高速运动目标多维姿态视觉测量关键技术研究
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基于单目视觉的实时测距方法研究论文摘要:测距是计算机视觉领域中的重要问题之一,在许多应用中都有广泛的应用。
本文提出了一种基于单目视觉的实时测距方法。
该方法利用单目相机拍摄到的图像进行目标的距离估计,不需要额外的传感器或设备。
首先,通过标定相机获取相机的内参数矩阵和畸变参数。
然后,使用特征点匹配算法对图像中的特征进行提取和匹配,得到特征点的对应关系。
接下来,利用三角测量原理计算出目标特征点在相机坐标系下的深度值。
最后,通过相机的内参数矩阵和深度值可以得到目标物体在相机坐标系下的三维坐标,从而实现了测距。
实验结果表明,该方法能够在实时场景中实现准确的测距,具有很大的应用潜力。
关键词:单目视觉,测距,内参数矩阵,特征点匹配,三角测量1. 引言随着计算机视觉技术的发展,测距问题在很多领域中得到了广泛的研究和应用。
利用视觉传感器进行测距是一种常见的方法,它可以在没有额外传感器的情况下实现目标的距离估计。
单目视觉是一种简单且成本相对较低的测距方式,因此在实际应用中具有重要的意义。
2. 方法本文提出的实时测距方法基于单目视觉,核心原理是利用特征点匹配和三角测量。
首先,通过标定相机获取相机的内参数矩阵和畸变参数。
内参数矩阵包括焦距和像素尺寸等参数,畸变参数用于修正图像的畸变。
然后,利用特征点匹配算法对图像中的特征进行提取和匹配。
特征点的提取可以使用SIFT、SURF等算法,匹配可以使用最近邻算法或RANSAC算法。
在特征点匹配完成后,可以得到特征点的对应关系。
接下来,根据三角测量原理计算出目标特征点在相机坐标系下的深度值。
三角测量原理利用目标在不同视角下的投影关系,通过三角形的边长比例计算出目标的深度。
最后,通过相机的内参数矩阵和深度值可以得到目标物体在相机坐标系下的三维坐标,从而实现了测距。
3. 实验结果对于本方法的实验结果进行了验证。
选取了不同距离的目标物体进行测距实验,并与实际距离进行比较。
结果表明,本方法能够在实时场景中实现准确的测距,与实际距离具有较小的误差。
跟踪技术综述一、引言随着科技的发展,跟踪技术在各个领域中得到了广泛的应用。
跟踪技术可以帮助我们实时获取目标的位置、姿态和运动轨迹等信息,为我们提供了极大的便利。
本文将对跟踪技术的概念、分类和应用进行综述。
二、跟踪技术的概念跟踪技术是指通过对目标进行连续观测和测量,以获取目标的位置、运动轨迹等信息的技术。
跟踪技术可以应用于各个领域,如航空航天、机器人、无人驾驶、视频监控等。
三、跟踪技术的分类根据目标的性质和跟踪手段的不同,跟踪技术可以分为以下几类:1. 视觉跟踪技术视觉跟踪技术是指利用摄像机采集的图像信息,通过对目标在图像中的位置和运动进行分析和判断,实现对目标的跟踪。
视觉跟踪技术可以应用于视频监控、物体识别、无人驾驶等领域。
2. 雷达跟踪技术雷达跟踪技术是指利用雷达系统对目标进行连续观测和测量,通过分析目标的回波信号,实现对目标的跟踪。
雷达跟踪技术可以应用于航空航天、导航定位等领域。
3. 卫星定位与导航技术卫星定位与导航技术是指利用卫星系统提供的定位和导航信号,通过接收和处理信号,实现对目标的跟踪。
卫星定位与导航技术可以应用于导航系统、车辆追踪等领域。
4. 无线通信跟踪技术无线通信跟踪技术是指利用无线通信技术对目标进行连续监测和测量,通过分析目标的信号特征,实现对目标的跟踪。
无线通信跟踪技术可以应用于通信系统、无人机等领域。
四、跟踪技术的应用跟踪技术在各个领域中都有广泛的应用,以下是几个典型的应用案例:1. 视频监控系统视频监控系统利用视觉跟踪技术对监控区域内的目标进行实时跟踪,可以帮助监控人员及时发现异常情况,并采取相应的处理措施。
2. 机器人导航机器人导航系统利用卫星定位与导航技术对机器人进行定位和导航,实现自主导航和路径规划,可以应用于仓储物流、智能家居等领域。
3. 交通管理交通管理系统利用雷达跟踪技术对车辆进行跟踪和监测,可以实时获取交通流量信息,帮助交通管理部门优化交通流动,提高道路利用率。
随机有限集扩展目标跟踪算法研究随机有限集扩展目标跟踪算法研究摘要:目标跟踪是计算机视觉和机器人领域的研究热点之一。
