线的匹配转化为在参数空间中对特征点运动轨迹的参数估计,设计采用卡尔曼滤波器对运动目标进行初步跟踪,通过建立模板与图像的匹配相关系数判定搜索到的特征点的精确坐标。实验结果表明,该方法具有较好的跟踪结果。     

增强现实中的直线边缘对象位姿跟踪

改进了增强现实中跟踪直线边缘对象位姿的方法.首先用扩展卡尔曼滤波器预测对象位姿并限制隐式边缘搜索的区域;然后利用M估计子与权重直线拟合得到图像中直线边缘的方程系数;最后利用平面的标准正交基构建关于对象位姿的目标函数,并用奇异值分解法加以求解.实验表明本文位姿跟踪方法的旋转角最大的平均偏差为0.29°,绝对偏差为1.90°,跟踪速度大约为10帧/s,综合性能明显优于基于LM的跟踪算法.     

基于序列图像的非合作目标自主导航及验证

针对空间自旋或章动运动的非合作目标运动感知与估计问题,给出了一种基于序列图像的运动测量与状态估计方法。所给出的方法由两部分组成:(1)采用立体视觉测量目标三个非共线的特征点,建立目标参考系并实现相对姿态的测量;(2)采用目标运动学和动力学方程,推导了扩展卡尔曼滤波器,实现目标角速度和惯量比的估计。最后,分别给出了数学仿真和物理试验:(1)利用数学仿真验证了所给出的卡尔曼滤波估计算法在不同目标运动情况下的收敛性;(2)利用机械臂模拟目标的自旋运动,利用双目相机采集目标运动图像,试验结果验证了所给出的运动测量与状态估计方法可以连续的给出目标角速度的精确估计。     

基于ORB的交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统（Global positioning system, GPS）信号不稳定的情况下实现对目标的视觉跟踪,设计了一种交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统。首先,设计了一种视觉模块,对跟踪目标进行图像处理,利用基于方向性快速的特征点检测和旋转BRIEF(Oriented FAST and rotated BRIEF,ORB)描述子特征匹配和矩形检测,获取跟踪目标的中心点像素坐标,通过相机模型和旋转矩阵解算出跟踪目标的中心点实际位置。然后,设计了一种跟踪控制模块,采用串级比例积分微分（Proportional-integral-derivative,PID）加前馈的控制结构,为了限制极限位置和最大加速度,位置控制中采用平方根控制器,姿态控制中设计了一种交叉双旋翼姿态控制机构。之后,通过飞控地面站搭建仿真环境,对添加视觉模块的飞行控制系统进行仿真验证,结果表明,无人直升机可以很好地跟踪到视觉模块输出的期望位置。最后,进行实验验证,在设定最大飞行速度为1 m/s的条件下,姿态角最大为8°左右,位置与期望位置之间的误差最大为0.08 m,可以实现交叉双旋翼无...     

基于时空模型的快速视频显著区域检测

传统的视频显著区域检测方法运算量大且难以处理包含复杂运动的视频,本文提出一种基于时空模型的快速显著区域检测方法.该方法用一种新的模糊聚类算法对特征点的运动轨迹进行无监督聚类,对不同运动类型进行分类.在复杂运动情况下,该算法通过计算优化的聚类中心的个数以获得运动类型数,再将异常数据剔除后,生成运动显著图.而在空间显著区检测方面,则利用反差模型以及Gabor滤波器获得图像的静态显著图.在此基础上,还提出一种基于运动优先思想的时空混合方法,将运动和空间显著图动态合成视觉显著图.实验证明,该方法能够有效地提取视频显著区域,与传统的方法相比该方法平均耗时更少且更方便.     

飞机部件调姿测量点激光检测可视化定位程序设计

为了使用激光跟踪仪进行飞机机身段数字化自动高精度测量,必须将激光引向目标点,而传统的引光方法都存在各种不便和缺陷。本文将机器视觉技术运用于激光引光,利用CMOS工业摄像头,基于OpenCV开发了一套激光自动跟踪目标点的程序。首先利用专门的图像采集开发包采集图像;然后根据激光光斑的特征,提出了相应的光斑检测与分割方法,并提取出光斑的质心坐标;最后通过对每一帧图像的迭代操作,使激光不断向目标点靠近,完成对目标的实时跟踪。除此之外,为了实验的方便和节约成本,设计了一套模拟激光跟踪仪的激光发生实验台,用以在实验室内进行模拟操作。本文设计的程序实现了自动化引光,不仅解决了引光的不便,而且提高了整个飞机机身段数字化自动高精度测量系统的自动化程度和精度。     

