基于广义正交迭代算法的立体视觉定位

提出了一种新的基于广义正交迭代算法的立体视觉定位.该算法通过提取CenSurE局部特征和相应的U-SURF描述符,采用SAD方法进行子像素立体匹配,并利用U-SURF描述符匹配进行前后帧图像特征跟踪.在RANSAC框架下对匹配点进行3D-3D运动估计获得了运动参量的初始值.由于3D-3D运动估计使3D点集间欧式距离误差最小,而3D特征点坐标受噪音影响很大,因此运动估计误差也较大.本文把广义正交迭代算法应用到立体视觉定位方法中,得到使立体相机目标空间共线性误差最小的运动估计参量,由于共线性误差比3D-3D运动估计算法中的共点误差受噪音影响更小,从而大大较少了运动估计误差.仿真实验和户外真实实验表明：本文算法获得了较高的计算准确度、鲁棒性和实时性,优于传统方法.     

面向大视场视觉测量的摄像机标定技术

提出了一种面向大视场高精度视觉测量的摄像机标定新方法,该方法采用亮度自适应的单个红外发光二极管(IR-LED)作为目标靶点,将该靶点固定在三坐标测量机的测头上,并依次精确移动至预先设定的空间位置,每次靶点到达设定的空间位置时,摄像机对靶点进行图像采集。利用三坐标测量机的精确位移,在三维空间构成一个虚拟立体靶标。针对虚拟立体靶标在大视场摄像机标定中只能覆盖一小部分标定空间的问题,通过自由移动摄像机在多个方位对虚拟立体靶标进行拍摄,使得多个虚拟立体靶标分布于整个标定空间。摄像机在每个方位对虚拟立体靶标的拍摄都标定出一组摄像机的内、外参数,然后以摄像机内参数和摄像机在各个方位下拍摄的虚拟立体靶标在摄像机坐标系下的位置及姿态参数为优化变量,建立以所有三维靶点位置重投影误差平方和为最小的目标函数,采用非线性优化方法求解摄像机标定参数的最优解。该方法较好地解决了大视场视觉测量中大尺寸靶标加工困难、摄像机标定精度难以保证的问题。仿真和实际标定实验均证明此方法可以有效提高大视场摄像机的标定精度。     

基于广义正交迭代算法的立体视觉定位

提出了一种新的基于广义正交迭代算法的立体视觉定位.该算法通过提取CenSurE局部特征和相应的U-SURF描述符,采用SAD方法进行子像素立体匹配,并利用U-SURF描述符匹配进行前后帧图像特征跟踪.在RANSAC框架下对匹配点进行3D-3D运动估计获得了运动参量的初始值.由于3D-3D运动估计使3D点集间欧式距离误差...     

基于视觉熵的视觉注意计算模型

提出了一种基于视觉熵的模拟生物视觉信息处理的视觉沣意计算模型,在使用图像的低层特征的基础上,充分考虑了视觉熵中人眼对图像信息的主观量度.该模型首先将图像分成4×4的图像块,分别计算每个图像块的均值、方差、幅度和亮度变化率;采用中央邻域差算子得到各图像的特征图,合并成一个显著图;计算该图中每个显著区域的视觉熵,将最显著Ⅸ域作为视觉注意的焦点,利用人类视觉注意的抑制返回机制,实现视觉注意焦点的转移,从而完成模拟人类视觉注意的整个过程.实验结果表明,该模型基本上能够模拟视觉注意的过程,而且复杂度较低,具有较高的实用价值.     

视觉估计显示器gamma在Internet网络上的应用

使用自行开发出的基于Web的gamma估计程序,分别通过Internet对CRT和LCD显示器在暗、微暗和办公环境三种观察环境下,进行了视觉估计显示器gamma精确度研究实验.实验得出:不同实验者估计偏差范围,对CRT和LCD显示器分别是0.13和0.20;估计与测量结果的平均误差范围,对CRT和LCD显示器分别是0.07和0.17;gamma估计基本与观察环境无关;观察视角对LCD显示器gamma值影响很大;显示器的"亮度"和"对比度"设置,不影响视觉估计结果.     

