不均匀光照下的通用棋子定位方法

针对下棋机器人系统中光照分布不均匀造成的棋子定位误差问题,提出了基于分块凸包检测和图像掩膜的通用棋子定位方法。首先,提取出棋盘轮廓上的点集,利用分块凸包法检测棋盘四个顶点的坐标;然后,定义标准棋盘图像中四个棋盘顶点的坐标,根据透视变换原理计算转换矩阵;其次,根据不同类型棋盘的小方格面积差异来识别棋盘类型;最后,将捕获到的棋盘图像陆续矫正为标准棋盘图像,获得相邻两个标准棋盘图像的差分图,并对差分图进行膨胀、图像掩膜相乘和腐蚀的操作,从而得到棋子有效区域并计算其中心坐标。实验结果表明：所提方法在四种光照不均匀情况下对围棋和象棋棋子的平均定位准确率可达到95.5%和99.06%,相较于其他棋子定位算法有明显的提升,并且解决了棋子粘连、棋子投影和镜头畸变导致的局部棋子定位不精准的问题。     

基于机器视觉的光伏电站绝缘子机械故障检测研究

为解决现有光伏电站绝缘子的机械故障检测模型准确率低和泛化性差的问题，提出了一种基于机器视觉的光伏电站绝缘子机械故障检测方法。该方法首先计算绝缘子图像亮度修正系数并进行亮度修正，然后使用改进的FCN(Full Convolutional Network,全卷积网络)对光伏电站绝缘子进行分割和轮廓凸包检测，并进行连通域标记和质心坐标计算，最后建立绝缘子机械故障定位模型，根据等距质心定位绝缘子故障位置。实验结果表明光伏电站绝缘子故障平均定位误差为18像素，大雾天气和光照不均情况下检测成功率分别为82.5%和96%,算法时间复杂度为0.066～0.076 s。     

复杂条件下多个指示色标块的检测

提出一种在不同光照和不同背景条件下多个指示色标块检测的算法。在Lab颜色空间的L通道中,在连续帧中根据图像的相似性确定背景图像,当前帧图像与背景图像差分确定运动区域以去除背景干扰和缩小指示色标块查找的区域。在运动区域中进行区域生长,计算运动区域凸包,在凸包中进行采样,并根据权值表赋予权值,通过聚类确定种子,使用基于最小错误率的贝叶斯决策作为生长准则进行生长。实验结果表明,该方法与传统的颜色阈值向量方法相比,应用场景更广,颜色块的检测效果更好。     

基于主体区域保持的图像缩放算法

基于插值运算的缩放算法和经典的缝裁剪算法是两种常用的图像缩放算法,传统的 缩放算法在缩放比例不一致的情况下其效果不佳,而缝裁剪算法在主体区域较大或者图像背景较 为复杂时对图像的主体区域会造成一定破坏。针对以上问题,提出了一种基于主体区域保持的图 像缩放算法,使用高斯差分对图像进行角点检测,利用角点产生凸包,根据凸包对图像进行主体 区域检测,计算能量图并对位于主体区域像素点的能量给予相应的权重,根据权重的不同对主体 区域进行不同程度的保护。实验结果表明,该算法能更好地保持图像主体区域。     

基于视觉的机器人自主定位与障碍物检测方法

针对稀疏型同时定位与地图构建（SLAM）算法环境信息丢失导致无法检测障碍物问题，提出一种基于视觉的机器人自主定位与障碍物检测方法。首先，利用双目相机得到观测场景的视差图。然后，在机器人操作系统（ROS）架构下，同时运行定位与建图和障碍物检测两个节点。定位与建图节点基于ORB-SLAM2完成位姿估计与环境建图。障碍物检测节点引入深度阈值，将视差图二值化；运用轮廓提取算法得到障碍物轮廓信息并计算障碍物凸包面积；再引入面积阈值，剔除误检测区域，从而实时准确地解算出障碍物坐标。最后，将检测到的障碍物信息插入到环境的稀疏特征地图当中。实验结果表明，该方法能够在实现机器人自主定位的同时，快速检测出环境中的障碍物，检测精度能够保证机器人顺利避障。     