一种新的刀具磨损面图像边界提取方法

介绍了一种新的基于机器视觉的磨损区域几何尺寸的测量方法。该方法在人工指定含有边缘的某一微小区域后,通过一系列窗口对磨损区域的边缘进行跟踪以实现对磨损区域的几何描述。所有的图像处理仅在含有边缘的窗口中进行,减少了噪声对边缘提取的干扰,也减少了数据处理量,因此具有良好的鲁棒性和较高的处理效率。该方法的测量精度与图像分辨率有关,本文的测量精度优于5μm。     

基于立体视觉的孔探分析系统及其应用

孔探分析在现代航空发动机故障诊断中一直发挥着重要的作用，开发基于立体视觉的孔探分析系统，对提高故障诊断水平和预测准确度，节约发动机维护成本有着重要的现实意义，系统利用立体视觉技术以及图像处理技术，完成了对双目视觉左右图像的标定和匹配，实现了对实体表面的三维测量和立体重建，本文介绍了基于立体视觉的孔探分析系统的基本原理与主要功能，并结合应用实例验证了系统的有效性。     

多视图场景确定下的空间点位置视觉标定方法

针对空间特征点三维位置标定问题,提出一种多视图场景确定下的空间点位置视觉标定方法。该方法基于计算机视觉原理,通过在场景内放置棋盘模板确定图像场景位姿参数,而后根据多视图图像下的空间点图像坐标和场景位姿参数求解空间点三维位置坐标。试验结果表明,该方法下的空间点标记位置与真实位置间的距离误差小于1 mm,适用于高精度要求下的特征点位置标定。     

基于单目视觉的室内微型飞行器位姿估计与环境构建

针对微型飞行器(Micro air vehicle,MAV)在室内飞行过程中无法获得GPS信号,而微型惯性单元(Inertial measurement unit,IMU)的陀螺仪和加速度计随机漂移误差较大,提出一种利用单目视觉估计微型飞行器位姿并构建室内环境的方法。在机载单目摄像机拍摄的序列图像中引入一种基于生物视觉的方法获得匹配特征点,并由五点算法获得帧间摄像机运动参数和特征点位置参数的初始解;利用平面关系将特征点的位置信息由三维降低到二维,给出一种局部优化方法求解摄像机运动参数和特征点位置参数的最大似然估计,提高位姿估计和环境构建的精度。最后通过扩展卡尔曼滤波方法融合IMU传感器和单目视觉测量信息解算出微型飞行器的位姿。实验结果表明,该方法能够实时可靠地估计微型飞行器的位置和姿态,构建的环境信息满足导航需求,适用于微型飞行器室内环境中的导航控制。     

视觉着舰中非合作结构化特征匹配算法

视觉全自主着舰具有独立性强、系统结构简单以及测量信息丰富等优点,特别是非合作视觉着舰意义更为重大,但也对参考特征提取提出了更高的要求。为能够实现航母图像中参考定位非合作特征点的稳定、高精度匹配,本文提出一种基于线段检测子(Line segment detector,LSD)直线识别的结构性特征检测与匹配方法,实现对航母表面各种结构、标志角点的准确识别,可克服目前有向FAST与旋转BRIEF(Oriented FAST and rotated BRIEF,ORB)及加速鲁棒特征(Speeded up robust feature,SURF)等图像特征无法定位指定结构特征的问题,有效提高视觉定位精度。     

论虚拟实验在基本操作型实践性教学环节中的优势

介绍实践教学环节和基本操作型实验的特点与要求,讨论虚拟实验特点,并对虚拟实验相对于传统实验在基本操作型实践性教学环节中的优势进行归纳。     

基于视觉注意力分配的飞机驾驶舱人机界面布局优化

以优化飞机驾驶舱人机界面布局设计为目的,提出了一种基于飞行员视觉注意力分配的布局优化模型。首先分析了计算机辅助三维交互应用软件(Computer aided three-dimensional interactive application,CATIA)中的可视域分析模块,给出不同视野区域的可视性等级,并对驾驶舱人机界面所在的视野范围进行栅格化处理;然后用G1法分析人机界面上各个设备的重要程度,并给予定量赋值;最后建立以飞机驾驶舱人机界面布局的视觉注意分配达到最优为目标函数的优化模型,并引入带有惯性权重的粒子群算法进行模型的求解。利用飞机模拟驾驶舱的人机界面布局为例,进行模型验证,结果表明该模型具有一定的可行性。     

