一种基于直线特征的单目视觉位姿测量方法

提出了一种基于直线特征的单目视觉位姿测量方法SoftNewton。构造了新颖的目标直线与图像直线匹配评价函数,避免检测图像中直线的端点,最终通过软决策技术确定直线特征匹配关系,并采用高斯牛顿迭代算法基于全透视成像模型解算目标位姿。和POSIT算法相比,高斯牛顿迭代算法保持了旋转矩阵的正交性,提高位姿解算精度。仿真图像实验中,在干扰直线和噪声存在的情况下算法经过29次迭代解算得到正确的直线特征匹配矩阵,姿态误差小于0.2°,位移误差小于0.5 mm。仿真图像和实际图像实验结果均表明SoftNew-ton具有较高解算精度和较强的鲁棒性。     

基于单目视觉的焊接螺柱位姿参数测量技术研究

焊接螺柱在汽车制造领域有着广泛的应用,其焊 接 后的位姿(位置和姿态)是否符合设计要求决定着 后续部件的装配效率及整车质量。为了实现在线测量焊接螺柱的位姿参数,研究了一种 基于单目视觉 的焊接螺柱位姿测量方法,首先通过摄像机获取焊接螺柱图像,然后通过边缘检测、特征提 取等技术提取 焊接螺柱特征信息,最后通过计算模型实现焊接螺柱的位置偏移量及倾斜角度偏移量的测量 。通过实验对 测量模型与方法进行了验证,结果验证了方法的准确性和有效性,位置精度和角度精 度分别为± 0.15mm和±15′,可以很好地满足汽车等制造工业领域在线、柔性、快速和高精度的焊接螺柱位姿参数的测量需要。     

基于点特征的单目视觉位姿测量算法

针对位姿求解过程中存在的解不唯一、选解难和解的精度不高等问题,提出一种基于点特征的单目视觉位姿测量算法。首先,根据共面4个特征点之间的位置关系,分别对平行和相交两种情况进行分析;其次,根据特征点的空间坐标、图像坐标和空间位置关系,推导出世界坐标系中3个坐标轴上的向量变换到摄像机坐标系中的单位向量,进而求解出物体相对于摄像机的初始位姿;最后,用LM算法对初始位姿进行优化,得到最终位姿。实验结果表明:文中算法的合成误差为0.54 mm;现有的EPnP算法、两点一线算法和P3P算法的合成误差分别为1.28、1.52和4.26 mm;文中算法的合成误差分别减小了57.8%、64.4%和87.3%,优于现有的EPnP算法、两点一线算法和P3P算法。     

基于单目视觉的手术器械位姿估计模型研究

手术器械管理是整个手术过程中重要的一环,科学高效的管理手术器械对提高医疗质量具有重要意义。为有效解决人工传递和清点手术器械效率低、易出错的情况,提出了一种基于单目视觉的手术器械位姿估计模型。首先将手术器械数据集图像进行Gamma适应校正,其次把校正后的数据集放入YOLOV5进行模型权重训练与识别验证,接着将识别所得的单枚手术器械图像进行局部增强与主体提取,最后把处理结果接入到位姿估计模块中,得到手术器械的中心点与4D位姿。实验结果表明,手术器械识别精度可达到89.4%,平均平移位姿误差为3.482 mm,平均旋转角度误差为2.048度,并且在不同分辨率和灰度值下均有良好的表现,验证了该算法具有良好的精度和鲁棒性。     

气浮实验台位姿视觉测量方法

为了实现气浮实验台位姿的实时确定,提出了一种基于单目视觉的位姿测量方法。首先,设计了一种具有旋转、平移、缩放不变性且易于探测的圆形合作靶标;其次,结合靶标尺寸、形状以及安装位置,基于Blob分析快速识别合作靶标,保证了定位点提取的准确性;然后,提出一种在待识别区域内进行行、列扫描统计的靶标圆心测量算法,实现靶标圆心的快速、鲁棒提取;最后,结合计算机坐标系下的圆心位置以及视觉测量系统中坐标变换关系,解算气浮实验台的实际位姿。实验结果表明:该方法测量位姿精度较高,抗噪能力强,在处理1 600 pixel1 600 pixel图片的情况下,平均测量周期为53.086 ms （约19帧/s）,能够实现对气浮实验台位姿实时、精确、鲁棒的测量。     

智能坐标测量中零件位姿的单目立体识别

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,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,经过同名像点的匹配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。进行了识别实验,实验数据表明该识别方法是可行的,满足实时测量要求。     

