夜视战场环境视觉传感信息采集系统设计

夜视战场环境视觉传感信息的实时获取是跟踪夜视战场图像处理分析的前提,针对夜视战场环境的复杂特征,设计了夜视战场环境视觉传感信息采集系统,分析了系统的总体结构,系统硬件主要包括视觉传感器、传感器控制卡和扩展卡、图像采集与存储以及信号调理电路,给出了系统采集节点的程序设计流程以及传感信息采集的具体程序代码实现过程。实验结果说明,所设计系统可有效采集到夜间军事战场中的传感信息,并且具有较高的采集精度。     

山区智能视觉火情高空图像搜集系统的设计与实现

介绍了一种针对山区多样性突发火情事件中基于智能视觉的高空图像搜集系统,采用以ST意法半导体公司的STM32F107VCT6为处理核心的开发平台,地面控制平台通过高空无人机的高速照相机对目标区域火情图像数据进行搜集,并将图像数据带回到地面控制平台的PC处理器上进行综合分析。地面控制平台根据智能视觉信息采集模块采集的山区遥感图像的均值作为初始背景,并对背景图像进行实时更新,利用光谱特征与距离算法获取差分图像,并进行图像处理,从而获取山区发生火情区域的图像分析数据,以实现对山区森林突发火情事件的及时监测,在火情发生初始阶段就能扑灭。本文对山区智能视觉火情高空搜集系统的实现原理、核心硬件设计、系统软件设计等分别进行了研究,并通过系统实验进行了验证,测试结果表明,该系统在对山区的高空图像搜集实验中,对不同颜色物体的分别识别率为100%,对火灾与地形地貌的识别率为95.55%和81.12%,非常适用于各种山区环境下的智能视觉监控系统。     

挖掘机器人视觉目标定位

为实现挖掘机器人的自动挖掘,在挖掘机实验模型基础上进行了电路改造,构建了以单片机为核心的控制电路,通过无线蓝牙与上位机进行通讯,实现对挖掘机操作装置的控制。通过视觉传感器采集挖掘机铲斗、目标物的实时图像,经图像处理后,对目标物中心及铲斗标记中心进行提取、定位,计算出二者之间的实时距离,进而控制挖掘机铲斗对目标物进行挖掘。     

基于机器视觉的移动工件抓取和装配的研究

针对工业生产线上某产品上下盖自动装配的问题,运用运动控制理论与机器视觉相结合,搭建了一套模拟工业生产线产品装配系统。首先利用工业相机对进入视场的工件进行单帧图像采集,获取图像数据;然后利用OpenCV对数字图像进行处理,包括中值滤波、阈值分割、孔洞填充、边缘提取来获取数字图像的特征;之后通过质心法结合矩形拟合计算出工件的质心坐标和偏转角度;最后引导六轴机械臂抓取产品的时候能根据图像处理结果进行纠偏和补偿。该系统采用平面棋盘格标定板对工业相机进行了标定,并且在线进行了验证,实验结果表明,工件抓取和装配成功率为100%,满足工业现场的装配精度要求。     

微小型四旋翼无人机自主着陆视觉系统研究

以实现微小型四旋翼无人机依靠视觉信息完成自主着陆为目的,采用TI公司DM3730芯片作为核心处理器,构建一套自主着陆视觉导引信息处理系统;充分考虑了视觉系统的特点,选用小巧、便携、合理的实验硬件,通过对图像的前期处理,采用相对简单的视觉处理算法,识别出着陆标识,通过解算得到着陆信息并完成飞行器的自主着陆过程;实验结果表明,系统较为可靠,在常规条件下,该系统能够有效识别人工着陆标识,准确解算出着陆标识与飞行器的相对位置信息用于自主着陆导引。     