飞机座舱显示界面编码方式

针对飞机座舱信息显示界面设计中存在的问题,建立了用于模拟飞行信息的仿真界面模型.以正确反应率和反应时间来评价和分析被试在不同脑力负荷和编码方式下对目标的辨识情况,为信息显示界面设计的适人性提供科学依据.实验结果表明:脑力负荷大小不影响颜色编码方式,而影响文字编码方式;采用中文和英文进行编码差异不显著,颜色编码差异显著;不同颜色的中、英文信息辨识情况相同,红色和黄色宜作为需准确辨识信息的编码,淡绿和黄色宜作为需要快速辨识信息的编码.蓝色不适于作为颜色编码方式.     

移动机器人视觉伺服仿真系统研究

采用基于单应矩阵的视觉伺服方法,利用机器人仿真工具箱（Robotics Toolbox for Matlab）,在Matlab／Simuiink环境下,构建移动机器人视觉仿真系统。仿真试验表明所构建的移动机器人视觉伺服系统的有效性。     

具有远近视距引导的机械臂多工位精确对准技术

为提升机械臂系统对环境的感知能力,针对机械臂多工位精确对准问题,提出了一种具有远近视距引导的机械臂多工位对准技术。首先构造具有远近视距的两目视觉配置,并与机械臂构成Eye-in-hand视觉反馈系统。然后标定两目视觉的内外参数和手眼关系变换矩阵。通过离线先验局部对准方式,建立各工位的任务表。提出了三阶段对准策略,即多工位作业起始位姿获取、全局相机的初定位和局域相机的精对准,使得机械臂能在多个工位下实现末端工具与目标的精确对准。通过多位置孔轴对准实验验证了本文方法的可行性。单个孔位重复对准标准差角度不超过0.015°,位置不超过0.078 mm,三阶段对准实验结果表明,角度误差小于0.05°,位置误差小于0.17 mm。     

复合材料层合板凹坑损伤目视检测影响因素分析

飞机复合材料结构设计中必须确定凹坑损伤的目视检测门槛值及其影响因素.采用3种直径的冲头,通过准静态方法对平板表面引入随机分布的凹坑损伤.考察板的角度、颜色以及检测人员水平3种因素对详细目视检测结果的影响.基于累积对数正态分布模型分析对比了不同因素条件下的检出概率.结果表明,蓝色板的凹坑损伤更容易被检出;接近垂直检测角度...     

基于功能核磁共振成像的右脑额下回情绪处理

视觉刺激引起的情绪唤起是日常生活中的一种常见现象。本文通过功能核磁共振成像了解与视觉情绪刺激相关的脑功能归属。15位女性在其一个月经周期内接受了3次或更多的功能核磁共振扫描,实验中视觉刺激的形式包括成人影片与图片,平均所有测试结果得到了平均脑兴奋图。在平均脑兴奋图中可以发现,图片和影片形式的刺激均能有效地引起额下回的兴奋,与其他的兴奋脑区不同,呈现明显的右侧优势。根据实验结果,本文首次提出了右脑额下回在视觉感情信息处理中起到一定的作用,并且提出大脑额下回功能的优势化是双向而不是单向（向左侧）集中的。     

序列图像中直线边缘快速提取和匹配

针时飞行器视觉导航等实时性较强的应用,给出了一种在航空序列图像中进行直线边缘快速提取和匹配的方案。在提取直线边缘时,运用了当前速度较快的邻接元素标记方法,从而提高了直线边缘提取速度。而在时直线边缘进行匹配时,给出了一种分三步走的方案,并提出了一种能够有效降低噪声影响的度量方式。首先选择3条直线边缘作为参考模型,在直线边缘的方向、位置以及物理特性的约束下构建候选匹配基,然后在基于矢量技术的基础上确定与参考模型基相对应的匹配模型,在此基础上再确定其他直线边缘之间的对应关系。试验结果表明,本文的直线边缘匹配方法比现有的方法速度提高了30倍以上,能够有效地满足一些实时性较强的应用。