激光三维距离图象获取和处理系统的方案设计

本文首先讨论和比较了三角法测距和激光雷达测距的原理和性能,然后描述了一种新型的基于激光雷达测距并运用于远距离、大体积目标的三维距离图象获取和处理系统,并给出了系统的性能指标和设计参数。     

基于背景原型对比度的显著性物体检测

针对传统显著性模型在自然图像的显著性物体检测中存在的缺陷,提出了一种利用背景原型(background prototypes)进行对比的视觉关注模型,以实现显著性物体的检测与提取;传统显著性模型主要通过计算区域中心与四周区域差异性实现显著性检测,而自然场景中显著性区域和背景区域往往都存在较大差异,导致在复杂图像中难以获得理想检测效果;基于背景原型对比度的显著性物体检测方法在图像分割生成的超像素图基础上,选择距离图像中心较远的图像区域作为背景原型区域,通过计算图像中任意区域与这些背景原型区域的颜色对比度准确检测和提取图像中的显著性物体;实验结果表明,基于背景原型对比度的显著性模型可以更好地滤除杂乱背景,产生更稳定、准确的显著图,在准确率、召回率和F-measure等关键性能和直观视觉效果上均优于目前最先进的显著性模型,计算复杂度低,利于应用推广。     

人眼的彩色和亮度传递特性及模型化

综述国内外对人眼视觉特性的实验和模型化研究,对亮度调制传递函数以及彩色对比度的实验与模型进行了较详细的分析．指出Wandell提出的模式——彩色分离模型对人眼彩色视觉传递特性的研究较为全面和可行。     

基于平面镜成像的单摄像机立体视觉传感器研究

在传统双目立体视觉传感器的基础上,对基于平面镜成像的单摄像机立体视觉传感器进行了研究。在电荷耦合器件(CCD)摄像机前放置一平面反射镜,通过对目标物体和其虚像进行拍摄,得到一幅具有视差的图像,该图像相当于摄像机和其在平面镜中的虚拟摄像机从不同角度对目标物体进行拍摄,具有双目立体视觉的功能。建立了单摄像机立体视觉传感器数学模型,分析了参数对单摄像机立体视觉传感器的视场范围和测量精度的影响,设计了传感器参数尺寸,进行了相关实验验证。实验结果表明,该测量方案方便有效,结构简单,调节方便,尤其适合近距离高精度测量。     

视觉估计显示器gamma在Internet网络上的应用

使用自行开发出的基于Web的gamma估计程序,分别通过Internet对CRT和LCD显示器在暗、微暗和办公环境三种观察环境下,进行了视觉估计显示器gamma精确度研究实验.实验得出：不同实验者估计偏差范围,对CRT和LCD显示器分别是0.13和0.20|估计与测量结果的平均误差范围,对CRT和LCD显示器分别是0.07和0.17|gamma估计基本与观察环境无关|观察视角对LCD显示器gamma值影响很大|显示器的“亮度”和“对比度”设置,不影响视觉估计结果.     

人眼视觉的传递特性及模型

介绍了国内外对人眼视觉特性及其调制传递函数的研究 ,对几种典型的人眼视觉模型进行了分析。较之以往采用的具有低通特性的指数型和高斯型 ,及具有带通特性的Barten模型和复合模型更符合人眼视觉传递特性。在此基础上将两种带通模型和国内外一些典型的试验数据进行了比较研究 ,得出 :Barten模型参数简单 ,计算方便 ,但实用的范围较复合模型小。复合模型综合考虑了人眼瞳孔、显示器亮度、视场角、量子效率、积分时间等因素的影响 ,是一种更全面的反映人眼传递特性的视觉模型     

一种单双目视觉系统结合的三维测量方法

在投影栅相位法的单日和双目三维测量结构的基础上,提出了一种单双目结合的三维测量方法.采用双目测量系统的架构,对两相机的公共区域使用双目的方法进行复现,同时分别将两个相机与投影仪组成两个单目测量系统,通过标定的统一可以将两者的世界坐标系统一到一个共同的基准上,利用单目的测量结果对双目测量的哪缺失区域进行填补.在对石膏头像的测量中,利用该方法避免了双目测量中在鼻梁附近出现的数据丢失.在保证双目复现区域精度的基础上,该方法有效地改进了测量结果的完整性.     

单相机立体视觉测量技术的研究

基于双目视觉理论,提出一种摆动式单目立体视觉测量方法,并搭建了相应测量系统。建立了精度分析模型,确定了系统各部分的视场范围,相机在摆动臂的带动下可以完成两个不同位置的拍摄。通过2D平面靶标定法对系统进行标定,采用Canny算子和Hough算子相结合的方式完成轮廓检测,并得到待测工件的匹配点图像。利用最小二乘法进行曲线拟合求取长方体的轮廓交点坐标及空间圆最优化拟合法求取圆的直径,实现对实验样品的三维测量,结果显示该系统相对检测精度达0.6%。     

