基于精简路标的机器人视觉归航算法

在受生物导航方式启发的局部视觉归航算法中,ALV(average landmark vector)算法因其模型简单、归航性能较好以及所需存储空间小等优点受到了广泛的重视.在非结构化环境中,ALV算法常常需要使用图像的局部特征作为自然路标点,在这种情况下,路标的对应性问题难以保证,同时在保证归航性能的前提下如何合理地精简路标数量也尚无有效的解决方法.针对上述问题,对基于双曲面镜的折反射全景图像进行了研究,提出了horizon环域的概念.在环域内提取SIFT(scale invariant feature transform)特征作为自然路标点并结合ALV模型提出了一种改进的基于自然路标的ALV算法.改进算法有效地缩小了路标点的提取区域,较好地保证了路标点的对应性并精简了路标点的数量.多个实际场景的实验表明,这种算法有效提高了归航精度.     

一种机器人导航中自然路标的匹配与跟踪方法

提出了一种基于SIFT和KLT算法的自然路标匹配与跟踪方法。该方法利用SIFT算子提取图像中自然路标的特征点集作为模板,然后将机器人采集图像中的SIFT特征点集与模板特征点集进行匹配,获取二者之间仿射关系,并解算自然路标在视野中的位置,为机器人自定位提供参考信息。机器人在运行过程中,将KLT算法与SIFT算法相结合对成功匹配的自然路标进行跟踪,较好地解决了SIFT算法效率低下的问题。实验结果表明该方法对自然路标具有较好的匹配和跟踪效果。     

图形相似性匹配在多机器人地图中的应用

在多机器人同时定位与地图创建（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）协同工作下,要求融合各机器人的特征子地图形成单一的公共地图,利用三角形相似性原理,实现SLAM定位中各机器人子地图的相互匹配。在机器人创建的地图中,依据路标位置相关的特征组成最小三角形,并通过三角形相似性原理对各机器人创建子地图进行相似性匹配,并记录相似三角形对应点匹配次数,最后彼此匹配次数最多的对应路标即为相关联的路标对。实验结果表明该方法是有效的,且鲁棒性强。     

智能车双目视觉辅助GNSS定位方法研究

具有精确、稳定的定位结果以及合理的价格是未来的智能车辆导航系统的发展趋势。为了达到这个目标,人们建立了多种组合导航模型（GNSS/DR,GNSS/INS,GNSS/MM）。尽管这些模型已在多种不同环境中成功应用,但它们仍有许多缺陷,尤其是在全球卫星导航系统（GNSS）定位精度受到威胁的区域。研究了一种通过双目视觉利用路标的地理位置信息对GNSS定位精度进行局部改良的方法。随机霍夫变换用于路标检测,SIFT算法与K均值算法将用于路标的匹配识别。双目视差计算智能车与路标之间的向量,从而建立辅助定位模型计算车辆的位置。利用实验车在一处复杂环境区域进行实时数据采集,通过计算出的双目视觉定位误差与GNSS定位误差对比分析,验证了该方法在路标可见范围内对GNSS定位结果有明显改善。     

基于深度学习SuperGlue的枪弹痕迹自动识别方法

为实现枪弹痕迹自动匹配的准确性,提出了将基于深度学习的SuperPoint特征提取和SuperGlue匹配算法引入枪弹痕迹自动识别研究。通过SuperPoint网络提取弹痕图像特征点位置与描述子向量;研究了SuperGlue的匹配机制,包括注意力机制的图神经网络(GNN)及优化匹配层,将提取的弹底窝痕迹的特征点和描述子使用SuperGlue算法进行匹配。实验表明SuperPoint特征通过SuperGlue匹配,相较于机器学习算法实现了更高的匹配准确度,正确匹配数量提高,为枪支鉴定增加科学性。     

基于图像增强的井下图像拼接

为了通过图像采集技术实时监控煤矿井下生产情况, 提出了基于图像增强的井下图像拼接算法。利用局部双边滤波算法对图像进行增强,在此基础上再利用近似的Hessian矩阵和框状滤波确定特征点的位置,然后,计算特征点的描述子向量,采用最近距离比次近距离的匹配算法将特征点配对,最后利用特征点对计算得出变换矩阵,采用线性渐变融合方法进行图像融合。通过图像增强前后特征点数量对比实验验证了增强算法的有效性,并证明了该算法显著提高了SURF（Speeded Up Robust Features）算法的拼接效率,有利于提高匹配的准确性和拼接的快速性。     

