仿复眼视觉测距传感器视轴的快速标定法

基于生物复眼的视觉结构特性及视神经处理机制,搭建了环形31通道的仿复眼视觉快速测距传感器,建立了基于侧抑制神经网络的仿生多通道视觉快速测距模型,并提出了基于高斯分布离散信息的多通道传感器多视轴快速标定法,实现环形传感器视轴标定.实验结果表明:传感器视轴标定后,传感器阵列中间视角区左眼相对准确度提高20.46%,右眼相对准确度提高9.00%;采用夹角6°的传感器阵列,在左右眼中间评测区内80%以上区域内测得目标所在角度误差小于±0.60°;实现了仿复眼视觉测距传感器对运动目标(速度50mm/s)定位误差在-3～10mm间的实时测距.     

双目视觉中基于对偶四元数的三维运动估计

针对现有的三维运动估计算法在精度、效率和稳定性等综合性能上的不足,提出了一种结合双目视觉三维重建和利用对偶四元数表达运动参数的新算法。该算法以双目视觉系统为基础,采用SIFT算法进行图像特征点的提取和匹配;根据匹配关系进行三维特征点重建,以获取三维场景中运动目标的结构参数;利用对偶四元数可同时表示刚体的旋转和平移运动的特点,实现目标对象运动参数的表达和求解。通过实验将提出的算法与现有算法(包括奇异值分解法、正交分解法和单位四元数分解法)进行比较,结果表明,该算法具有更加简洁的表达形式,在保持传统算法精度和稳定性优势的基础上提高了计算效率,具有更优的综合性能。     

昆虫复眼的仿生研究进展

作为生物光学发展的一个重要部分,对昆虫复眼的研究越来越重要,从结构、分类、人工仿生及应用等方面对昆虫复眼的研究近况进行了综述,并展望了其发展趋势。     

一种基于双目视觉技术的运动线缆空间位姿测量方法

为了测量柔性运动线缆的空间位姿,提出了一种基于双目视觉的中心线匹配法,可以对长径比较大的柔性线缆类零件的空间位姿进行光学测量。通过运动估计方法提取ROI(感兴趣区域),对ROI进行二值化处理,再通过细化算法提取区域的骨架作为中心线,结合极线约束寻找中心线上的匹配点对,重建中心线上点列并拟合空间中心线。建立了实验系统,通过实验测试表明,该方法平均测量误差为0.09mm,证明了实验方法的正确性和可行性。     

双目视觉系统的测量误差分析

通过对双目视觉测量系统的研究,建立了双目视觉测量系统的误差模型,并分析了系统结构参数对测量结果的影响。在理论上对系统结构参数(两光轴夹角、基线距离)与测量精度之间的关系进行了系统、详尽的分析,得出了测量系统的位置误差对距离方向上的精度影响较大;光轴夹角的变化对测量误差影响不大,而距离方向的误差随着基线距离的增加而减小的结论。本文建立的误差模型对具体的双目视觉测量系统的设计具有指导作用。     

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.     

基于双目立体视觉的视网膜成像系统研究

为了从不同的拍摄位置实时获取同一区域的眼底视网膜图像,实现视网膜表面形貌的三维重建,设计了一种基于双目立体视觉下的视网膜成像系统。系统由成像光路和照明光路组成。照明光路通过柯勒照明的方式为眼底提供均匀背景光,并设置黑点板消除杂光;成像光路通过反射镜组形成两个平行光路,从两个光路同时拍摄同一区域的眼底视网膜图像。实验结果表明,本系统放大倍数为7.3,能在850nm的近红外光照明下实时拍摄到两组同一区域的图像。拍摄过程中视差角约为10°,较好地校正了色差、球差等近轴像差。系统使将来与OCT技术融合,实现深度信息图像和三维重建图像的拼接成为可能。     