基于单目视觉的工件定位技术研究

针对普通工件的位姿定位问题,文中提出了一种使用单目视觉平台和CAD模型的工件定位方案。为了阐明该方案的具体设计,基于单目相机的标定方法引入工件图像识别的相关技术,设计了工件的图像预处理过程,并提出基于CAD模型的单目视觉定位算法。实验测试结果表明,与基于先验性关系的定位方案相比,该定位方案具有更高的精度和较好的灵活性,可以满足普通工件的定位需要。     

基于单目视觉的工业机器人定位系统设计

在工业化生产流程中,工业机器人能准确识别并抓取目标工件的状态、位置信息,收集反馈给控制系统处理以修正加工程序参量,从而实现制造工艺的高度自动化及精加工。以视觉定位和图像信息收集、处理的工业机器人为对象基准,设计了一套单目视觉定位系统。系统引入了静态图像收集算法、图像信息模块测量和三维空间匹配测量算法,通过工业试验得出测量数据。误差分析结果表明,基于单目视觉的机器人定位系统符合加工自动化的信息数据要求,能实现工件参数和空间姿态间的匹配,辅助提升生产的自动化程度。     

基于单目视觉和固定靶标的位姿测量系统

利用计算机视觉进行位姿测量的方法广泛应用于机器人系统、运动体控制系统和精密检测系统。研究和设计了一种基于固定靶标的单目视觉定位系统和方法,用最少硬件资源实现精密定位。首先,利用图像匹配的方法检测出平面靶标在图像中的坐标,图像匹配采用SIFT算法和映射匹配方法,之后利用固定靶标的特性求取中心点。实验利用多幅图像样本验证了图像匹配的准确性和鲁棒性。然后,针对呈矩形分布的PnP问题,提出了一种新的求解方法,以靶标控制点的图像坐标和空间坐标作为输入,得到了移动物体与摄像机的三维相对位姿。实验利用五维精密位移台移动目标物体并拍摄多副图像,结果表明位姿测量系统在800 mm范围内达到mm级精度,可以满足应用需求。     

基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术

基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术已成为故障航天器在轨捕获与维修、空间垃圾清除等空间操控活动开展必不可少的关键技术之一。针对这一技术,阐述了国内外研究现状;然后,描述了相对位姿测量技术原理,并重点介绍了点云配准方法;最后,进行了航天器模拟器的相对位姿测量精度仿真验证。结果表明:基于激光雷达的航天器相对位姿测量技术方法合理可行,测量精度高,可满足近距离操控中相对导航任务需求,对国内后续开展工程应具有较大参考价值。     

无人机视觉导航中的图像处理及位姿解算

在无人机自主着陆过程中,无人机视觉导航系统利用跑道图像解算出无人机的位置姿态信息,为飞行控制系统进行自主着陆控制奠定基础。对视觉导航系统中图像处理及位置姿态解算进行了分析和研究。基于模板匹配进行跑道识别;利用Hough变换提取跑道图像特征;采用最小二乘法对检测出的跑道边缘直线进行拟合并得出其在图像坐标系中的直线方程;基于空间的坐标关系变换,利用推导出的算法对无人机位置姿态进行了解算,并利用实际图像对所用算法进行了实验验证。     

基于MEMS传感器的集装箱吊具位姿检测应用

针对现有的集装箱吊具位姿检测中存在的装卸效率低、成本高的问题,研究了基于MEMS传感器的集装箱吊具位姿检测系统。系统以LSM303DLHC、L3GD20传感器为数据采集模块,以STM32F303为微控制器,以上位机界面为实时动态监控,重点分析了基于梯度下降法的姿态融合算法。通过实验数据对比和监控跟踪界面分析,文中所研究的系统实时性好、精度较高、界面友好,并在相关课题中得到了充分验证,是一款值得推广的集装箱吊具位姿检测系统。     

基于凸松弛全局优化算法的视觉测量位姿估计

针对参考点存在较大噪声时基于光束法平差的视觉测量位姿估计无法确保目标函数在全局极小处收敛,本文提出利用凸松弛（LMI）全局优化算法进行视觉测量全局最优位姿估计。利用归一化图像点和摄像机光心组成的正交投影矩阵,构造以旋转矩阵四元数为参数的物空间误差目标非凸多项式函数。对非凸多项式进行LMI,可以逼近其全局极小值,进而求解...