随机有限集(Random Finite Set,RFS)扩展目标跟踪算法是一类基于概率和统计的目标跟踪方法。
本文通过研究RFS扩展目标跟踪算法的基本理论和关键技术,总结了该算法的发展历程和应用情况,并对其未来发展进行了展望。
1. 引言目标跟踪是计算机视觉和机器人领域的重要课题,广泛应用于目标检测、自动驾驶、智能监控等领域。
传统的目标跟踪算法主要基于滤波或粒子滤波方法,其在处理高维状态空间和多目标的情况下存在一定的局限性。
为了克服这些问题,研究人员提出了随机有限集扩展目标跟踪算法。
2. 随机有限集扩展目标跟踪算法概述RFS扩展目标跟踪算法是一类基于RFS理论的目标跟踪方法,该方法通过描述目标状态的概率密度函数来进行目标跟踪。
RFS概率密度函数描述了目标的存在概率以及目标的状态分布,能够更准确地表示目标的不确定性。
3. RFS扩展目标跟踪算法的基本理论RFS扩展目标跟踪算法的核心理论包括卡尔曼滤波器、粒子滤波器、卡尔曼-粒子滤波器等。
卡尔曼滤波器是一种基于线性状态空间模型的目标跟踪方法,其通过线性近似的方式估计目标状态。
粒子滤波器是一种基于重采样的蒙特卡洛方法,能够处理非线性和非高斯的目标模型。
卡尔曼-粒子滤波器是卡尔曼滤波器和粒子滤波器的结合,用于解决高维状态空间和多目标的跟踪问题。
4. RFS扩展目标跟踪算法的关键技术RFS扩展目标跟踪算法的关键技术包括目标测量、目标建模、数据关联和滤波更新等。
目标测量用于从视频序列中提取目标特征,如位置、速度、外观等。
目标建模用于描述目标的运动模型和外观模型,常见的建模方法包括卡尔曼滤波器、高斯混合模型等。
数据关联用于将每个测量与目标进行关联,常见的关联方法有最小二乘关联、相似度度量等。
滤波更新用于根据最新的目标测量信息更新目标的状态估计值和不确定度。
基于计算机视觉的机器人导航与感知技术研究在当今科技快速发展的时代,人工智能技术带来了极大的变革和创新。
机器人作为人工智能技术的主要应用形式之一,在工业、军事、医疗等诸多领域逐渐得到提升和广泛应用。
机器人的导航与感知技术作为机器人能够自主运作的基础,更是受到了各大研究机构的重视和投入。
在机器人导航与感知技术中,基于计算机视觉的技术是研究的热点之一,本文就以此作为分析的切入点。
一、基于计算机视觉的机器人感知技术机器人的感知技术是指机器人通过传感器获取外部环境信息,进行数据分析处理,并结合内部输入信号,完成相关操作的技术。
其中,视觉传感技术是机器人感知技术的主要组成部分之一,也是其中最重要的方向之一。
基于计算机视觉的技术是应用于机器人感知技术最为广泛的一种形式。
计算机视觉技术通过模仿人类的视觉感知方式,将数字化的图像信息转化为具有实际意义的感知信息,实现机器人的自主化运作。
目前,计算机视觉技术主要包含视觉目标检测、语义分割、实例分割、姿态估计等多个方向。
在机器人领域,基于计算机视觉的技术主要用于机器人导航、自主避障、目标识别、手势识别等方面。
二、基于计算机视觉的机器人导航技术基于计算机视觉的技术在机器人导航中发挥了重要的作用,为机器人实现自主导航提供了强有力的技术支持。
基于计算机视觉的导航技术主要有以下几个方向。
1、激光雷达与视觉融合导航技术激光雷达是机器人导航中常用的传感器之一,可以精确测量距离和角度。
但是激光雷达在遇到玻璃、水面、雪等物质时会受到干扰,导致数据丢失。
因此,将激光雷达与视觉相结合,在机器人导航中发挥了不可替代的作用。
2、基于深度学习的视觉导航技术深度学习是计算机视觉领域的重要技术之一。
基于深度学习的视觉导航技术可以实现对环境的高精度感知、目标位置的检测与识别,以及路径规划的自主完成。
3、相机实时姿态估计技术的应用相机姿态估计技术是基于计算机视觉的一种重要技术,它可以实现对摄像头的实时姿态估计。
机械臂在工况切换中的姿态控制随着工业自动化水平的不断提高,机器人技术已经开始走进人们的生产生活中。
机械臂是机器人普及化的入门产品,被广泛应用于各种工业生产工艺中。
机械臂具有灵活、高效和精确的特点,可以完成人力难以完成的任务。
尤其是在工况切换中,机械臂的姿态控制非常重要。
本文将探讨机械臂在工况切换中的姿态控制。