用特殊眼模型研究人眼像差与色差对视觉的影响

在光轴和视轴不重合的眼球模型中,设计了一种仅消轴向色差(LCA)而保持横向色差(TCA)不变的元件,建立了仅有TCA的眼模型。进而将实测的人眼高阶像差数据沿视轴方向引入眼模型,用以研究色差和高阶像差的相互作用。建立了三款个性化眼球模型,研究了明视觉状态下高阶像差、色差(LCA+TCA)、LCA和TCA对视觉的影响以及它们之间的相互作用。结果表明:对于多数人眼,色差对视觉的影响远大于高阶像差的影响,并且色差的存在进一步抑制了高阶像差的影响。在色差对视觉的影响中,LCA是具有统治地位的因素;对于多数人眼,TCA的影响可以忽略。     

基于共同视域的自监督立体匹配算法

提出了一种基于共同视域的自监督立体匹配算法,该算法根据视差的左右一致性来确定双目图像的共同可视区域,从而抑制被遮挡区域产生的噪声,为网络模型的学习提供了更加准确的反馈信号。研究结果表明:在没有任何标签数据的前提下,所提算法的预测误差降低了11%～42%,且与有监督立体匹配算法的性能相当。     

基于孪生神经网络在线判别特征的视觉跟踪算法

基于孪生神经网络的跟踪算法是利用离线训练的网络提取目标的特征并进行匹配,从而实现跟踪。在离线训练过程中,网络学到的是相似目标的通用特征,因此当有相似目标干扰时,用这种通用特征表达特定目标将会导致跟踪性能下降,甚至丢失目标。为提高对相似目标的判别能力,通过在线更新网络参数,使网络能够在通用特征的基础上,进一步学到当前目标的特定特征,这样不仅能有效地区分目标与背景,还能消除相似目标的干扰。实验在OTB50和OTB100数据库上进行,结果表明该算法可以提高对网络提取特征的判别力,实现对目标的稳健性跟踪。     

基于单目视觉的航天器位姿测量

鉴于实时高精度航天器位姿测量不仅是航天器实时监控和跟踪的重要技术保证,同时也是实时调整和补偿航天器姿态的主要依据,提出一种基于单目视觉的航天器实时位姿测量方法,利用高精度旋转平台几何摄像机的方式对被测目标进行位姿解算。该方法不需要对被测目标进行几何约束,同时也不用进行转站测量,因而可以进行动态实时的在线位姿检测。航天器位姿实验结果表明:该单目视觉测量方法姿态测量误差小于0.05°,位置测量误差小于0.02 m,满足实际工程0.1°和0.05 m的精度需求。     

固定翼无人机视觉着降引导的合作信标设计方法

基于透视模型原理,提出了固定翼无人机视觉着降引导的合作信标设计方法。通过信标成像对引导精度的敏感性进行分析,得到了信标特征点间最小距离的设计方法。在无人机由远及近接近信标的过程中,进行视场边界的迭代计算,给出了特征点布置范围的设计方法。搭建了OpenGL视景仿真系统,在国际民航组织规定的二级引导精度及多种无人机飞行位姿条件下,进行了图像敏感性及信标捕获情况分析。测量结果表明,所提方法可保证合作信标设计满足图像敏感性要求,且该信标始终可以被完整捕获。     

立体视觉临场感系统的设计和实现

首先分析了立体视觉原理,并设计了全局立体视觉反馈及其平台系统。结合机器人遥操作任务和临场感要求,设计和实现了分路式和分时式两种立体视觉显示系统。利用立体视觉临场感进行了机器人遥操作试验,验证了其在遥操作试验中的作用。     

基于视觉容差与色调角相关性的色差公式评价

为了研究CIELAB颜色空间中明度、彩度和色调等视觉容差与色调角之间的相关性对基于CIELAB的典型色差公式(CIELAB、CMC、BFD、CIE94、LCD以及CIEDE2000)预测性能的影响,实验选取了具有不同明度和彩度冰平的5个色调环(L*=30,50,70和Cab*=10,20,30),并采用3个不同视觉尺度(△V=3.02,5.92和8.87CIELAB单位)进行视觉评估实验.8名色觉正常观察者根据心理物理学的恒常刺激法原理,在阴极射线管(CRT)显示器上获取了相应颜色中心的明度、彩度和色调视觉容差.对实验结果的详细分析表明,由于明度容差与色调角无明显相关性,6个色差公式的预测性能均较好,其中CIEDE2000略优于其它色差公式.对于彩度容差,LCD(Leeds color-difference formula)预测性能表现最优,而CIEDE2000和BFD的表现最差,其余色差公式则相差不多.CIEDE2000和LCD的色调权重函数的预测性能明显优于其它色差公式,而CMC预测性能则为最差.