关键词： 地图构建   三维视觉   立体匹配   物体定位  

摘要： 机器人地图构建是自主移动机器人在未知环境中实现勘探、搜索、救援、导航等各项任务的基础和关键,是目前机器人和人工智能领域中的研究热点之一。现有的地图构建算法大多采用激光、超声等测距仪获取环境数据,但由于这类传感器存在一定的感知局限,因此使用视觉传感器识别并定位物体成为地图构建中的一个研究趋势。 本文研究基于单目摄像机的物体识别与定位问题,采用了“从运动构建结构”的理论框架,所构建系统包括了摄像机标定、特征提取和立体匹配、求解基础矩阵、求解本质矩阵和三维坐标等步骤。选用了张正友的平面模板两步法对摄像机进行标定;利用SUSAN算子提取角点特征,用相关法和松弛迭代法进行特征匹配,用本文所提出的次序约束对匹配结果进行判定筛选,得到匹配点集;再用微粒群算法求解基础矩阵;最后求出空间三维点的坐标。 本文的主要贡献在于重新诠释了立体匹配过程中的次序约束,提出了应用次序约束的三个前提条件,并定义了次序约束支持度函数来衡量匹配的有效性,使得匹配点集更加鲁棒;并且在研究了最小二乘法和M估算子的基础上提出了对基础矩阵进一步求精的方法——基于微粒群优化算法求解基础矩阵。实验证明了所提算法的可行性、有效性和鲁棒性。

关键词： 三维计算机视觉   摄像机标定   二维重建   物体定位  

摘要： 三维计算机视觉的中心任务是从二维图像恢复三维空间物体的几何形状，主要步骤有：图像对应点的确定，摄像机内外参数的标定，关键点重建，稠密点重建，纹理映射等。本文主要围绕摄像机标定和关键点重建等内容开展了一些工作。论文的主要工作有以下四部分： 1：提出了利用平行平面的投影来求解两个视点间的无穷远平面的单应矩阵，用代数方法构造性地证明了下述结论：(A)如果场景中含有一组平行平面，则可以通过求解一个一元4次方程来确定两个视点间的无穷远平面对应的单应矩阵；(B)如果场景中含有两组平行平面，则可以线性地确定两个视点间的无穷远平面对应的单应矩阵，并对上述结果给出了相应的几何解释和具体算法。 2：探讨了摄像机正交平移运动下关于内参数方程的独立性问题。一般来说，5组摄像机的正交运动就可以线性标定摄像机的5个内参数。然而，关于这5组摄像机运动应满足什么条件才可以保证所产生的5个线性约束方程是独立的，文献中对这个问题至今没有答案。一种流行的猜测是只要这5组正交运动下的平移向量任意3个不共面，则对应的5个摄像机内参数约束方程必然独立。我们证明了当5组正交运动中其中的三组构成一个三正交运动时，此时尽管构成5组正交运动的7个平移向量没有任意三个共面，但产生的5个约束方程却可能不独立，并给出了一个不独立的具体例子。 3：系统地研究了摄像机简化模型对3D重构的影响。主要工作有：(1)当摄像机在两幅图像间的运动为纯平移运动时，从理论上证明了使用摄像机简化模型重构空间点与实际空间点之间满足仿射变换；实验表明，简化模型焦距与实际摄像机焦距的相对误差在±10％范围之内，使用简化模型所重构的物体保持原物体的形状。(2)当摄像机在两幅图像间的运动为一般刚体运动时，理论分析和实验表明，使用简化模型的重构只有在满足下述两个条件下才能较好地保持原物体的形状：条件A、简化模型焦距与实际摄像机焦距的相对误差在±2％范围之内；条件B、对一幅512×512的图像，实际摄像机的主点坐标误差在±5个像素范围之内。一般地，使用简化模型的重构不能很好地保持原物体的形状；(3)指出在简化模型下，基于Kruppa方程的方法所估计的焦距精度不能满足3D重构的要求。因此，在3D重构中，我们不能使用简化模型，必须对摄像机内参数进行全面地标定。 4：提出了基于单个平行四边形单幅图像的物体定位方法。主要结论有：如果平行四边形的两组边长均未知的话，则从该平行四边形的单幅图像，仅可以确定物体坐标系与摄像机坐标系之间的旋转矩阵和平移向量的方向，平移向量的大小无法确定。当知道平行四边形任一组边长时，旋转矩阵和平移向量均可以唯一确定。另外，诸如相邻边长之比，相邻边之间的夹角等信息，由于它们不是射影不变量，所以它们对基于单幅图像的物体定位来说，提供不了任何有用的额外信息。

关键词： 射频识别   蓝牙   定位跟踪   数据流  

摘要： 本文探讨了利用射频识别和蓝牙技术获取位置信息的可行性,构建一低成本、实时的定位跟踪系统,并研究该系统的数据模型和数据流,说明如何在万维网上用浏览器直接查找物体的具体位置信息。