一、机械臂的姿态控制原理机械臂的运动控制主要包括位置控制和姿态控制两个方面。
位置控制是指机械臂末端执行器的位置移动,姿态控制则是指机械臂末端执行器的角度变化。
机械臂的姿态控制主要是通过控制机械臂各个关节的转动角度实现的。
机械臂控制系统具有较高的自主性,可以根据运行状态动态调节机械臂各个关节的运动角度,从而完成一系列复杂的操作任务。
与传统的手臂控制方式不同,机械臂控制系统具有更高的精度和灵活性。
二、机械臂在工况切换中的姿态控制在实际应用中,机械臂常常需要进行工况切换操作。
比如,在自动化加工中,机械臂需要根据加工物品的形状、尺寸等特征,进行不同姿态的操作。
对于这种情况,机械臂的姿态控制至关重要。
在工况切换中,机械臂需要能够快速地确定目标物品的位置和姿态方向,并通过调节各个关节的角度,使机械臂末端执行器能够按照所需的姿态完成操作任务。
这种操作需要机械臂控制系统的实时性和精度性。
在实现姿态控制的过程中,机械臂需要完成传感器信号的采集和数据处理,以确定目标物品的位置和姿态信息。
同时,机械臂还需要设计合理的控制算法,以实现关节角度的实时调节。
相对应的,机械臂姿态控制面临的问题也变得越来越复杂。
三、机械臂姿态控制技术的研究进展随着机器人技术的不断发展,机械臂姿态控制技术也得到了不断的提高。
现阶段,机械臂的姿态控制技术主要包括视觉跟踪技术、传感器技术和控制算法技术等。
视觉跟踪技术主要是通过图像处理技术和计算机视觉技术,对目标物品的位置和姿态进行测量和跟踪。
传感器技术则是通过机械臂上安装的各种传感器,来实时测量机械臂末端执行器的位置和姿态方向。
Delta并联机器人目标识别与抓取技术研究共3篇Delta并联机器人目标识别与抓取技术研究1Delta并联机器人目标识别与抓取技术研究随着机器人技术的发展,越来越多的机器人进入到工业生产领域中,人们不断尝试将机器人的应用范围拓展到更多的领域。
其中,机器人的目标识别和抓取技术是机器人应用的重要研究方向之一。
Delta并联机器人作为一种高速、高精度的机器人,已经在工业生产中得到了广泛的应用。
本文将从Delta并联机器人目标识别和抓取技术两个方面出发,探讨Delta并联机器人在生产领域中的应用。
一、Delta并联机器人目标识别技术Delta并联机器人的目标识别技术包括三个主要部分:图像采集、图像处理和目标识别。
1. 图像采集:Delta并联机器人的图像采集主要是通过机器视觉系统实现的。
机器视觉系统一般由摄像头、图像采集卡和图像处理软件组成。
摄像头负责对被检测物体进行拍摄,图像采集卡将拍摄的图像信号输出给计算机,图像处理软件对图像进行处理,提取目标物体的特征。
2. 图像处理:图像处理主要是对图像进行预处理,包括图像去噪、图像滤波、边缘检测、二值化等操作。
预处理之后,可以将图像转化为特征向量,用来进行目标检测。
3. 目标识别:目标识别是基于特征向量对目标物体进行分类的过程。
目前,目标识别技术主要有两种方法:模板匹配和机器学习。
模板匹配是一种传统的目标识别方法,它通过对事先制作好的模板与图像进行匹配,从而识别目标物体。
机器学习是一种更加高效的目标识别方法,它将大量的样本数据输入到计算机中,通过机器学习算法从中提取特征,从而实现目标分类。
二、Delta并联机器人抓取技术Delta并联机器人的抓取技术包括两个主要部分:手眼协调和抓取控制。
1. 手眼协调:手眼协调是指机器人手臂和视觉系统之间的协作。
在抓取之前,机器人要对目标进行定位,然后根据目标的位置、姿态等信息,确定机器人手臂的运动轨迹。
因此,手眼协调技术是Delta并联机器人实现自动抓取的关键技术之一。
机器视觉技术论文机器视觉是一门涉及人工智能、计算机科学、图像处理、模式识别、神经生物学、心理物理学等诸多领域的交叉学科。
下面是店铺整理的机器视觉技术论文,希望你能从中得到感悟!机器视觉技术论文篇一机器视觉技术的应用研究【摘要】阐述了机器视觉技术在工业、农业、医学、交通领域的研究应用状况,指出了机器视觉的未来走向。
【关键词】机器视觉;应用研究机器视觉是一门涉及人工智能、计算机科学、图像处理、模式识别、神经生物学、心理物理学等诸多领域的交叉学科。
机器视觉主要利用计算机来模拟人或再现与人类视觉有关的某些智能行为,从客观事物的图像中提取信息进行处理,并加以理解,最终用于实际检测和控制。
