卡尔曼滤波在单目相机运动目标定位中的研究*

单目相机运动目标定位是视觉跟踪的基本任务之一,视觉传感器对目标点位置的获取至关重要。根据单目相机针孔模型,将运动目标图像二维坐标,通过几何关系映射为相机坐标系的三维坐标。标定相机高度和旋转参数,在此基础上求得目标位置坐标。当运动目标被遮挡时,以匀变速运动为模型,根据先前位置信息确定加速度和速度,并对加速度进行自适应更新,建立运动目标状态方程,利用卡尔曼滤波算法预测目标位置。以预估位置代替真实位置,继续估计后续运动状态,在预估位置搜索运动目标,实现运动目标遮挡定位跟踪。实验结果表明,该定位方法具有可行性,当运动目标发生遮挡时,能够完成对目标的定位和跟踪。     

基于摄影测量的基准尺长度测量系统的调节与误差分析

基准尺作为摄影测量长度基准,其精度直接影响测量结果的准确性,为了保证基准尺长度的测量精度,设计了由气体静压导轨、激光干涉仪、CCD成像系统组成的测量系统。分析了影响测量精度的因素,并对组成基准尺的标志圆成像位置、CCD相机光轴、激光干涉仪、基准尺和CCD成像系统绕自身光轴旋转的调节误差进行了计算分析,用于指导CCD成像系统、激光干涉仪和基准尺的调节。最后应用该系统对基准尺进行多次测量,结果表明基准尺长度测量的标准差可达到1 μm,满足工业摄影测量的要求。     

计量型紫外显微镜实时焦点及倾角测量算法的研究

计量型紫外光学显微镜采用248 nm深紫外光源和高数值孔径物镜系统,工作距离和景深均很小,为实现清晰的成像,需要进行自动聚焦。因此研究了一种焦点及倾角测量算法,采用基于图像处理的自动聚焦方法,选择Tenengrad函数作为图像清晰度判据,进行清晰度评价。针对在扫描测量时标准样板倾斜与镜片可能会出现相撞的问题,提出了样板倾角测量方法来判断样板的倾斜方向和角度,从而确定物镜执行器的移动方向,实现物镜扫描成像过程中的动态对焦。     

非晶带材成形用冷却铜辊内流道传热数值模拟

非晶带材成形采用急速冷却方法,其中冷却铜辊内流道设计是非晶带材成形装备研究中的关键问题。根据带材成形的冷却工艺要求,提出了冷却铜辊内流道设计准则。在此基础上,设计出4种典型的冷却铜辊内流道结构。采用流-固耦合传热方法对所设计的4种不同的冷却铜辊内流道流场进行数值模拟分析,得到了不同流道结构所对应的压力场、温度场随进水流量的变化规律。为了评价内流道的换热能力,提出了内流道综合换热系数作为量化换热能力的指标。分析表明:散射肋形流道进出口压降较小,且其换热能力优于其他3种结构,适用于冷却铜辊内流道结构。     

基于背景加权的尺度方向自适应均值漂移算法

针对经典的均值漂移算法在跟踪过程中由背景相似度、尺寸变化以及遮挡等引起的跟踪漂移问题,提出了一种基于背景加权的尺度方向自适应均值漂移跟踪算法。结合背景加权来提取目标颜色特征,充分利用了视频图像序列的空间信息,突出了目标区域的信息特征,抑制了由背景相似度和背景模糊引起的跟踪漂移现象。采用尺寸方向自适应的协方差矩阵估计方法,以适应运动目标尺寸方向的实时变化,保证了跟踪的准确性。经实验验证提出的运动目标跟踪算法较之其他经典均值漂移算法在精度和效率上都有显著提高。     

基于对偶四元数的机器人方位与手眼关系同时标定方法

针对相机姿态估计及机器人运动学正解存在测算偏差时,手眼标定及机器人坐标系-世界坐标系标定结果不能准确收敛到全局最优解的问题,提出了一种基于对偶四元数理论的机器人方位与手眼关系同时标定方法.该方法首先将标定方程中坐标系刚体变换关系用螺旋轴、旋转角度和平移量参数化表示,再结合全局优化算法对平移量进行优化.搭建了PUMA560机器人数值仿真系统和工业机器人实测实验平台,将该方法与经典的四元数和对偶四元数标定方法进行了比较分析.仿真和实测结果表明,在相机姿态估计及机器人运动学正解存在测量误差的情况下,该方法无需初值估计和数据筛选依然可以保证求解结果的最优性.     

单目视觉空间移动靶位姿测量方法研究

为向室内定位技术定位精度及抗干扰能力提供高精度数据对比标准,提出单目视觉空间移动靶位姿测量方法。 结合机 器视觉投影矩阵求解与摄影测量后方交会技术,实现任意靶位姿下的相机外参数求解。 首先,通过世界坐标系下地面控制点坐 标及其像面坐标,计算真实相机站位;随后,根据靶点初始世界坐标及其实时像面坐标,求解虚拟相机站位;最后,根据虚拟及真 实相机站位外参数,将靶点初始世界坐标变换至靶点实时世界坐标。 实验结果表明,在 10 m×4. 5 m×3. 8 m 测量空间中,靶位 移距离测量误差 X 方向均方根误差(RMSE)为 0. 358 3 mm,Y 方向 RMSE 为 0. 350 9 mm,Z 方向 RMSE 为 1. 475 2 mm。 靶姿态 角 φ 测量 RMSE 为 0. 094 0°,ω 测量 RMSE 为 0. 089 3°,κ 测量 RMSE 为 0. 025 4°。 满足大范围移动载体的高精度实时定位定 姿需求。     

超稠油开发中使用的钻井技术

本文所介绍的方法是针对辽河油区超稠油原油物性、埋藏特点及对钻井工艺的技术要求，通过相关研究，探索适合超稠油开发的井身轨迹设计方法、轨迹控制技术、防碰扫描方法和提高固井质量、延长油井寿命的途径。目的是为采用丛式井组开发小井距、多靶心、浅层超稠油油藏提供有价值的钻井模式。现场实施结果，井身轨迹控制精度、钻井速度、固井质量等大幅度提高；井身质量合格率达100％，优质率高于40‰稠密井网中套管防碰效果好。实践证明，多靶点轨迹设计方法、井身质量监控技术、防碰扫描技术、导向钻井技术、提高固井质量、延长套管使用寿命措施的综合应用，可有效提高井身轨迹控制精度、钻井速度、固井质量、预防稠密井网中套管碰撞，延长套管使用寿命。     

利用编码和极线约束相结合的方法实现工业摄影测量中的点匹配

提出一种利用编码和极线约束相结合实现点匹配的方法,该方法利用圆环式编码点作为识别码标识区域。此类编码点具有旋转、缩放、变形的无关性,测量点是与编码点中心圆斑大小一样的圆斑。针对大尺寸测量对象中点的匹配问题,本文提出了分区的思想。首先进行区域匹配,即粗匹配;然后利用极线约束匹配小区域测量点,即细匹配,这样就完成了整个匹配。试验表明该方法能够有效地降低数据处理时间,提高匹配率和自动化程度。     

三维拼接在大尺寸视觉测量中的应用

为测量大型物体,提出了三维拼接方法,给出了视觉测量和三维拼接方法的基本原理,并完成了相应的实验验证。利用该方法完成了轻型可展开微波天线的面形测量,面形尺寸为3m×6m。