视觉及其融合惯性的SLAM技术发展综述

当前视觉同时定位与建图（Simultaneous localization and mapping,SLAM）技术已经成为导航定位领域重要的导航方式之一。为提升视觉SLAM全天候多场景的综合性能,融合多种信息的视觉SLAM技术得到了快速发展。本文系统综述了近年国内外视觉SLAM的研究成果。首先归纳整理了视觉及视觉/惯性SLAM中的前端里程计、后端优化、回环检测和地图构建关键环节。在纯视觉SLAM技术分析方面,围绕传统基于几何变换和现代基于深度学习的两大类视觉SLAM方法开展讨论,并梳理了相关具有代表性的视觉SLAM技术。在详细阐述视觉/惯性组合导航的多信息融合SLAM方法基础上,分析了近年基于异源图像的视觉及其与惯性组合的SLAM导航技术进展。最后对视觉SLAM的未来发展方向进行了针对性展望。     

深度图像优化分层分割的3D场景流估计

针对现有基于RGBD数据的3D场景流估计方法,在复杂背景、弱刚性运动以及运动遮挡等情况下计算精度与鲁棒性较低的缺点,提出一种基于深度图像优化分层分割的3D场景流估计方法。首先,利用连续图像序列帧间光流信息对场景深度图像进行优化分层分割,提取图像中运动目标与背景的深度信息。然后,根据深度图像分层结果,利用坐标下降法并结合图像分层技术计算RGBD序列3D场景流。最后,分别采用RGBD、Middlebury以及SRSF等测试图像集对方法的深度图像分层和场景流估计的准确性与可靠性进行综合对比试验。实验结果表明:所提方法针对复杂场景、弱刚性运动以及运动遮挡等类型图像具有较高的场景流估计精度与鲁棒性。     

基于主动形状模型实现医学图像中的物体(脊柱)定位

主动形状模型(ASM)通过把物体的形状模型及其相应的局部灰度表象模型有机结合以实现图像中的物体定位。在传统ASM中．对物体形状的灰度变化(局部灰度表象)的建模建立在一维采样与搜索方法的基础之上，故其定位准确性低且速度慢。本提出了一种在物体形状每一特征点周围的矩形邻域中使用二维采样与搜索技术．从而改进物体形状的局部灰度表象模型的方法。针对医学图像中的物体定位问题．本比较了基于这种改进的ASM模型和传统ASM模型对同一医学图像集中的脊柱定位能力。实验表明．基于这种改进的ASM模型能快速有效地对医学图像中的脊柱(物体)进行更准确的定位。     

GPS/INS组合导航系统的鲁棒滤波研究

卫星定位／惯性导航(GPS／INS)系统可形成优势互补而使短期和长期精度都有保证。GPS／INS组合导航系统通常使用Kalman滤波进行信息融合来削弱或消除系统噪声和测量误差,然而使用Kalman滤波要求系统动态模型精确和噪声的统计参数已知。但实际中构造精确的系统动态模型是十分困难的,并且噪声的统计参数也很难事先精确预知。对H∞问题进行了理论上的分析,构造了H∞滤波来提高系统对参数不确定的鲁棒性。仿真结果表明H∞滤波对模型的不确定性的鲁棒性比应用Kalman滤波的方法有较大的提高。     

基于约束卡尔曼滤波器预测的视觉跟踪研究

视觉伺服主要是对物体图像的某个特征区域进行处理，而不是对整个特体的图像进行处理，这样可以减少图像处理的区域，提高伺服系统实时性，为了达到这一目标，文中利用推导出的方程作为约束条件，建立约束卡尔曼滤波器，该滤波器在系统中作为预测器使用，利用它跟踪的特征点下一位置进行预测，与普通卡尔曼滤波器相比，这一预测精度有了很大的提高，这样就可以缩小图像处理的窗口，文中还利用视觉雅可比映射矩阵，求出了视觉空间到任务空间的伺服控制方程，利用这一方程可以控制机器人的运动，完成特征点的跟踪，从仿真结果来看，使用这些方法减小了图像处理的区域，提高了图像处理的速度和系统的实时性。     