随着现代计算机技术、现场总线技术与大规模集成电路技术的飞速发展,机器视觉技术也日臻成熟,已经广泛应用在国民经济发展的各行业。
1.机器视觉系统组成一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块,如图1所示。
首先采用CCD摄像机获得被测目标的图像信号,然后通过A/D转换成数字信号传送给专用的图像处理系统,根据像素分布、亮度和色彩等信息,进行各种运算来抽取目标的特征,然后再根据预设的判别标准输出判断结果,去控制驱动执行机构进行相应处理。
总之,随着机器视觉技术自身的成熟和发展,可以预计它将在现代和未来制造企业中得到越来越广泛的应用。
2.机器视觉技术的应用在国外,机器视觉的应用主要体现在半导体及电子行业,其中大概40%-50%都集中在半导体行业。
具体如PCB印刷电路;SMT表面贴装;电子生产加工设备;机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用,并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。
而在中国,以上行业本身就属于新兴的领域,再加之机器视觉产品技术的普及不够,导致机器视觉在以上各行业的应用几乎空白。
目前随着我国随着配套基础建设的完善,技术、资金的积累,各行各业对采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现,国内有关大中专院校、研究所和企业近两年在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆的尝试,逐步开始了工业现场和其它领域的应用。
FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨1 引言随着时代的发展,汽车作为如今人类出行使用最广泛的交通工具,让人们的工作和生活更加便利,但是也造成了一些危险的交通安全事故,提高汽车的碰撞安全性已成为汽车安全研究的重要内容[1-3]。
随着安全需求的提高,为保护乘员免受车祸,国内外各大汽车品牌通过各种各样形式的碰撞试验来验证车辆在交通事故中的安全表现。
在汽车碰撞试验中,高速视频影像是汽车碰撞试验中获取车辆结构变化,假人运动和伤害机理,约束系统及相关装置工作状态数据的主要手段之一,应用十分广泛[4-6]。
由于计算机技术中数字化图像的发展,研究人员对图像处理算法进行不断优化,从而视频测量分析方法也受到更多关注。
过去很多试验都是三坐标测量以及传感器测量,但是这些方法都有一些局限性,如三坐标测量在碰撞过程中不能实时监测,传感器安装起来比较复杂。
和传统的测量手段不同,一帧图像即可记录整个目标的运动变形情况,也不需要特别复杂的光学系统,成本较低。
故基于图像的测量可以比较方便地对全局变形进行测量,在位移及应变的测量中地位的越来越重要。
通过多相机耦合测量得到的三维计算机视觉,可以测出平面外位移场,得到三维变形信息。
在实际应用中发现,需要精确计算位移等参数时,图像运动分析结果会受到很多因素的影响产生偏差,从而对测量结果产生较大的误差[7]。
文章对视频分析的影响因素进行考虑,基于一种摄像标定方法对视频分析影响进行研究,重点探讨相机焦距和相机俯仰角对摄像分析结果的影响,并通过试验进行应用,提高了视频分析精度。
2 视频分析原理及模型在图像分析时,为了获取视频中分析点的位置信息,需要得到二维图像坐标与三维物体坐标的关系,建立成像模型[8]。
高速相机是一个典型的光电装置,收集来自物体的光,并将图像聚焦到传感器平面上,当使用电荷耦合器件(CCD)相机获取数字图像时,入射光被转换成电信号,最后将CCD信号转李珂 邹阳 徐修权 李帆中汽研汽车检验中心(武汉)有限公司 湖北省武汉市 430050摘 要:在汽车碰撞试验中,高速视频影像是汽车碰撞试验中获取车辆结构变化,假人运动等许多关键数据的重要手段,视频分析软件在其中广泛应用。
步态识别关键技术研究卢官明;衣美佳【摘要】高新技术的高速发展,使得越来越多的人对生物识别技术予以关注。
