关键词： 太阳影子   物体定位   空间搜索算法   细菌觅食优化算法  

摘要： 根据物体在太阳光下的影子变化数据来判断其所在的地点和日期,是一项具有现实意义的研究。通过分析时角、赤纬角及当地的经纬度与物体影长的物理学关系,将地点的空间定位问题转化为数学上的优化问题并建立模型进行求解。在日期已知时,利用确定性的两阶段空间搜索算法进行模型求解;在日期未知时,改进模型,利用细菌觅食优化算法(bacterial foraging optimization,BFO)进行求解。经检验,两种定位方法的效果均良好,可具体应用于解决现实生活中的地点定位。

关键词： LDC1000   STM32   电感数字转换器   串行外设接口  

摘要： 采用电感数字转换器LDC1000为目标区域金属物体探测定位系统的探头,为感测系统的设计提供了低功耗、小封装、低成本的解决方案。设计的金属物体探测定位器基于STM32单片机为核心微控器,以LDC1000传感器为无线遥控小车的探头,通过扫描探测目标区域的金属物体,当LDC1000传感器在水平或者垂直距离检测、运动检测、金属成分检测(合金检测)到被测物体时,串行外设接口(SPI)将获取的检测信号传递给微控制器处理,通过外围的声光电路指示,定位金属物体的实际位置。该装置适用性强、检测技术稳定、性价比高,可以应用在汽车、消费电子、计算机、工业、通信和医疗领域。

关键词： 单片机   电感传感器   步进电机   自动扫描   精确检测  

摘要： 系统通过金属的涡流效应引起的通电线圈磁场的变化精确检测金属物体,以MSP430为控制核心,LDC1000电感数字转换器作为金属物体探头,采用42BYGH两相混合式步进电机扫描,LCD12864液晶屏显示金属物体的位置,设计制作了一种可自主移动的金属探测定位系统装置,阐释了系统的硬件电路及其软件流程。经测试,硬币和自制铁环置于50 cm×50 cm的检测区域中,系统能准确定位扫描区域内的硬币和铁环。

关键词： 单目视觉   阴影   定位技术   相机标定   图像分割  

摘要： 为了实现夜间路面物体的准确定位,提出了一种基于阴影的夜间物体单目定位技术。该技术基于张正友的平面标定方法,并采用数字图像处理技术实现了在夜间物体的准确定位。通过图像增强、大津阈值分割、形态学处理等技术提取出阴影,并利用世界坐标系与相机坐标系的关系计算出物体离相机的距离。给出了基于阴影的夜间物体单目定位技术的理论模型、基本步骤,并进行了相应的实验研究。实验结果表明:该方法能有效地实现夜间物体的定位,其中物体定位的平均误差为0.75%。相对于通常所用的双目定位方法,该方法简单易行,运算速度更快,可以推广到汽车夜间自动驾驶、机器人夜间行走等方面。

关键词： 金属物体   LDC1000   单片机   电磁感应   探测定位  

摘要： 根据电磁感应原理,应用TI公司的世界首款电感到数字的转换器LDC1000设计了金属物体探测定位器。特别研究了硬币、铁环的定位算法,经测试达到了较高的准确度。该定位器以单片机为控制核心,通过SPI接口读取LDC1000感知的变化的物理量,数据经识别、处理,控制步进电机带动LDC1000在指定区域自主进行地毯式探测运动,当发现金属物体时,精确定位,并以声光信号报警。

关键词： 全息   数字全息   焦平面   线性加权   相位  

摘要： 将物体波前中的振幅信息与相位信息同时作为焦平面判定准则,物体波前中含有振幅信息和相位信息,而强度是振幅的表现形式,较容易获得,因此目前主要提取物体波前的振幅信息来定位焦平面。采用相关系数(CC)法提出并验证了利用物体的振幅信息判定焦平面。分析相位信息将运用于相关系数法中,获得CC曲线峰值确定焦平面距离。分析得到同一物体的振幅CC曲线和相位CC曲线峰值所确定的焦平面距离有差距的原因是因为物体波前振幅和相位信息的区别。运用线性加权法,将物体的振幅CC曲线和相位CC曲线峰值所确定的焦平面距离加权来确定物体的焦平面。运用一系列实验验证了该焦平面方法的可行性和有效性。

关键词： 图像匹配   单目视觉定位   物体识别   运动学模型   NAO机器人  

摘要： 机器人学是一门当代兴起的,应用非常广泛的交叉学科,涉及范围涵盖了控制论、计算机技术、人工智能、仿生学等多个学科,它综合了上述学科的发展成果,可以说站在技术与应用结合的最前沿。在机器人领域,通过传感器获取外部环境信息是非常重要的一环,也是其后进行导航、识别、定位等功能必要的前置步骤,常见的方式有红外线传感,声波,结构光,摄像头等。相比于其他方法,利用光学摄像头加计算机视觉的方法在成本,便捷性等方面有显著的优势。本文基于NAO机器人平台,利用NAO自带的摄像头结合计算机视觉技术,着重研究了适用于NAO机器人的物体识别与定位方法。主要工作如下：1) 提出了一种基于似物性估计的快速物体识别方法。该方法通过对比NAO机器人摄像头获取的图片与事先获取的待识别物体图片的相似度实现物体识别功能。我们计划实现一个遍历环境的同时实时识别物体的系统,由于机器人自身硬件设备的限制,因此对于算法的实时性要求很高。本文提出了结合似物性推荐算法及统计匹配方法来进行快速图像匹配的方法。使用似物性推荐算法在短时间内去除大量假阳性的候选窗口,在此基础上采用统计方法进行筛选,不仅能提高识别准确率,在速度上也有提升。2) 提出了一种面向NAO机器人的物体实时定位方法。为了实现NAO机器人和物体的交互,首先需要进行物体的实时定位。NA0机器人的上下两个摄像头摄像范围几乎不重叠,因此只能采用单目视觉定位的方法,而已有的方法通常采用特征点匹配的方式进行,计算代价大。基于此本文提出了一种快速定位的方法,比较行进前后候选框的大小来计算距离,计算快捷且只需要一台摄像机,不需要对摄像机进行标定。3) 建立了原型系统,并且根据NAO的具体构造建立了正逆运动学模型,实现了手臂可达范围的计算,在定位到物体后计算是否能够取到,并在可以取到的情况下操纵机械臂实现了对物体的抓取。