相机位姿估计的加速正交迭代算法

面对需要实时计算的相机位姿估计问题,针对经典的广泛应用的正交迭代算法,提出了一种加速正交迭代算法。其关键思想是将每一次迭代过程规整化,从而提炼出每一次迭代的重复计算,若将此重复计算在迭代开始前提前计算,则可以大幅度的减少迭代过程中的计算量,使得每一次迭代的计算复杂度从O(n)降低为O(1)。因此,可以在更短的时间内迭代更多的次数,从而获得更高的精度。进行了对比实验,结果显示本加速算法计算精度更高,速度更快。并通过实验提出了选择稳健n点透视(RPn P)计算初值,再使用加速正交迭代算法进行迭代运算的方法,在控制点不多的情况下,是一种精度接近最大似然估计,计算速度最快的算法。     

基于OpenCV的嵌入式自动捡乒乓球系统设计

为了解决在乒乓球比赛和训练中人工手动捡球的问题,从机器视觉的角度出发,综合嵌入式、图像处理和测量控制等技术,基于第三方库OpenCV设计了一种自动捡乒乓球系统。系统是以Contex-A8平台为控制核心,首先通过对云台和USB摄像头的控制获取视频信号;然后通过霍夫圆变换和SVM分类器算法识别出视频中的乒乓球,并根据质心计算出其与系统的相对位置;最后将视频信号中抽象出的位置信息传递给机械运动控制终端,控制小车和机械手将乒乓球捡起,并送到指定位置。实验结果表明本系统能够正确的检测和识别乒乓球,并对其进行定位捡取,效果良好,提高了拾取乒乓球的效率,减轻工作人员的负担。     

立体发光LED灯片的光学性能研究

立体发光灯片的关键是在保证光通量的前提下,如何获得均匀的正反面发光.本文对3种荧光粉平面涂覆立体灯片的正面和反面的瞬态和稳态光通量、色温、色品坐标进行了研究,发现直接涂覆荧光粉胶的灯片总的光通量最大,但正反面的发光性能相差很大;在涂覆荧光粉之前先平面涂覆一层硅胶,可获得正反面发光较均匀的灯片;而在该硅胶层内掺杂扩散粉的灯片,不但没有提高灯片的正反面发光均匀度,反而大幅度降低了光通量值.此外,测试3种样品的发光角度,发现其发光角度分布相似,而发光强度与积分球测试的光通量比值相近.结果表明,涂覆荧光粉之前先平面涂覆一层硅胶工艺,既可以保证立体发光灯片具有较大的光通量又可以获得均匀的正反面发光.     

狭缝光栅、柱面透镜光栅及其新构型在三维显示中的应用

介绍了三维显示技术的研究现状,综述了狭缝光栅和柱面透镜光栅在自由立体显示技术中的重要应用。回顾了各种光栅式自由立体显示系统的结构和原理;提出了如何根据狭缝光栅和柱面透镜光栅的特殊光学性质,在传统的立体显示系统中添加各种光栅形成灵活组合结构来提高立体显示效果,强调了它们在减小串扰、增大视场角、避免摩尔条纹以及提供更全面的三维信息等方面的作用。最后指出基于两种光栅的叠加构成面积大、参数均匀、价格低廉的新型透镜可实现全视差立体显示,对探索自由立体显示技术的研究很有意义。     

紧耦合INS/视觉相对位姿测量方法

研究了一种紧耦合INS/视觉相对位姿测量方法在无人机自主空中加油中的应用。该方法直接将特征点的图像坐标作为滤波器输入,避免了求解复杂的非线性位姿方程,尤其是特征点提取不全时,该方法具有较强的鲁棒性。引入相对惯导误差建立了增广状态模型,根据杆臂效应详细推导了紧、松两种耦合模式的量测方程。采用扩展卡尔曼滤波算法估计误差状态,并校正惯导输出获取精确的相对位姿信息。仿真结果表明,与松耦合模式相比,紧耦合在提高系统实时性的同时可获得更高的测量精度,位置误差小于0.1 m,姿态角误差小于3'。