步态识别技术是一种新颖的生物特征识别技术,它通过人体行走姿态进行身份识别与认证,在安全监控和国防军事等领域的应用潜力也获得越来越多的关注。
文中首先分析了步态识别的研究意义和背景,以及步态识别系统的原理,再从主要评价指标、运动目标提取、步态特征提取、分类判决等几个主要方面介绍步态识别的技术现状,并分析了步态识别现存的困难和未来的发展方向。
%With the rapid development of advanced technology,biometrics recognition is paid more and more attention. Gait recognition is a novel biometrics recognition technology,which can recognize and identify a person by walking style.And it is catching more and more attention in the field of security monitoring and national defense and military. Firstly,the meaning and background of gait recognition are analyzed,followed by the basic theoryof gait recognition. Then,gait recognition technology is introduced fromthe aspects of main evalu-ation index,motion target extraction,gait feature extraction and classification judge and so on. In addition,some research challenges and future directions in gait recognition are discussed.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】7页(P100-106)【关键词】步态识别;目标检测;特征提取;分类判决【作者】卢官明;衣美佳【作者单位】南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京 210003;南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京 210003【正文语种】中文【中图分类】tP391随着信息化社会的日益发展,对重要信息的保密性保障变得愈加重要,有些比较传统的身份识别技术,如二代身份证、电子密码等,都已经跟不上时代的步伐,生物特征识别技术,正是符合时代要求的产物之一。
一种摄像模组位姿精确测量的方法5篇第1篇示例:摄像模组是指嵌入在摄像设备中用于捕捉图像的部件,常见于手机、摄像机、监控摄像头等设备中。
在实际的应用中,我们常常需要对摄像模组的位姿进行精确测量,以确保拍摄到的图像具有准确的信息和画面效果。
本文将介绍一种基于计算机视觉技术的摄像模组位姿精确测量方法。
一、背景介绍在传统的摄像模组位姿测量方法中,通常需要使用专门的测量设备和复杂的测量程序。
这种方法存在操作繁琐、成本高昂等问题,限制了位姿测量的准确性和效率。
而基于计算机视觉技术的位姿测量方法则具有操作简便、成本低廉、测量精度高等优点,逐渐成为研究和应用的热点。
二、基于计算机视觉技术的摄像模组位姿精确测量方法1.建立视觉模型我们需要在计算机中建立摄像模组的视觉模型。
这一步通常包括图像采集、特征提取、特征匹配等操作。
通过对模型的建立,我们可以获取摄像模组的外部特征信息,为后续的位姿测量提供基础数据。
2.位姿估计在建立好视觉模型后,我们利用计算机视觉技术对摄像模组的位姿进行估计。
这一步通常采用3D-2D对应或3D-3D对应等方法,通过已知的摄像模组特征信息和位置信息,推导出其位姿参数。
常用的位姿估计算法包括EPnP算法、PnP算法等。
3.误差校正位姿估计过程中常常存在误差,因此我们需要对位姿进行误差校正。
误差校正通常包括重投影误差最小化、迭代最近点算法等方法,通过减小误差提高位姿测量的准确性。