基于改进闭环检测算法的视觉同时定位与地图构建

针对视觉同时定位与地图构建（SLAM）中容易由误差累积导致构建地图不一致的问题,提出了一种基于改进闭环检测算法的视觉SLAM（V-SLAM）系统。为了减小移动机器人长时间运行带来的累计误差,引入一种改进的闭环检测算法,改进相似性得分函数,减小感知歧义,提高闭环的识别率;同时为了减小计算量,通过Kinect直接获取环境图像以及深度信息,并采用计算量小、鲁棒性好的ORB特征进行特征提取和匹配;采用随机抽样一致性（RANSAC）算法进行误匹配删除,从而获得更准确的匹配点对,然后用PnP计算出相机位姿;更稳定、准确的初始估计位姿对后端处理至关重要,利用g2o对位姿进行无结构的迭代优化;最后在后端采用以集束调整（BA）为核心的图优化方法对位姿和路标进行优化。最终实验结果表明该系统能够满足实时性要求,并可以获得更加准确的位姿估计。     

基于全景视觉的机器人回航方法

提出一种使用全景视觉系统引导机器人回航的方法.利用全景视觉装置采集出发位置(Home位置)的全景图像,使用SURF(Speeded-Up Robust Feature)算法提取全景图像中的特征点作为自然路标点.机器人回航过程中,将当前位置获得的全景图像与Home位置的全景图像进行特征匹配,确定白然路标点之间的对应关系....     

点模式匹配——基于谱描述子的算法

为了提高谱匹配算法对噪声和出格点的鲁棒性,提出一种基于谱图理论的结构描述子,并在此基础上结合几何相容性给出了匹配目标函数的定义及相应求解算法.首先给出一种利用特征谱与谱隙序列的统计量构造的结构描述子,以获得定长的特征点属性表示;然后结合邻近关系表示的几何相容性定义了求解匹配问题的目标函数,将匹配问题转化为一对一约束下的优化问题;最后介绍了利用概率松弛对匹配目标函数的求解方法.在模拟数据与真实图像上的比较实验结果均表明该算法具有相对较高的准确性.     

基于改进非负矩阵分解的手背静脉识别算法

为提高手背静脉识别过程中特征的有效性,提出了一种基于改进非负矩阵分解（NMF）的识别算法．首先,静脉图像经过分块后,将每一块子图像的像素均值与平均梯度幅值作为图像原始特征;其次,将所有训练样本原始特征形成的特征矩阵进行非负矩阵分解,其中对分解后的系数向量加以稀疏性与可区分性约束,从而形成改进的非负矩阵分解模型;再次,基于梯度投影法对提出的非负矩阵分解模型进行求解,获取新的特征基与特征向量;最后,利用最近邻匹配算法对特征向量进行分类,实现身份的识别．实验结果表明,提出的识别算法可获得较高的识别率,处理过程具有较好实时性．     

Localization and map building using laser range sensors in outdoor applications

This paper presents the design of a high accuracy outdoor navigation system based on standard dead reckoning sensors and laser range and bearing information. The data validation problem is addressed using laser intensity information. The beacon design aspect and location of landmarks are also discussed in relation to desired accuracy and required area of operation. The results are important for simultaneous localization and map building applications (SLAM), since the feature extraction and validation are resolved at the sensor level using laser intensity. This facilitates the use of additional natural landmarks to improve the accuracy of the localization algorithm. The modelling aspects to implement SLAM with beacons and natural features are also presented. These results are of fundamental importance because the implementation of the algorithm does not require the surveying of beacons. Furthermore we demonstrate that by using natural landmarks accurate localization can be achieved by only requiring the initial estimate of the position of the vehicle. The algorithms are validated in outdoor environments using a standard utility car retrofitted with the navigation sensors and a 1 cm precision Kinematic GPS used as ground truth. © 2000 John Wiley & Sons, Inc.     

面向高维图像特征匹配的多次随机子向量量化哈希算法

为了解决高维图像特征的高效匹配问题,提出一种新的基于多次随机子向量量化哈希(MRSVQH)的索引算法.该算法根据随机选择的若干子向量的L2范数对特征向量进行量化,并根据量化值对特征向量进行散列,构建出哈希索引结构;为了提高搜索精度,类似的哈希索引结构被多次构建.搜索时仅考察与查询向量有相同哈希值的特征向量集合,缩减了搜索范围.实验数据表明,与经典的BBF和LSH算法相比,MRSVQH算法在图像特征的最近邻搜索精度和搜索速度方面都有较大的性能提升,在图像匹配和图像检索的应用中具有优势.     