基于ARG模型识别局部被遮挡物体

在计算机视觉中，局部被遮挡物体的识别有着重要的意义。本文提出了一种基于ARG（关系属性图）模型识别局部被遮挡物体的新算法。由于关系属性图对图像遮挡、噪音或者二维几何引起的变形都是稳定的，所以用ARG模型能够识别那些由于局部被遮挡或其它原因引起的丢失特征的物体。该算法如下：首先，根据模型和图像特征之间的局部和整体的对应性约束，在图像中选出有限数量的侯选子图。其次，基于在关系向量空间中的误差分析，使用投票方案对丢失的特征进行迭代检测，丢失的特征全部被检测出后即可进行匹配。最后用实例进行了验证，结果表明该算法是有效的。     

结合多通道特征和可形变模型的自然场景鸟类检测

可形变部件模型(DPM)在目标检测已取得较好的效果,但因为现有的目标检测数据集中鸟类样本数量过少,分布不均衡,而且采用的HOG特征无法较好的表征鸟类目标,造成自然场景鸟类检测的准确率很低。针对这个问题,本研究首先对Image Net数据集上的鸟类样本进行筛选和数据分析,选取自然场景中鸟类样本1 500个,生成对应的标注文件,建立了自然场景鸟类数据集;并提出一种结合多通道特征(Aggregate Channel Features,ACF)和DPM的自然场景鸟类检测方法,算法从自然场景鸟类数据集中的训练样本中,提取ACF特征,再通过Latent SVM训练得到ACF-DPM模型;进一步研究了模型组件和部件个数对于鸟类检测效果的影响。实验结果表明:本文算法在复杂的自然场景中,能够有效地进行鸟类检测,整体精度优于传统的DPM算法。     

2D激光SLAM中特征角点的提取方法

自主机器人定位中,从激光雷达扫描数据提取出精确的环境特征将能大幅提高即时定位与构图(Simultaneous localization and mapping,SLAM)技术中匹配的速度.目前,特征提取算法大多采用迭代计算的方法,计算复杂度高,计算量较大.针对此问题,提出了一种角点特征的提取方法.该方法避免了迭代计算,...     

SA-FRCNN：一种改进的机场停机坪目标检测方法（英文）

机坪场景下包含丰富的空间位置关系上下文信息。传统目标检测器往往只关注单一的视觉外观而忽略上下文信息;此外机坪数据集中部分类别识别准确率较低。针对上述问题,提出一种改进的机场停机坪目标检测方法,称为SA-FRCNN。该方法利用图卷积网络来捕获机坪场景下目标间的相对空间关系,将空间位置关系上下文融入模型生成空间感知特征;在特征提取过程中引入注意力机制,聚焦机坪目标的空间位置和关键特征;使用距离交并比损失实现目标更精确地回归定位。实验结果表明,SA-FRCNN方法在机坪数据集上目标检测均值平均精准度达到95.75%,部分较难检测类别的检测效果提升显著;有效提高机坪目标检测的准确性,较其他方法具有领先优势。     

SAR/INS组合导航中基于SURF的鲁棒景象匹配算法

在SAR/INS组合导航系统中,由于合成孔径雷达采用正侧视成像工作方式,会引起SAR图像的严重变形,而且获取的SAR图像还可能存在严重的斑点噪声。为了适应SAR图像的几何畸变和高斑点噪声影响,需要提取出的图像特征具有较高的鲁棒性。本文提出了基于SURF的导航用鲁棒景象匹配算法,算法首先针对惯性组合导航的工作特点,对SURF特征匹配进行了改进和优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误和低精度的匹配点,最后,进行最小二乘精确匹配获取航向和位置偏差信息。通过仿真分析了算法对SAR图像的适应性、抗斑点噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于SIFT特征的景象匹配算法进行了对比。仿真结果表明,所提出算法性能优越,在匹配适应性、鲁棒性、匹配精度及匹配速度方面都优于SIFT算法,可以满足SAR/INS组合导航系统图像匹配修正的高性能要求。     

空气动力学与航空飞行器

本文简述了当今航空飞行器的发展概貌;回顾并剖析了空气动力学在航空飞行器发展过程中的重要作用;最后,对今后的发展前景作了展望。     

TW-1拖靶缆绳张力与形状参数的计算

本文通过拖靶平衡受力分析,得到拖靶放出后,稳定飞行时平衡攻角的近似计算公式。并通过缆绳微元受力分析,求得缆绳张力与飞行速度、高度及缆绳长度关系的计算公式及给出缆绳形状参数的计算公式。运用本文提供的公式计算出的MK3靶的缆绳张力曲线与实际测量之张力曲线吻合较好。因此,运用本文提供的公式进行了TW-1拖靶缆绳的设计及计算,取得了可信的依据,完全满足工作设计要求。     