4.精度评估我们需要对位姿测量结果进行精度评估。
通过对比测量结果与真实值的差异,评估位姿测量的准确性和可靠性。
常用的精度评估方法包括平均绝对误差、标准差等。
三、应用场景与前景展望基于计算机视觉技术的摄像模组位姿精确测量方法在工业制造、智能交通、虚拟现实等领域具有广泛的应用前景。
在工业制造中,可以利用该方法对机器人、自动化生产线等设备的姿态进行精确控制,提高生产效率和产品质量。
在智能交通领域,可以利用该方法对车辆、行人等目标的位置进行实时监测和跟踪,提高交通安全性和管理效率。
运动影像测量方法与误差分析摘要:本文旨在探讨影像测量方法的有效性以及其所带来的误差分析,以及该领域的一些进步。
首先,介绍了使用影像测量的理论基础。
然后,详细介绍了如何采用多种不同的测量方法,为研究人员提供有效测量和定量分析。
最后,本文讨论了影像测量及其背后藏着的一些误差潜在隐患,以及一些可以解决这些隐患的建议方法和技术。
关键词:影像测量、误差分析、多种测量方法、定量分析、建议方法正文:影像测量方法是研究人员对物体相对位置,尺寸,形状和运动的有效测量方法。
这项技术可以解决传统测量方法所面临的一些问题,如精度不足,工作范围有限,不能够满足科学研究和工程应用的需要等。
通过影像测量方法,研究人员可以通过定量分析物体的表现,以更加客观、可靠的方式获取精准的实时测量结果。
影像测量方法还可以应用于体育运动,以便准确跟踪运动者的位移和运动单位的运动规律,从而为运动改善和提升提供数据参考。
影像测量方法也不是没有缺点的,它存在一些潜在的误差,如选择和使用不当的软件,摄像机图像和帧频等参数偏差,计算机硬件或测量仪器的错误,以及复杂的光学环境等。
为了保证影像测量方法的准确性,研究人员应该采取一些预防措施,例如使用合适的软件,校正光学环境参数,结合多种测量方法,消除计算机硬件错误等。
此外,也可以为影像测量方法实施一些质量检查,以便进一步确定其准确性并及时发现和修复可能出现的问题。
本文介绍了影像测量方法的有效性以及其带来的误差分析,以及一些可以提高准确性的建议措施。
经过合理的规划,研究人员可以有效利用影像测量技术,以客观、可靠的方式获取正确的测量结果。
影像测量技术可以实现各种应用,包括物体尺寸测量、运动检测、对象跟踪和位移分析等。
首先,影像测量可以用于物体尺寸测量,通过使用多项式来拟合物体的精确尺寸,从而获得更扎实,准确的测量结果。
例如,在自动化系统中,可以使用影像测量来识别型号和尺寸。
其次,影像测量可用于运动检测。
通过对运动对象进行跟踪,研究人员可以获得关于物体运动方式,速度和轨迹等信息。
基于灭点理论的目标姿态角单站测量张颂;谢永杰;张华良;赵岩【摘要】提出了一种基于灭点理论的目标姿态角单站测量方法,利用单台光测设备的参数信息和目标在图像上的灭点位置计算目标特征直线的方向,从而获得目标的姿态信息.同时给出了灭点精度评价指标,可作为姿态测量精度的评价标准和加权融合时的权重因子.通过模拟实验和实物实验验证了方法的可行性和准确性.该方法与中轴线法测量偏差均值为0.2°,表明所给出的方法对类柱状目标的姿态测量具有精度高、易于实现的特点.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2015(036)003【总页数】4页(P420-423)【关键词】姿态测量;灭点;单站;图像处理【作者】张颂;谢永杰;张华良;赵岩【作者单位】西北核技术研究所,西安710024;西北核技术研究所,西安710024;西北核技术研究所,西安710024;西北核技术研究所,西安710024【正文语种】中文【中图分类】TN965.5;TP391引言单台光测设备(光电经纬仪、高速相机等)测量目标姿态主要有以下3种方法:1)模型匹配法,建立目标模型库和图像姿态库,通过与真实图像匹配获得目标的姿态[1-2];2)距离信息结合法,利用单站图像和相应目标的距离信息计算目标特征点的位置,由特征点之间的位置关系得到目标的姿态[3-4];3)形状约束法,采用平面投影模型,利用空间目标几何形状上的约束条件确定姿态[5]。
