二值加权正交迭代相机位姿估计算法

在相机位姿估计算法的实际应用中,由于2D像点与3D参考点的错误匹配,参考点中往往含有异常值。针对现有算法抗异常值能力较弱的问题,提出了一种基于正交迭代的二值加权算法。该算法在正交迭代算法的基础上,引入包含两个阈值的加权系统来衡量参考点的可靠性。选取重投影误差的四分位数中的最大值作为阈值之一,另外引入一个与重投影误差和焦距相关的阈值来加速异常值比例较低时的收敛速度。最终选取两阈值的最大值对目标函数进行二值加权,降低了异常值对估计结果的影响。实验表明,该方法提升了正交迭代算法的抗异常值能力,具有较强的鲁棒性。     

基于测量误差不确定性加权的快速相机位姿估计算法

在相机位姿估计任务中,参考点位置的测量容易受测量仪器或者所处环境影响,出现一定程度的测量误差,其中误差较大的点对最终求解精度的影响很大,被称为野值点。文章针对现有算法抗野值点能力较弱的问题,提出一种基于测量误差不确定性加权的快速相机位姿估计算法。该算法以经典的正交迭代算法为基础,引入M估计方法,对目标函数根据参考点的测量误差赋予相应大小的权值,最大程度地将野值点的影响排除,并引入Kronecker积对计算过程进行优化,减少了迭代过程中的冗余计算,提高运算速度。仿真实验结果表明,改进后的算法提升了原算法的抗野值点能力,且计算速度更快。     

基于加权加速正交迭代算法的相机位姿估计

单目视觉中的位姿估计是三维测量中的一个关键问题,在机器视觉、精密测量等方面运用广泛。该问题可通过n点透视（PnP）算法求解,正交迭代算法（OI）作为PnP算法的代表,因其高精度的优点在实际中得到了广泛运用。为了进一步提高OI算法的稳健性和计算效率,提出了一种加权加速正交迭代算法（WAOI）。该方法首先根据经典正交迭代算法推导出加权正交迭代算法,通过构建加权共线性误差函数,利用物点重投影误差更新权值,达到迭代优化位姿估算结果的目的;在此基础上,通过自适应权值,整合每次迭代过程中平移向量以及目标函数的计算,减少迭代过程中的计算量,从而实现算法的加速。实验表明,在12个参考点中存在两个粗差点的情况下,WAOI的参考点重投影精度为0.64 pixel,运算时间为8.02 ms,精度高且运行速度快,具有较强的工程实用价值。     

基于扩展正交迭代的快速加权的相机位姿估计

相机位姿估计算法多基于参考点而较少利用图像中的直线信息,本文对于相机位姿估计算法的抗干扰性和实时性,在扩展正交迭代的基础上,提出了一种基于点和直线段结合的快速加权的相机位姿估计算法,该算法以加权共线性误差和加权共面性误差之和为误差函数,根据计算初值的深度信息和重投影误差确定权重系数,并对整体进行加速优化,将每次迭代计算的时间复杂度从O(n)降到了O(1)。仿真实验结果表明算法可以抑制异常点的干扰,减少计算时间,旋转矩阵计算误差比传统正交迭代算法减少48.31%,平移向量计算误差减少48.79%,加速优化后的计算时间为加速前的47.11%。实物实验表明该算法可以充分利用检测到的参考点和参考直线信息,提高计算精度,有较高的实际应用价值。     

基于关键点距离表征网络的物体位姿估计方法

提出一种新型的关键点距离表征学习网络,该网络利用位姿变换过程的几何不变性信息,在网络中引入距离量的估计,进而推导出稳健关键点,以此来提升基于深度学习的六自由度物体位姿估计方法的精度。所提方法包含两个阶段。首先,设计了关键点距离表征网络,通过一种骨干网络模块和特征融合结构实现RGB-D图像特征提取,并结合多层感知机预测物体逐点相对于关键点的距离量、语义和置信度。其次,根据可视点投票法及四点距离定位法,利用网络输出的多维信息推理计算关键点坐标,并最终通过最小二乘拟合算法得到物体位姿。为了证明所提方法的有效性,在公开数据集LineMOD和YCB-Video上进行了测试,实验结果表明,所提方法相比于原PSPNet框架中的ResNet参数量减少一半且精度有所提升,在两个数据集上精度分别提升了1.1个百分点和5.8个百分点。     

视觉信息位姿估计在火箭起飞漂移量中的应用

目前,火箭起飞漂移量大多基于高速电视测量系统,测量精度低,利用位姿估计算法将火箭漂移量的计算问题转化为计算箭体坐标系与测量坐标系之间相对旋转和平移的问题,并结合实际测量情况,提出了一种基于正交迭代算法的多目视觉位姿估计算法.算法先把获取的全部图像数据进行统一表达,再把观测到的特征点的物方残差作为目标函数,最后使用加权绝...     