动态燃烧过程参数测量原理与系统

为了满足动态燃烧试验对燃烧过程中燃烧放热量、温度、压力多参数动态测量的要求，研制了一套燃烧动态测试系统。首先从理论上分析了碳氢燃料燃烧时的化学反应过程与物理现象，采用光电传感技术，实现了对动态燃烧过程放热量的非接触式测量；其次运用动态理论详细研究了热电偶的动态特性，完善了用双丝频谱补偿法测量动态温度的方法；最后选择了合理的动态压力的测量方案。同时介绍了该系统的结构及工作特点、系统的动态联调结果等。试验表明了测试该系统具有所测参数多、工作性能稳定、动态响应快等特点，可广泛应用于动态与稳态燃烧试验研究或工业过程监控测量中     

在线三维几何量测量软件研究

介绍了最近研制成功的依维柯汽车底盘潢梁在三维几何量微电脑测量系统的测量原理和测量软件。该系统采用相对测量原理建立三维测量坐标系，通过系统误差软补偿提高测量系统精度。并根据优化原理提出了三坐标测量中一种新的几何量误差计算方法，该方法通过模拟被测件装配过程，对相关几何量误差进行最优计算，使测量误检率大大降低，保证了在实际测量中最大程度地通过合格件。     

航天领域国外标准化文件的类型与辨析

基于国内标准化文件类型单一及标准应用需求多样化的现状,调研了航天领域的国外相关7个标准化组织/机构发布的标准化文件类型及其定义解释,并采用对比分析和归类研究的方法进行了研究。基于文件的权威性、制定过程的规范性、内容的规范性综合分析,航天领域国外标准化文件概括起来主要包括4个类别：正式标准、不成熟标准、指南/手册、信息文件。此外,结合国内现状,提出了国内标准化文件类型多样性的建议,以期为用户提供多层次、全方位、更丰富的标准化信息,有助于用户对标准的理解及应用实施。     

铜镉污染对海州香薷种子萌发的影响

以海州香薷种子为试材,研究了铜镉污染对种子萌发的影响。结果表明,在实验所选的胁迫浓度范围内,单一铜污染时,海州香薷种子发芽率随着Cu2+浓度的升高,先升后降,在20mg/L Cu2+处理时出现了毒性兴奋效应现象。铜镉污染对海州香薷幼苗苗长和根长的抑制作用极显著。根据综合效应指标,铜镉复合污染对海州香薷种子萌发的影响表现形式为铜、镉的协同作用。     

微量天平校准装置及精度分析

装置适用于风洞应变式微量天平六分量精密静态校准。通过高精度复位工件台和电视测量实现了微量天平的五分量体轴校;应用力的精密传递与转换实现了微量载荷在水平方向的准确加载。对三分量天平的综合加载精度以及影响因素进行了分析,同时还给出了该设备对三分量微量天平校准的结果,并与其他设备校准结果进行了比较     

论巨型工件大直径的电测量

为提高巨型工件大直径测量精度，可将直径的测量转化为弦及弦高的测量，但其刻度是非均匀的，如果采用光电数字式测量，可以改善性能，实现高精度的测量。     

GIS在户外游憩管理与规划中的应用进展

回顾G IS在户外游憩规划、游憩地理信息系统、游憩管理决策、游憩环境监测中的应用状况;指出G IS在户外游憩管理与规划中应用的局限性;提出提高终端用户的平台界面设计的友好程度,加强游憩管理与规划专业模块的开发与设计,以及提高游憩管理与规划机构利用G IS技术的意愿等措施是促进G IS在户外游憩管理与规划中应用的关键。     

实现Web与数据库互联技术的探讨

本文主要探讨了网络环境下Web与数据库互联技术的实现，详细介绍了三种访问数据库的主要方法，并比较了这些方法的优缺点，为数据库信息存取的全球化提供了手段，实现信息的及时传递与共享。