模型匹配法需要建立目标的模型库,且匹配时运算量大,缺乏实时性;距离信息结合法需给设备配备激光测距设备,且需要同时测量目标上多个特征点的距离信息,对运动目标来说难度较大;形状约束法主要针对长焦镜头相机和远距离目标(平行投影),且对目标的成像质量要求较高。
本文提出一种基于灭点理论的目标姿态角单站测量方法,仅需要获得目标在图像中的灭点位置和相机参数信息即可计算姿态角。
空间中一组平行线投影到相机成像平面上有一个交点,该点称为灭点。
一种摄像模组位姿精确测量的方法【摘要】本文主要介绍了一种摄像模组位姿精确测量的方法。
首先在介绍了研究背景和研究意义。
在详细介绍了五种不同的方法:基于双目摄像头的精确测量、利用三维重建技术实现位姿测量、结合传感器数据和图像处理技术提高测量精度、利用深度学习算法进行位姿估计以及基于特征点匹配的位姿测量。
最后在结论部分对这些方法进行总结,并展望未来可能的发展方向。
通过本文的介绍,读者可以了解到不同方法在摄像模组位姿测量方面的应用以及各自的优劣势,为相关领域的研究和应用提供参考。
【关键词】双目摄像头、三维重建技术、传感器数据、图像处理技术、深度学习算法、特征点匹配、位姿精确测量、研究背景、研究意义、总结、展望1. 引言1.1 研究背景随着计算机视觉和机械测量技术的不断发展,对物体姿态和位姿进行精确测量的需求日益增加。
在诸多领域,如工业制造、自动驾驶、机器人导航等,精准的位姿测量是实现自动化和智能化的关键。
传统的测量方法存在一定的局限性,比如测量精度不高、依赖人工干预等问题,因此迫切需要一种新的、高效且精确的位姿测量方法。
随着双目摄像头、三维重建技术、传感器数据和图像处理技术、深度学习算法的不断发展和应用,为实现位姿精确测量提供了更多的可能性和机会。
研究如何结合这些先进技术,制定一种更高效、更精确的摄像模组位姿精确测量方法,已成为当前研究的一个热点和挑战。
通过引入这些新技术手段,可以极大地提高测量的准确性和稳定性,为各种应用场景提供更可靠的数据支持。
1.2 研究意义位姿精确测量是摄像模组领域中的一个重要研究方向,具有广泛的应用价值和实用意义。
通过精确测量摄像模组的位姿,可以提高摄像机的成像质量和稳定性,从而提升图像或视频的清晰度和准确性。
位姿精确测量可以帮助实现物体的三维建模和空间定位,对于虚拟现实、增强现实等方向的应用具有重要意义。
位姿精确测量还可以在机器人、自动驾驶、医学影像等领域发挥巨大作用,帮助实现智能化、自动化的技术应用。
机器人视觉传感器的标定与校正技术研究机器人视觉系统的发展,使得现代制造业可以更加高效地完成工业生产。
其中关键的一环就是视觉传感器的标定与校正技术。
机器人视觉传感器的标定与校正技术,是指将机器人视觉传感器的实际测量结果修正为实际测量值。
下文将探讨机器人视觉传感器的标定与校正技术。
一、机器人视觉传感器的标定机器人视觉传感器的标定是指将机器人视觉传感器的坐标系与机器人末端执行器坐标系、或机器人基坐标系建立对应关系。
标定的精度对于机器人的运动轨迹和定位精度有着非常重要的影响。
因此,为保证机器人视觉传感器的测量精度,需要通过标定校正来控制误差。
标定误差包括固有误差和随机误差。
1、固有误差固有误差是由于机器人系统自身结构和设计带来的固有误差。
因为所有影响机器人测量精度的因素相互作用,导致误差会增加,机器人系统特别容易受固有误差影响。
固有误差包括摆线误差、倾斜误差和回复误差等。
2、随机误差随机误差是由于外界因素的随机干扰的随机误差。
随机误差包括传感器的分辨率、环境条件、光线和传输信号等。
为解决固有误差和随机误差,机器人视觉传感器的标定就显得尤为重要。
二、机器人视觉传感器的校正机器人视觉传感器的校正是指根据已知目标特征和传感器测量结果,对机器人视觉传感器的内部参数进行修正,进而提高机器人系统的测量准确性。
机器人视觉传感器的校正即是基于之前标定得到的标定参数建立的。
校正常采用以下两种方法:1、基于特征的校正该方法使用物体表面的特征点进行标定,提高标定效果,同时使用标记点进行标定使标定能够更好的完成。
此时,机器人视觉传感器和标记点的正确匹配是非常重要的,因此可以在标记点的位置加上红绿青的或其他颜色来使标定工作更加轻松。
2、基于拍摄图像的校正基于拍摄图像的校正是一种简单高效的校整方法。
