关键词： 报靶系统   图像匹配   特征一致   极线约束  

摘要： 随着各相关领域技术的不断发展与深入研究，以及武器装备现代化程度的加强，军事训练评估系统的研究也要得到不断加深。其中如何解决靶场自动报靶评估系统对于齐射投弹模式下的远程监测与自动评估是需要解决的问题之一。本文基于此背景着重研究了特征一致物体的匹配与定位问题。 本文概括介绍了课题研究的背景及意义，结合国内外相关文献资料，总结了弹着点探测、定位国内外技术的发展。当前关于图像匹配技术的算法研究有很多种，通过阅读大量文献，对目前应用广泛的图像处理算法进行了分类研究，列举了每个类别中的经典算法并进行比较，分析了不同算法的不同适用范围。 根据本课题目标点数量多且特征一致等特点，传统图像匹配算法并不适用。依据对实际问题的研究提出了一种基于时间分割与极线约束的匹配方法。作为该匹配方法的理论基础，首先对极线几何关系和极线约束条件进行了介绍，同时对系统采用的测量模型进行了解。 系统算法基于靶场远程监测与自动评估系统研制。依据系统自身结构设计完成，因此首先对系统的设计原理和组成进行简要介绍。对比单射投弹模式，较详细分析了齐射投弹模式弹着点落地情况以及系统采集的影像特点，这是算法研究需要考虑和解决的问题，也是技术难点所在。 系统主要分为前端测量站和上位测控计算机两部分，前端测量站完成目标点探测、识别，上位测控计算机完成目标点匹配与定位。因此，根据系统设计特点，整体算法也分为前端测量站处理算法和上位测控计算机处理算法，其中包括五个算法模块，分别为实时帧间差分阈值判断触发开始，连通域统计法统计目标特征，序列图像时空相关性检测——连续帧判断，时间序列分割匹配，基于极线约束匹配，实现对目标点探测、识别及匹配、定位功能，同时给出算法整体流程以及各部分的程序详细流程。对靶场实弹演习采集的序列图片进行研究处理，对外场模拟实验图片进行分析研究，对算法处理结果进行数据分析，证明本文提出的算法对解决特征一致物体的匹配与定位问题有一定作用。

关键词： 物体检测   感兴趣区域   显著性   SIFT特征   词袋模型  

摘要： 在这个网络图像资源呈指数级增长的时代,如何高效的检索分类图片,成为研究的热点话题。本文所研究的数字图像的物体检测就是这样一个工作：从数字图像当中提取其中所包含的物体信息。其基本方法包含数字图像的分类和物体的定位两大部分。本文的研究涉及图像的底层特征提取方法、不同特征的性能评价、物体检测方法的研究等等内容,基于已有的方法,提出一些新的方法,并用实验加以验证。 本文主要做了以下几个方面的研究工作： 首先探讨了不同的特征各自的提取方法、特征的表示方法、这些特征的比较选择以及特征的匹配方法,并介绍了我们在特征匹配部分这方面的工作。 在物体检测的ROI方法的研究上,我们改进了现有的特征点选择框架,采用基于图片中物体前后背景的差异的方法进行选择特征,再使用这些特征对图像做分类检测。与现有的方法相比,通过该方法选择的特征,能够更好的表示出物体的特性,应用到物体检测和分类方面,能够大大提高精度。 在基于特征选择的高效窗口搜索方法的研究上,我们使用高效子窗口方法,对上述ROI检测方法进行加速。ESS方法是基于分治法的快速窗口搜索方法,本文在ROI特征选择的基础之上,证明了ESS方法在我们ROI检测框架上的理论可行性,并通过实验验证了我们算法的性能和效率。 在物体定位的分割图算法的研究上,本文探讨了图像定位中的特征点、分割块与物体区域之间的关系。分割图算法采用自底向上的方法,从底层像素开始,结合局部区域的特征提取方法、图像分割算法和图优化方法,对已知物体进行定位。该算法在PASCAL VOC2007等数据集上进行了实验,取得了不错的效果。 在基于显著性和模糊性的前景提取算法研究上,本文发现对于专业的摄影者使用专业的设备拍摄的图像当中,图像前景和背景会发生不同程度的模糊。这种现象能够一定程度上区分前景和背景的区域。基于此设想,本文从摄影者的角度出发,重新定义了前景的具体概念-即距离近和清晰度高的特性。本文将模糊性的提取方法与显著性的提取方法相结合,通过图像分割将两者结合在一起做前景提取,并通过实验验证了我们前景定义的合理性和算法的可行性。