硬管式无人机AAR双目视觉导航算法研究

针对硬管式无人机自主空中加油近距编队阶段的相对位置和姿态估计问题,研究了基于双目视觉的相对位姿估计算法。该算法采用Harris方法提取特征点,并对其进行快速匹配,通过Sampson方法三维重构获得特征点在摄像机坐标系下的三维坐标,以重构误差平方和最小为准则建立目标函数,利用单位四元数法求解位姿参数。最后利用仿真平台验证双目视觉位姿估计算法的有效性。结果表明:相对位置误差低于0.1 m,相对姿态误差小于0.5°,其精度满足自主空中加油相对导航性能要求。     

双目视觉用于鱼苗尺寸测量

为了有效地提高鱼苗尺寸测量的效率及精度,搭建了平行式双目立体视觉系统。根据双目视觉原理,首先基于改进后的由多组同心圆构成的标定板对双目视觉测量系统进行定标;然后利用Harris角点提取算法获取鱼苗图像的关键特征点,并基于归一化互相关(Normalized Cross Correlation,NCC)立体匹配算法对关键特征点进行匹配,提取坐标数据;最后根据坐标数据进行计算,得到鱼苗的空间坐标,实现对鱼苗尺寸的精确测量。结果表明,由所搭建的平行式双目立体视觉系统测量的相对误差在8%以内,为双目视觉应用于鱼类养殖业的可行性提供了依据。     

双目立体视觉技术在结构试验中的应用

传统的动态位移测量方法属于接触式测量,常用应变式位移计直接测量结构变形,其测量精度往往取决于位移计安装情况,且测量的电信号容易受到试验环境的影响。随着光学测量技术的不断发展,基于双目立体视觉和数字图像处理技术的光学测量方法已开始应用于位移测量。为了解决传统动态位移测量的精度问题和环境对信号的干扰问题,将双目立体视觉技术应用到三层钢框架结构的振动台试验中,对结构在地震作用下的位移进行测量。研究结果表明:从位移时程和位移偏差率两方面同传统测量方法进行对比分析,光学测量方法减少了2.0 s~3.5 s的相对滞后时间,增强数据可靠性;位移偏差率最大为7.03%,最小为0.02%,均在测量误差允许范围之内,验证了光学测量位移方法在结构抗震试验中的可行性及优越性。     

一种基于双目视觉的箭体晃动在线监测方法

为监测液体运载火箭箭体长期储存状态下的晃动情况,保证产品的安全稳定,提出一种基于双目视觉测量的箭体晃动在线监测方法。利用全站仪等设备对像机内、外参数进行高精度标定;测量在箭体坐标系下同一标识点不同时刻的精确坐标;通过不同时刻标识点的坐标变化及约束条件构建方程组并求解位姿变换参数,进而得到实时箭体晃动量。实验验证结果表明:单个标识点最大测量误差、总偏差分别为0.026 mm和0.079 mm,能够有效满足箭体晃动在线监测的实际需求。     

基于HALCON的双目立体视觉工件尺寸测量

为了实现对大批量生产工件尺寸的精密测量,该文基于双目立体视觉视差原理,设计了一种工件尺寸实时测量系统;系统通过两个工业数字摄像头实时采集工件不同角度的两幅图像,并基于机器视觉软件HALCON的HDevelop开发环境,对两幅图像进行相关预处理,获取感兴趣区域。提出一种基于canny的亚像素边缘检测、边缘细化、基于atukey权重函数的最小二乘法边缘拟合及边缘均匀取点算法获取精确的边缘特征点,并通过双目系统标定、极线约束与NCC相结合的立体匹配、世界坐标转换、几何计算相结合的非接触式双目视觉方法进行尺寸测量。通过大量实验证明,该方法可有效地获取工件特征点的三维坐标值,不借助外部测量仪器实现工件关键尺寸的高精度实时检测,检测精度达±0.2mm以上,简单快捷,具有较好的准确性和实时性。     

基于双目视觉的大型高反光构件测量系统

为满足大型高反光构件的原位高效高精度测量,提出了一种基于双目视觉配合工业机器人的测量系统.该系统通过目标检测可以准确分割出视觉标志点所在的感兴趣区域,有效减少高反光表面造成的误提取,提高双目视觉测量系统的鲁棒性和测量效率.同时通过控制工业机器人末端运动,完成多位姿下对整个构件的测量,再通过多位姿间坐标转换关系将不同位姿...     