该方法基于物体表面的部分图像,根据拍摄的图像中相邻两幅图像的坐标系建立起目标物体的三维坐标系,再通过射线追踪算法和相机位置计算器确定机器人视觉传感器的参数误差同时校正。
高速运动目标多维姿态视觉测量关键技术研究
航空领域中的核心作业装备大多要求具有高速运动能力,为了使这些核心作
业装备在高速、失重、强流场干扰等复杂环境下仍能保证高加速度、高机动、多
维运动可控等良好性能,需对这些运动目标位置和姿态进行高精度、高鲁棒性的
测量。例如为了提升新一代高速飞行器的挂载能力,我国展开了高速飞行器载荷
稳定悬挂与安全投放等研究工作。但载荷与飞行器分离过程中由于高速流场的扰
动干扰,投放后的载荷可能出现无法脱离,甚至分离后直接撞向母机的危险。所以
为了优化高速飞行器投放系统的结构与性能,降低安全事故的风险,风洞模拟实
验成为了一种尤为重要的手段。
在风洞模拟实验中为了获取飞行器投放载荷的分离特性,需在风洞复杂环境
中实现分离后高速运动目标的六维位姿信息的高精度测量。视觉测量以其环境适
应性强、测量非接触、测量频响高等优点被广泛应用于风洞实验位姿测量当中,
但是由于风洞环境具有强流场干扰、低照度、空间狭小、强振动等特点,被测目
标具有体积小、运动速度快、运动空间大等特点,导致风洞复杂环境下高速运动
目标位姿信息的高速、高精度、大范围、多维度视觉测量十分困难,严重制约了
我国高速飞行器挂载与作战能力的提升。针对以上难题,展开的具体内容如下:(1)
由于复杂风洞环境具有漆黑狭小、振动强烈、强气流扰动等特点,所以在复杂风
洞环境下很难获取高速运动目标的高质量图像信息。针对以上问题提出一种蕴含
目标位姿信息的复杂环境高速序列图像采集方法,揭示入射光线角度对微玻璃珠
混合材料成像质量的影响规律,实现了强振动、狭小空间下小型高速运动目标图
像的高速采集;提出了探测目标表面的微玻璃珠混合材料标记点附着与定位技术,
实现了特征图案在被测目标表面的准确定位与附着,且特征图案厚度仅为60微
米,对被测目标周围的流场分布影响较小;采用基于图像信噪比的三维空间高速
序列图像质量评价方法,对基于滚动印刷逆反光材料的图像采集方法进行图像质
量评价,结果表明:此方法在风洞环境下超高速采集序列图像的信噪比均高于3,
满足后期测量要求,为复杂环境高速目标的动态测量奠定了基础。
(2)针对复杂环境测量光路多介质导致的目标成像畸变大、严重影响测量精
度的难题,建立复杂跨介质环境下摄像机多折射成像模型,提出跨介质环境下双
目立体视觉测量理论,并研究跨介质模型下两相机成像的空间约束关系。以此为
基础,提出了基于平面靶标的跨介质环境下视觉传感器的分步标定技术,实现了
视觉传感器现场高精度标定,实验结果表明:相较现有视觉线性成像模型,应用跨
介质多折射成像模型在风洞现场对视觉系统进行标定,精度有明显提高。(3)针对
高速多维目标成像序列图像数据量大、图像特征不明显导致的图像处理准确性低、
难度大等问题,研究高速运动目标六维位姿信息图像还原方法。首先针对高速运
动目标感兴趣特征成像面积小、形状以及灰度特征不明显等问题,提出基于运动
轨迹的图像特征匹配方法,该方法匹配精度高、匹配速度快;针对被测物体自身滚
转造成的目标图像形式多变等问题,并提出基于空间编码的合作标记点识别方法;
针对高速运动目标位姿测量过程中被测目标表面特征点形变量大、镜头畸变大、
超高速相机分辨率低等因素所导致的位姿测量系统精度低的问题,提出了基于先
验知识模型的高速运动目标位姿参数优化方法,实验室内测量系统的精度验证结
果表明:优化后的位姿测量精度比未优化前测量精度提高了 33%,确保了高速运
动目标位姿测量系统的测量精度与稳定性。
最后,以上述关键技术为基础搭建高速目标多维位姿信息动态高精度视觉测
量系统,此视觉系统的位置测量RMS(均方根)误差小于0.103mm,俯仰、偏航角度
测量RMS误差小于0.107°,滚转角度测量RMS误差小于0.65°,测量频率可达
5000Hz,测量范围为800mm×800mm×300mm;进而进行风洞环境下高速运动目标
位姿测量实验研究,首先利用测量系统完成了跨声速、超声速气流条件下初始速
度8m/s小型目标的六维位姿测量,然后实现亚声速气流条件下初始速度2m/s大
滚转角类目标六维位姿的测量。测量结果表明测量系统测量速度快、测量结果稳
定、系统鲁棒性高。