关键词： 不规则物体   视觉定位   位姿提取   不规则物体识别  

摘要： 在现代化生产制造中，机器要实现对物体的自动加工，需要事先提取物体在工作台上的位姿，只有这样在工作时机器才能知道应当到哪个位置及以怎样的角度进行加工。本文应用背景是形状不规则的皮革压纹生产，为了实现对工作平台上随意摆放的形状不规则的皮革自动压纹，本文借助单目视觉系统，利用视觉定位的方式提取不规则物体的位姿。另外，由于对不同种类的物体在实际加工时，可能需要进行不同的操作，如形状不同的皮革要压不同类型的纹，因此，还需要对不规则物体进一步识别它的类别。针对以上问题，本文主要做了以下工作： （1）首先，本文对靶标图像提取了角点，针对角点精度不高问题，本文进行了亚像素位置的求取；针对靶标提取过程中出现伪角点的情况，本文通过对称度检测去除了伪角点；为使角点的图像坐标和实际坐标的自动建立对应关系，对角点进行了排序。然后，依据相机成像模型，利用标定的方法建立靶标上的点和图像平面中对应点的坐标关系，再根据靶标坐标系和工作平台坐标系转换关系，最终建立起图像平面上点和工作平台平面上点的坐标转换关系。 （2）本文先对图像进行了前期处理，消除了噪声干扰，从背景中分割出了物体。然后借助几何矩解决了对不规则物体在图像中位姿提取的问题。另外针对一幅图像中要同时提取多个物体及程序处理时间过长等问题，本文通过采用连通域标记及隔行隔列处理相结合的方法，先定位出各物体区域，再提取物体位姿，最终实现了多个物体定位，同时解决了程序处理时间过长问题。 （3）本文分析了识别不规则物体的特征提取方法，选用了Hu不变矩作为特征，结合带自适应动量因子的变步长神经网络，实现对不规则物体的识别。

关键词： 双目立体视觉   摄像机标定   目标识别   三维测距   双臂移动机器人  

摘要： 近年来,智能移动机器人技术成为一个研究热点。立体视觉技术作为机器人智能导航、避障的最关键技术,受到了广泛的重视。本文利用双目立体视觉进行目标识别与定位,进而实现一个双臂移动机器人系统的导航与操作控制。论文对摄像机标定、目标识别、双目测距以及机器人运动学等问题进行了较深入的研究,并通过实验方法验证了所设计方案的可行性与可靠性。下面对完成的主要工作进行总结： 第一、摄像机标定。传统的双目视觉系统在标定后需要保持两台摄像机之间的相对位置不变,而本系统中摄像机需要灵活转动。针对这个问题,提出了一个改进的摄像机模型,将云台的旋转角度作为摄像机模型的参数,以解决摄像机旋转后需要重新标定的问题,同时根据不同的假设模型给出了两种计算模型参数的方法,该改进模型允许摄像头灵活转动,增强了系统的适应性。 第二、目标检测与识别。改进了HSV空间下基于颜色相似度的分割方法,该方法通过粗分割求取目标在当前光照条件下的颜色模板,相比采用固定的颜色模板,本文提出的方法对光照的影响具有自适应性。另外,在分割步骤中使用了目标轮廓信息作为约束条件,从而排除了环境中相似颜色背景的干扰。在完成分割之后,给出了使用不变矩进行形状匹配的度量方法。 第三、三维测距。对两台摄像机不平行情况下进行深度恢复的方法进行了讨论,给出了使用改进摄像机模型将非平行情况转换到标准的平行情况下的测距方法。这样,在摄像机运动后的非平行情况下,依然可实现目标的三维测距。 第四、双臂移动机器人系统控制。对系统的双臂进行了基于视觉伺服的运动学建模,并给出了逆运动学的求解方法。结合前面的视觉信息,对系统平台的移动和双臂倒水动作进行了合理的规划设计。 最后,开发了一个具有演示功能的交互界面,能够很好地实现双目测距、双臂移动机器人系统控制等算法功能的演示。