关键词： 水下主动电场定位   探测死区   频率转折点   幅频特性  

摘要： 众所周知,地球表面大部分面积都是海洋,并且海洋中蕴含着人类生活生产所需要的各种资源。因此,探索海洋是一个十分重要的议题,而研究开发新的探索技术又是探索海洋的核心方向,特别是现在传统的导航方法在对深海进行探测的过程中又遇见了技术瓶颈,亟待寻求解决当前技术困境的方法。基于水下主动电场定位技术对水下物体进行探测定位是一项新的水下探测技术,它有望突破传统导航方法的瓶颈。这项技术源于生物学家对弱电鱼的研究,生物学家发现：些弱电鱼自身拥有独特的器官,其中一种器官可以放电并在身体周围产生电场,而另一种器官又能接收身体周围的电场,并将接收到的电场信号传输到大脑进行处理,从而达到对周围环境感知的目的。虽然主动电场定位技术的研究还处于起步状态,但是这种技术具有独特的优势,例如结构简单,能耗低,对周边环境状况要求低等,因而很多科学家逐渐开始关注它。本文依托水下主动电场定位原理,利用现有的主动电场定位实验平台,重点研究了被定位物体的几何特征和探测电场的频率特征对水下主动电场定位系统的影响。实验中采用扫频的方式对被定位物体进行探测,实验中使用不同频率特征的激励信号和不同形状及材质的被定位物体进行大量的定位特性实验,通过使用专业的信号分析工具和设计的分析算法对实验中获得的大量实验数据进行分析,最后得到了以下结论：1.实验环境和实验方法相同的情况下,当被定位物体的体积相近而几何形状不同时,几何形状会对水下主动电场定位系统的频率转折点产生较大影响；2.当被定位物体的材料为塑料时,无论它的几何形状如何改变,利用短时傅里叶变换后得到的联合时频分布谱图都呈现出向上凸起的趋势,水下主动电场定位系统都不会出现探测死区现象；3.当实验环境不变时,当被定位物体的形状和材料相同时,通过改变激励信号的频率特征,会对水下主动电场定位系统的探测死区和频率转折点产生较大影响。最后根据激励信号的频率特征对水下主动电场定位系统影响的研究结果,我对定位系统的定位和被定位物体的属性判断算法进行了改进,使算法步骤得到了简化,并提高了算法的可靠性。

关键词： 工业机器人   视觉系统   手眼标定   物体识别与定位  

摘要： 为了满足制造业转型升级发展的需求,集成了视觉系统的智能工业机器人在现代化工厂中被越来越多地使用。为了适应柔性制造中快速部署生产的发展特点,并满足精确识别定位物体的作业需求,本文对工业机器人的手眼标定和物体识别定位问题进行了探索和研究。本文的研究内容和成果主要包括以下几个方面：1.设计并实现了一种在线自动化的手眼标定系统。该系统在执行标定算法的同时,可以自动的采集标定数据,基于摄像机成像模型的标定板运动空间规划保证了在采集数据时标定板出现在摄像机视野范围内,使系统获取有效的标定数据。手眼标定算法采用线性化算法,保证了在线计算的实时性。同时,设计了有效的系统流程控制标定的开始和结束,保证采集到充足的标定数据,以消除观测误差的影响。实验证明,本文设计的自动化标定方法可以得到收敛的标定结果,且整个标定过程仅耗时15min。2.提出并实现了基于最小化重投影误差的手眼标定优化算法。该算法将摄像机成像模型和机器人手眼模型作为一个整体进行建模,采用图像中的棋盘格角点的像坐标作为直接观测数据,在像素空间对模型参数进行优化,将手眼变换矩阵的估计误差转换为棋盘格角点的重投影误差,以最小化重投影误差作为优化目标。同时为了求解含有两部分未知数的优化问题,采用了迭代优化方法。实验证明,该算法可以实现0.873mm的相对标定精度。3.面向工业应用设计并实现了一种采用ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)特征的物体识别算法和基于物体局部形状特征的物体定位算法。物体识别采用基于特征点匹配的方法,选取旋转不变性和实时性较好的ORB特征。得到特征匹配关系后,使用RANSAC计算感知图像和模板图像之间的单应矩阵,完成物体的初步定位。在此基础上,提出了基于物体局部形状特征的定位优化算法,对物体进行重定位,校正初定位结果。实验证明,该识别算法可以实现工业环境下电路板类物体的快速稳定识别,定位优化算法可以将相对定位误差由0.5658mm降到0.1770mm。

关键词： 实时监控   移动物体   追踪定位   背景相减  

摘要： 本文主要介绍了利用Processing互动媒体制作软件结合摄像头、实现了一种对于移动物体追踪定位的方法,系统通过摄像头监控前方区域,设计人机交互界面,实时显示摄像头采集到的图像,在Processing中根据彩色图像RGB分量值的变化通过背景相减法来追踪物体,并且通过确定该物体在摄像头区域中的坐标,实现对移动物体的追踪定位。