关键词： 立体视觉   实时   摄像机标定  

摘要： 从立体视觉与机器人控制集成的角度出发,建立了一个主动立体视觉跟踪和定位系统,用于柔性装配线中装配零件的运动跟踪和装配工位的精确定位。讨论了使用立体视觉进行快速目标识别和定位的方法,该方法将颜色分割与基于形状特征相结合,提出采用基于局部图像的HSV阈值分割和形状识别相结合的图像处理方法,该方法经过HSV阈值和形状判据,准确地识别出物体,得到物体的边界和质心。能快速准确地识别出物体并进行定位,满足柔性生产线小规模定制产品装配的要求。最后给出的实验结果验证了该方法的有效性。

关键词： LNA   RF   基带处理   芯片组   一体化模块   卫星定位授时与同步   嵌入式系统   卫星定位   同步   授时   软件设计思想   数据采集控制   物体定位   导航卫星   系统设计  

摘要： 介绍卫星定位、授时与同步的特点与基本原理;详细阐述现代卫星信号接收体系的硬软件设计思想以及如何在系统设计中嵌入应用导航卫星实现的精确的物体定位、时钟授时和同步数据采集控制。

关键词： 球形物体   双目立体视觉   定位   形心  

摘要： 利用双目立体视觉技术对空间物体进行定位的一个难点在于特征点的选择和匹配,常用的方法是选择一幅图像中物体的形心为特征点,然后根据灰度或者颜色值在另外一幅中进行匹配。为了达到较好的精度,所用的匹配算法都比较复杂,并且当物体表面颜色分布均匀时错误匹配率较高。针对球形物体,本文提出基于形心几何匹配的定位方法,避开了常规匹配方法所面对的难题,经过试验验证,效果很好。

关键词： 超声波   定位   相关分析  

摘要： 研究了一种基于相关分析方法的超声波水下定位系统,讨论了其主要原理及其设计方法,并进行了前期试验,通过在空气中的模拟检测验证了该方法在原理上的可行性,同时精度能达到设计时的要求,取得了预期的效果。该方法经改进后,可应用于深海采矿升沉补偿系统中,为采矿船提供实时、准确的升沉位移数值。

关键词： 磁导航手术系统   定位检测   机器视觉   CCD 摄像机   图像采集   位图   三维重建  

摘要： 本论文主要针对磁导航手术系统(MSS)中的物体空间定位进行了研究。论文简述了磁体的设计和制造工艺,详细探讨了MSS 物体空间定位检测系统的硬件和软件实现,给出了最后试验的结果并对磁导航手术系统的空间定位系统的进一步研究提出了建议。 本论文研究中采用一个具有均匀磁场梯度的球型磁体,采用“双饼”绕法实现了球型磁体的绕制。通过使用本实例中的方法,既可以有效解决“跑线”和“打滑”等问题,又能够将导线的接头数量减少一半,这对于后期使用超导线绕制的磁体具有更加明显的优势和意义。 本论文基于普通机器视觉模型,采用计算机软件和图像采集系统相结合的方法来对磁导航定位手术系统中兴趣物体的空间位置进行检测。简单地说就是采用了双CCD 的机器视觉的方法来给MSS 中的要控制的小磁珠确定空间位置。机器视觉是一个发展中的学科方向,其理论体系还在不断完善,在工业测量中有一些应用,但是这些应用与研究目前多限于正直摆放模型。因此,以普通视觉模型为对象的立体视觉检测系统的应用研究具有很重要的意义。 对于空间定位而言,立体视觉检测主要包括:摄像机标定;图像的预处理及特征提取;特征匹配;三维尺寸计算与空间重建。针对磁导航手术系统(MSS)物体空间定位检测软件系统对物体定位的需要,运用VC++6.0 编程开发了一套利用双面阵CCD 的在线测量定位系统,实现了图像采集、数字图像处理、特征提取、三维重建,得到了兴趣物体的空间位置,显示了该物体的运行轨迹,还可以将这些空间位置信号传送给下级控制单元,并控制目标兴趣物按一定的路线运行。论文中包括了算法细节和软件编写的框架及具体实现。 使用论文研究的磁导航手术系统(MSS)物体空间定位系统进行小磁珠定位检测,试验结果很好,基本达到了试验要求的精度。

关键词： 回转运动   三位定位   空程   惯性   牵连运动  

摘要： 阐述了运动物体在回转运动前提下实现直线方向的三位定位的方法 ,导出了这类运动物体定位的几何必要条件。

关键词： 定位不确定性   随机场   随机过程  

摘要： 根据矢量GIS中三类基本要素点、线和面间几何构成上的内在关系,以及统计学中随机变(向)量、随机过程和随机场间统计构成上的内在联系,建立了衡量点、线和面定位不确定性的统计学统一模型,其中点位不确定性统计模型是线位不确定性模型的特例,而后者又是面位不确定性模型的特例。