关键词： 深度图   点云   帧缓冲   深度裁剪   拖拽手势   逆向工程  

摘要： 为实现在点云表面自由、合理地拖动其他物体,提出了一种基于硬件深度缓冲的拖拽算法。首先在鼠标按下阶段独立渲染一次指定的点云,快照出当前屏幕中该点云的深度缓冲,接着在鼠标移动阶段利用记录的深度缓冲计算参考多边形下一个位置处的质心坐标和法向,再利用相邻两个参考多边形质心和法向建立物体运动的旋转和平移分量,从而实现物体在点云表面的拖拽。实验结果表明,利用该方法可以实时、合理地在指定点云表面自由拖动任何物体。

关键词： 光学测量   摄像测量   单目运动像机   点状运动物体   定位  

摘要： 针对单目运动像机无法确定点状运动物体三维位置的难题,提出了一种求解点状运动物体三维位置的方法,利用直线在其法平面上的投影为点这个特性,将各时刻像机光心与物体位置的连线(以下称观察视线)投影到以运动物体轨迹为法线的平面上,通过迭代使其投影线交于一点,交点对应的直线就是物体的运动轨迹,仅需要取大于等于5个时刻的数据就可以确定物体的运动轨迹。假设物体作匀速直线运动,根据各时刻像机内外参数以及运动物体的成像列出线性方程组,得到物体运动轨迹的初值;将各时刻的观察视线投影到物体运动轨迹初值的法平面上,得到一系列投影视线的交点,并通过RANSAC方法剔除交点的野值;寻找这些RANSAC后的内点的最小外接圆,其圆心就是待求解的物体运动轨迹在法平面上的投影;通过几次迭代计算,就可以得到精度较高的定位结果。仿真和实验表明,该方法不仅对沿直线运动的物体有较好的定位精度,而且将一些复杂运动看作分段直线运动进行求解,也能够取得较好的结果。

关键词： 机器视觉   智能相机   视觉定位  

摘要： 应用机器视觉代替人工视觉,可以提高生产的柔性和自动化程度,是实现计算机集成制造的基础技术。智能相机作为一种无接触、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案,广泛地应用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。主要研究了VC智能相机的开发方法和性能,并利用该智能相机构建了一个机器视觉定位系统,完成对生产线上目标物体的定位,通过对智能相机得到的图像进行处理,得到目标物体质心在图像中的坐标。

关键词： 直线微工作台   平滑冲击驱动   压电元件   磁铁   精密定位   大行程  

摘要： 提出了一种基于平滑冲击驱动原理的精密定位直线微工作台.通过采用微小强磁铁作为摩擦元件,减小了由摩擦元件磨损而产生的摩擦力的变化,从而提高了微工作台的稳定性.设计制作了微工作台样机,并对精密定位工作台的动态特性和静态特性进行了实验研究.结果表明,微工作台体积小(20 mm×10 mm×3 mm),可实现6 nm的精确定位,最高驱动速度可达5.4 mm/s,最大行程可达20 mm.

关键词： 视频图像   动态跟踪   目标检测   帧间差分   运动轨迹  

摘要： 视频图像动态物体跟踪的算法是计算机视觉的核心课题之一,具有重要的理论意义和广泛的实用价值。本文提出了一种改进的三帧差分的运动目标实时检测算法,对3帧连续的边缘图像进行3帧差分运算,最后通过阈值分割和形态学处理完成对目标的提取。该方法计算简单,实验结果表明该方法能对运动目标进行准确检测,且具有很好的鲁棒性。此外,利用基于物体特征的轨迹记录算法清晰的记录了物体的行进轨迹。实验证明,该算法在运动物体实时检测和跟踪方面有效可行。

关键词： 物体模型   边缘特征   迭代   物体检测   定位  

摘要： 针对关节式物体检测的复杂性,本文提出一种新颖的视觉推理方法。该方法基于可变形的物体模型,同时利用图像中所包含的边缘信息特征(不依赖于局部特征,如肤色等)及各子部件的空间位置关系,迭代地进行关节式物体检测和定位估计。实验证明,该方法有较强的抗背景干扰能力,视觉上能大幅度改进关节式物体检测、定位的结果。