六自由度工业机器人位姿误差的补偿方法

为了实现工业机器人的位姿误差补偿,在分析了机器人的位置误差和姿态误差的基础上,利用修正后的D-H算法建立了机器人运动学方程,并利用矩阵法建立了机器人的位姿误差分析模型。提出一种将机械结构参数综合映射到关节角度参数的补偿方法,并设计了一套适合此方法的补偿实验。通过对实验结果的分析与计算,验证了该方法适用于机器人位姿误差补偿,大幅度提高了机器人的绝对精度。     

基于PSD的二维定心激光扫描器摆角测量系统

介绍了二维定心激光扫描器的工作原理和结构设计,描述了采用光电位置敏感探测器(PSD)实现的二维摆角测量系统,比较了两种不同测量方式的优劣,包括数学模型、计算公式和光学系统构造。给出了PSD信号处理电路框图,设计了消除暗电流和杂散光干扰的采样-保持电路,并对系统位移做了标定。系统可以实现30°圆锥角的大范围二维摆角测量,角分辨率达0.01°,具有实时性强、工作稳定、抗环境干扰能力强等优点。     

激光对推扫相机的干扰

针对激光对推扫相机干扰效应及其干扰机理等疑难问题,构建了一套推扫相机激光干扰实验系统.描述了实验系统组成、实验方法和步骤,开展了激光对推扫相机干扰实验,给出了实验结果.从线阵CCD探测器的结构和图像处理层面出发,对出现的干扰现象进行了机理分析,利用实验数据拟合出了相机入瞳激光功率与干扰面积的对应关系,分析了影响推扫相机输出图像上激光干扰面积的主要因素,并与激光对凝视相机的干扰进行了比对分析.该研究成果可应用于激光对推扫相机干扰效果评价和相机激光防护研究等方面.     

Estimating the output field of a directly modulated laser diode

A method for estimating the chirp of the output light field of a directly modulated laser diode is presented and experimentally tested. This method is based upon simple measurements of the modulated output power and spectral lineshape. Using a method of best fit to the spectral lineshape, a good estimation of the field phase is easily evaluated. This information can then be used to determine the suitability of laser diodes in high-speed, high-dispersion intensity modulated direct detected optical systems     

激光加工机械手系统工件位姿自动校正的方法

为了减小在数控加工系统中工件位姿无法精确定位引起的加工误差,采用通过实时检测工件上2个点分别在实际工件坐标系下偏离理想坐标系的坐标来实现机械手自动校正的方法,阐述了工件坐标校正的数学模型、算法和算法程序设计的实现。结果表明,通过6组模拟数据得到位移误差不足0.01mm,角度误差不足0.02°,验证了该方法的正确性。     

机器人位姿测量中激光跟踪仪布局位置研究

应用激光跟踪仪进行机器人位姿测量时,为了减小激光跟踪仪分布位置对测量结果的影响,对激光跟踪仪布局位置开展优化。以ABB IRB1410型机器人为研究对象,规划了其测量区域。通过构建激光跟踪仪误差传递函数,对激光跟踪仪测距误差、测角误差对整体坐标测量精度影响进行分析。通过仿真分析研究了激光跟踪仪不同分布位置下机器人测量区域内测量点整体偏差的分布规律。通过构建激光跟踪仪布局评价函数并基于MATLAB无约束线性优化算法确定了激光跟踪仪最优布局位置主要位于测量区域中心轴线及其延长线附近,并对最优位置相邻区域整体测量偏差的分布规律进行了分析,为机器人现场测量提供一定的参考依据。     

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。     

用于激光聚变的X射线条纹相机阴极检测系统

研制了一套X射线条纹相机光电阴极检测系统,用于激光惯性约束聚变中阴极的快速标定和检测。通过三位一体的条纹变像管设计,条纹变像管电子光学系统的优化,真空室、控制系统的制备,系统的装调、集成和测试,研制了光电阴极检测系统。组建了阴极系统静态测试平台,标定了其静态特性,测试结果显示:3条条纹像中心的偏移率在狭缝方向为2.8%,在垂直于狭缝方向为6.6%,平均放大倍率1.29,误差在0.8%,边缘空间分辨率大于10 lp/mm。该系统可以满足激光聚变诊断研究对于X射线条纹相机光电阴极的检测需求。     

激光对星载相机的干扰能力研究

激光辐照到卫星的星载相机光电探测器上会形成干扰光斑,该干扰光斑会使星载相机“致盲”,从而无法侦察到地面部分区域。本文以可见光波段激光辐照星载相机为例,建立了激光干扰星载相机的地面防护能力评估模型,分析了影响防护区域大小的主要因素,定量评估了激光对星载相机的地面防护效能。     

飞秒激光标定X射线条纹相机的时间特性

受激光惯性约束聚变诊断需求,为神光Ⅲ研制了一台工程化X射线条纹相机系统。使用130 fs钛宝石激光器搭建了X射线条纹相机的动态测试系统,标定了条纹相机的时间性能。实验结果显示X射线条纹相机的时间晃动13.7 ps,四个挡位的固有延时为26.3 ns、31.5 ns、41.2 ns、68.6 ns,全屏时间为1.9 ns、3.9 ns、7.9 ns、14.5 ns。相机的四个时间量程跨度一个数量级,且具有近似的2次方关系,可以兼顾不同超快脉冲测量和对比。该相机时间性能优良,可以满足目前我国激光聚变诊断研究对X射线条纹相机的需求。