基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法

针对钢轨表面图像具有的光照不均匀、可识别特征有限、对比度低、反射特性易变等特性，提出基于缺陷比例限制的背景差分钢轨表面缺陷检测方法。该方法主要包括轨面图像预处理、背景建模与差分、缺陷比例限制滤波、缺陷比例限制最大熵阈值分割和连通区域标记5个步骤。首先结合轨面图像列灰度均值和列灰度中值进行快速背景建模，将预处理后的图像与背景图像进行差分操作；其次利用轨面图像缺陷占比较低的特征对差分图进行缺陷比例上限的阈值截断，以增强差分图的对比度；随后利用此特征改进最大熵阈值分割，采用自适应加权因子对目标熵进行全局可变加权，并选择出一个合适的阈值使熵值最大化，使得在保留真实缺陷的同时减弱诸如阴影、锈迹等噪声的干扰；最后利用连通区域标记法对阈值分割后的二值图像中的缺陷区域进行统计，并把缺陷面积低于钢轨损伤标准的区域判定为噪声并进行去除，以实现钢轨表面缺陷检测。仿真实验结果表明，新方法可以对钢轨表面缺陷进行很好的检测，其检测结果的召回率、精确率和加权调和平均值分别达到94.19%、88.34%和92.96%，平均错误分类误差值为0.006 4，具有一定的实用价值。     

巡检机器人中指针式仪表示数的自动识别方法

针对巡检机器人室外自主识别仪表示数易受到光照影响的问题，在研究了基于二维伽马函数的仪表图像光照不均匀自适应校正算法的基础上，提出了基于最大稳定极值区域（MSER）提取指针区域的算法。首先，通过三尺度高斯函数提取光照分量，构造二维伽马函数自动地调整图像反光区域或过暗区域的亮度；然后，通过MSER的两次稳定区域检测提取指针区域；接着，以指针通过仪表轴心为条件，用细化算法和累计概率霍夫变换（PPHT）精确地定位到指针，提高了定位直线的准确度；最后，通过PPHT检测的直线两个端点与轴心位置比较，直接可以判断指针指向，更加方便了计算示数。实验结果表明，所提的仪表示数识别方法能够适应不同光照下、不同类型仪表的指针定位，且识别示数的正确率达到94%以上。     

视觉乐谱图像动态多阈值二值化方法

针对视觉乐谱图像在不规则区域内光照不均匀的二值化问题,提出了一种对前景内容动态分块二值化的方法,以降低背景噪声对二值化效果的影响,提高分块多阈值方法的有效性。该方法以像素灰度差分为基础,以滑动窗口为处理对象,根据窗口内差分变化率确定前景区域位置;再根据前景区域背景像素灰度分布情况将窗口分类,从而划分出不规则光照区域;最后在每个区域内分别采用Otsu阈值算法进行二值化。在实验中详细讨论了窗口大小和差分变化率阈值设置对前景区域提取正确率的影响,结果表明所提出的方法对乐谱图像前景内容的查全率高,能划分出不规则形状的范围,可以有效处理光照不均匀情况,并且可以用于一般文档的二值化。     

基于Voronoi图划分的节点模糊信息定位算法

针对基于接收信号强度的无线传感器网络节点定位算法精度低的问题,提出一种基于Voronoi图划分的节点模糊信息定位算法。根据锚节点个数对定位区域进行Voronoi图划分,将整个定位区域划分为不同的Voronoi区域,同时获得各个Voronoi区域的顶点坐标。使用高斯滤波方法筛选出可以作为参考节点的顶点坐标,通过顶点坐标和锚节点联合定位未知节点。利用模糊信息定位方法计算出未知节点的最终位置。实验结果表明,相比M ANLFI算法和FINL-DT算法,该算法能够有效提高节点定位精度,降低网络能耗。     

中国象棋机器人棋子定位与识别方法

针对中国象棋机器人系统中棋子定位与识别问题,提出了一种基于最小外接圆二次定位的定位方法和一种旋转差分识别算法。首先,采用Hough圆检测进行粗定位获取棋子区域,并对棋子进行均值二值化处理。随后,对二值化图像进行形态学处理,提取最大面积轮廓,并利用其最小外接圆实现棋子二次精准定位。最后,对二次定位修正后的图像进行旋转差分识别。以直径为15 mm的棋子为测试对象,利用我们研制的象棋机器人采集图像进行测试,结果表明,棋子的定位精度为0.5 mm,平均定位时间为2.6 ms;在保证棋子识别正确率在98%以上的情况下,单个棋子平均全流程运算时间为10 ms,完全满足现有象棋机器人需求。     