基于水下双目视觉的燃料组件变形检测系统

燃料组件变形状态是堆芯运行过程中的重要监测指标,基于水下双目视觉的变形检测系统不仅能获得燃料组件关键参数的三维尺寸,还可以测量组件的整体轮廓。根据水下大型燃料组件的高热、高辐射特点,研制了一种基于16台摄像单元的水下双目检测系统,并给出各组成模块的详细设计;通过联合Harris特征点和区域灰度互相关方法,实现辐射噪声干扰下的双目摄像模块的组内快速图像配准。经模拟水池和核电现场实验,验证系统局部参数测量精度优于0.2 mm,全局参数测量精度满足0.5 mm,为高热、高辐射的水下乏燃料组件的局部变形和整体弯曲等参数测量提供有力工具。     

Novel calibration method for non-overlapping multiple vision sensors based on 1D target

The global calibration of multiple vision sensors (MVS) with non-overlapping views has been widely studied. In this paper, a novel calibration method for MVS with non-overlapping fields of view based on 1D target is presented. First, two neighboring vision sensors are selected. The rotation matrix between the two vision sensors is computed using the co-linearity property of the feature points on 1D target. Then the translation vector is computed according to the known distances between feature points on 1D target. The global calibration of all vision sensors is realized by repeating the above pair-wise calibration on different pairs of vision sensors. Due to the small volume and mobility of 1D target, the proposed global calibration method can be applied to vision sensors distributed in a large area or narrow space. Experiment results show that the RMS error of global calibration is within 0.060 mm.     

Defocus and binocular vision based stereo particle pairing method for 3D particle tracking velocimetry

We propose a new method, based on the depth-from-defocus technique and binocular vision, for solving the stereo particle pairing problem in 3D particle tracking velocimetry (PTV). Firstly, the apparent particle depth is measured with a single camera, using the depth-from-defocus technique. Secondly, a strict mathematical model of the particle-to-particle correspondence relationship between the left and right images, taking into account the refractions at the interfaces in the optical path, is presented, with the assumption that the apparent particle depth is measured. Thirdly, based on the apparent particle depth and particle-to-particle correspondence relationship, the epipoplar line is truncated into a short line segment by cutting off, where the apparent particle depth extends beyond its estimated range. For the first time, the range of the blur circle radius is employed as an additional stereo particle pairing constraint. Finally, the optimal pairing particle is selected by applying the epipolar line segment and blur circle radius constraints. The experimental results show that the rate of correct pairing is significantly improved compared with the epipolar line nearest neighbor analysis, especially when the particle density is increasing.     

光学目标计算机视觉自动定位系统研究

运用计算机视觉检测技术 ,提出了一种新的光学目标自动定位系统。导出了自动定位数学模型 ,分析了定位精度。运用计算机视觉定位技术开发的 ZYZ- 6 2 0 PCB自动定位钻机 ,其定位钻孔精度优于 2 5μm。实践表明 ,计算机视觉光学目标自动定位系统具有高精度、快速实时的优点。该系统在工业领域必将具有广泛的应用前景。     

基于双目立体视觉的高压绝缘子在线检测系统

针对国家电网系统在防污闪工作中, 无法在线测量电气设备爬电距离的现状, 基于双目立体视觉研制了一种高压绝缘子爬电距离的带电检测系统。提出了利用圆锥面离轴反射镜产生线结构光的方法。利用窄带滤光片增强了线结构光在图像中的对比度, 并结合最大类间方差法和灰度重心法对图像进行自适应阈值分割, 实现了特征点的自动提取, 解决了强太阳光和复杂背景对特征点提取的干扰问题。通过系统标定后, 对高压绝缘子样品的爬电距离进行了精度测试, 实验结果表明最大相对误差为1.45%, 平均相对误差为0.69%, 已成功应用于110 kV变电站中各种绝缘子爬电距离的在线带电测量。