Dictionary learning for VQ feature extraction in ECG beats classification

Vector quantization(VQ) can perform efficient feature extraction from electrocardiogram (ECG) with the advantages of dimensionality reduction and accuracy increase. However, the existing dictionary learning algorithms for vector quantization are sensitive to dirty data, which compromises the classification accuracy. To tackle the problem, we propose a novel dictionary learning algorithm that employs k-medoids cluster optimized by k-means++ and builds dictionaries by searching and using representative samples, which can avoid the interference of dirty data, and thus boost the classification performance of ECG systems based on vector quantization features. We apply our algorithm to vector quantization feature extraction for ECG beats classification, and compare it with popular features such as sampling point feature, fast Fourier transform feature, discrete wavelet transform feature, and with our previous beats vector quantization feature. The results show that the proposed method yields the highest accuracy and is capable of reducing the computational complexity of ECG beats classification system. The proposed dictionary learning algorithm provides more efficient encoding for ECG beats, and can improve ECG classification systems based on encoded feature.     

粒子群优化支持向量机的室内无线定位方法

为了提高室内的定位精度,减少环境因素的不利影响,提出了一种基于粒子群优化支持向量机的室内无线定位方法。选择参考点,构建室内无线定位的学习样本,采用支持向量机建立输入与输出之间的非线性关系模型,并用粒子群算法优化支持向量机参数;进行仿真实验测试其性能。实验结果表明,相对当前经典室内定位方法,该方法提高了提高室内的定位精度,将定位误差控制在实际应用的有效围,而且较好地满足了室内定位的实时性要求。     

Automatic landmarking of cephalograms

This paper presents an algorithm for automatically locating certain characteristic anatomical points called landmarks on cephalograms (skull X-rays). These landmarks are used by orthodontists in diagnosis and treatment planning. The algorithm uses digital image processing and feature recognition techniques to locate the landmarks. A resolution pyramid of the digitized cephalogram is first created. The algorithm works on the smaller, lower resolution images to locate features of interest and moves to the bigger, higher resolution images if greater location accuracy is required. Prefiltering using the median filter, contrast enhancement using histogram equalization, and edge enhancement using different gradient operators are performed on the images. The algorithm uses anatomical knowledge of the human facial structure to search for features containing the landmarks. The accuracy of the algorithm in locating the landmarks is compared with values obtained from human experts. At present the algorithm attempts to locate 10 landmarks of 27 needed for a complete analysis. All 10 landmarks have been successfully located on five cephalograms of varying quality.     

基于向量组的Fisher线性鉴别分析方法

提出了一种基于向量组的Fisher线性鉴别分析方法。该方法先将原始的高维向量分割为低维的子向量组,再对向量组运用Fisher线性鉴别分析。这种处理方法,不但能够解决任意高维下的小样本问题,而且通过选择恰当的子向量维数,可以从向量中抽取出最有效的特征值。此外,基于向量组的Fisher线性鉴别分析是Fisher线性鉴别分析和二维Fisher线性鉴别分析的进一步推广。     

面向遥感图像小目标检测的改进YOLOv3算法

针对YOLOv3目标检测算法在遥感图像小目标检测方面精度较低的缺点,提出了一种改进的YOLOv3目标检测算法--YOLOv3-CS。根据对backbone中不同尺度特征重要性的分析重构了backbone,即增加具有丰富位置信息的浅层特征对应的卷积层深度,以此增强backbone对小目标特征的提取能力,引入RFB结构增大浅层特征图的感受野来提升小目标检测精度,优化了anchor boxes及其分配原则。在RSOD数据集的实验结果表明,YOLOv3-CS算法与YOLOv3相比,mAP提高6.49%,F1提高4.85%,所需存储空间降低12.58%,其中backbone的改进和RFB的引入对小目标检测的精度提升较为明显,说明提出的目标检测算法在遥感图像小目标检测方面有较高的优势。     

基于改进SIFT算法的粒子滤波目标跟踪

为解决传统尺度不变特征变换(SIFT)算法在光照变化和遮挡的情况下,不能快速准确跟踪目标的问题,提出一种采用粒子滤波和SIFT建立目标模型的方法,利用粒子滤波预测目标在当前帧中可能的位置。计算目标可能存在的区域SIFT特征点,构建特征描述向量,进行目标匹配。根据目标模型和目标候选区域中SIFT特征点的匹配情况,在跟踪过程中更新特征描述向量,实现目标跟踪。实验结果证明,该算法可提高目标检测和跟踪的速度以及准确性。