基于深度/单目融合视觉及强化学习的机器人定位棋局与行棋策略

中国象棋对弈机器人系统实现的关键包括棋局识别定位和自主行棋策略.\:首先,针对棋局识别与定位问题,提出一种基于单目相机与深度相机视觉融合的棋局识别定位方法.\:该方法利用立体棋子三维特征获取棋子位置,与二维图像识别结果融合计算定位,以提高棋子的识别定位精度.\:其次,针对行棋策略问题,提出一种基于深度神经网络与蒙特卡洛树搜索的决策方法.\:该方法利用具有终局特征判断的蒙特卡洛树进行搜索,使用优化的随机行棋策略指导模拟行棋,训练具有多尺度及残差结构的策略价值网络模型.\:最后,通过自对弈获取训练数据,通过智能体对抗验证、更新模型参数.\:实验表明,相较于单目视觉识别,所提出方法具有更高的精确度和稳定性,识别率达到97%;相较于基准剪枝搜索算法,所提出方法对弈时最多赢得82%的对局,且所需运算时间缩短41%.     

基于改进凸包检测的芯片图像字符区域定位

针对半导体芯片在激光打印时可能出现字符倾斜、字符位置错误等缺陷,提出一种基于改进凸包检测的半导体芯片图像字符区域定位方法.首先,利用三轴图像采集平台采集多幅半导体芯片图像,切分提取出若干单幅芯片图像;其次,采用Harris角点检测获取图像角点分布图,改进凸包检测算法,剔除非字符区域角点,获取最外围角点凸包线;最后,拟合...     

改进的基于凸壳仿射不变量的图像识别和配准算法

提出了一种新的基于凸壳和仿射不变量的图像识别和配准的方法。该方法利用从参考图和测试图中得到的特征点提取其凸壳,并计算凸壳的仿射不变特征向量。通过比较参考图和测试图特征向量的一致性,建立它们的仿射变换关系,最后利用凸壳内特征点的匹配来实现识别和配准。该方法的优点是即使目标物体被部分覆盖或者缺损,其图像也能够达到较好的识别和配准效果。     

QR码图像几何校正算法的研究

用摄像机拍摄QR码图像时,由于拍摄角度的偏差,可能造成所采集到的QR码图像产生几何失真的情况,给QR码的识别带来了困难。对拍摄到的QR码图像进行预处理,把采集到的光照不均匀的QR码图像采用局部阈值法和数学形态学的方法进行二值化。通过Harris角点检测算法和凸包算法相结合找到QR码的轮廓以及轮廓上的点,再利用该角点检测算法找到QR码的角点,最后使用透视变化法对畸变图像进行恢复。实验结果证明,该方法有效解决了QR码的几何失真问题。     

基于机器视觉的中国象棋人机博弈系统设计

通过对图像处理及人机博弈相关理论的研究,实现了一种中国象棋人机博弈机器人系统的设计。该系统通过摄像头采集棋盘图像,之后将图像传入计算机,同时计算机通过图像剪切方法和基于对数极坐标变换&傅里叶变换的模板匹配方法实现棋盘中棋子的定位与识别,之后调用中国象棋人机博弈算法得出下一步应进行的走法,计算机通过串口将走法信息传入下位机单片机中,单片机根据走法信息控制机械臂实现棋子的移动,完成与人的对弈过程。经测试,该系统能够完成基本的功能并且具有较好的稳定性。     

超球流形约束下的3DMM分步全局优化

通过综合运用人脸空间的超球流形约束、基于梯度的启发式全局优化、光照的球面谐波描述以及凸包可见点集的直接消隐方法,提出一种三维可形变模型的图像匹配方法.首先通过形状超球流形约束下的全局优化算法求解摄像机参数和形状参数,然后使用以上参数和凸包点集的直接消隐方法确定物像点对应关系,最后根据物像点对应关系由反射率超球流形约束下的全局优化算法求解光照参数和反射率参数.定量的对比实验结果表明,该方法无需借助分区域拟合、人为估计参数值、层次匹配策略或复杂的特征组合,即可由单幅图像恢复三维可形变模型(3DMM)的全部参数.     

文本图像的去噪算法应用研究

针对在通过拍照采集图像的过程中由于光照不均而造成的文本图像的噪声问题,研究了文本图像区别于一般图像的结构特征和噪声特征,提出了一种基于文本图像的投影结合分块形态学的快速去噪方法.该方法对输入的文本图像进行二值化,对二值化后的文本图像进行投影处理,根据对投影结果进行分析来快速去除行列间噪声,根据行列间噪声的多少产生一个阈值,通过这个阈值来确定分块后的图像是否需要字符内去噪,字符内去噪则采用形态学滤波法.实验结果证明,该方法对于正常情况下光照不均的文本图像的去噪较传统的全局去噪算法的效率更高,效果更好.