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煤矿远程智能掘进面临的挑战与研究进展 被引量：42
1
作者 张旭辉 杨文娟 +10 位作者 薛旭升 张超 万继成 毛清华 雷孟宇 杜昱阳 马宏伟 赵友军 李晓鹏 胡成军 田胜利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期579-597,共19页
煤矿巷道掘进智能化相关理论与技术研究是当前解决“采掘失衡”难题的基石。远程智能掘进是实现少人甚至无人化掘进作业的根本目标和远景,面临单一掘进装备定位与控制、设备群协同、人-机-环感知与呈现,以及远程智能决策等瓶颈问题。聚... 煤矿巷道掘进智能化相关理论与技术研究是当前解决“采掘失衡”难题的基石。远程智能掘进是实现少人甚至无人化掘进作业的根本目标和远景,面临单一掘进装备定位与控制、设备群协同、人-机-环感知与呈现,以及远程智能决策等瓶颈问题。聚焦巷道近程或地面远程智能掘进场景控制需求,提出了数字孪生驱动掘进装备远程智能控制技术构架,通过构建掘进工作面数字孪生体,将井下人员、设备、环境相关信息呈现到数字空间,虚实融合,共智互驱,达到数字掘进与物理掘进智能协同的目标,破解掘进施工中人-机-环共生安全难题;针对掘-支-运并行作业要求,提出以掘进为智能化核心,自动钻锚和高效转运辅助的远程控制构架,介绍了远程虚拟呈现、精确位姿感知、孪生数据共享、虚实同步驱动、工艺记忆截割、设备群碰撞预警等方面的研究进展,以“DT+VR”远程决策、“视觉+”位姿测量、“人工示教”记忆截割,以及“虚拟设备”碰撞预警等四大核心技术,解决智能决策、精确定位(定向导航和成形质量的基础)、轨迹规划和设备群碰撞预警难题,总结了平面防爆玻璃以及光学球罩折射建模与矫正、振动工况下成像模糊机理、掘进机机身位姿精准测量、定向导航与纠偏、轨迹示教记忆截割,设备群协同与数字孪生驱动等基础理论和技术,以视觉感知的成像折射校正和去模糊入手,系统介绍视觉技术在定位、定向、定形截割方面的进展,并分析了数字孪生驱动技术是实现智能远程掘进工作常态化生产的有效途径。上述核心技术在实验室测试及陕煤小保当、榆林大海则等煤矿井下掘进工作面进行了初步验证,为解决煤矿远程智能掘进提供了新的实现路径。 展开更多
关键词 远程智能掘进 掘进数字孪生 “视觉+”位姿测量 掘进记忆截割 虚拟碰撞
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非合作航天器的相对位姿测量 被引量：30
2
作者 徐文福 刘宇 +2 位作者 梁斌 李成 强文义 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1570-1581,共12页
为了解决在轨维护和轨道垃圾清除中非合作目标的识别问题,提出了基于立体视觉的位姿(位置和姿态)测量方法。采用中值滤波器对原始图像进行平滑,去除星空背景干扰和其它噪声;将Canny边沿检测器用于对平滑后的图像进行检测,得到包含边沿... 为了解决在轨维护和轨道垃圾清除中非合作目标的识别问题,提出了基于立体视觉的位姿(位置和姿态)测量方法。采用中值滤波器对原始图像进行平滑,去除星空背景干扰和其它噪声;将Canny边沿检测器用于对平滑后的图像进行检测,得到包含边沿信息的二值图像。然后,对该二值图像进行Hough变换,提取待识别对象的直线特征,并计算直线间的交点。最后,对所提取的左、右相机图像的点特征进行3D重构,得到各点在世界坐标系中的坐标,并据此建立目标坐标系,求出其相对于世界坐标系的位置和姿态。仿真结果表明,对于较远距离(>2.5m),位置测量精度优于40mm,而近距离内(<2.0m)优于10mm,相对姿态精度优于2°,基本满足对非合作目标进行跟踪、接近、绕飞等位姿测量要求。 展开更多
关键词 非合作目标 立体视觉 位姿测量 交会对接
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一种基于视觉成像的快速收敛的位姿测量算法及实验研究 被引量：24
3
作者 张志勇 张靖 朱大勇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期943-947,共5页
由三维目标与其二维图像估计相对于目标的位置和姿态是计算机视觉成像中的一个重要问题。正交迭代(OI)算法是一种快速、且能全局收敛的姿态估计方法,但是当数据恶化时,不能给出正确的旋转矩阵。本文改进了该算法中旋转矩阵求解方法,避... 由三维目标与其二维图像估计相对于目标的位置和姿态是计算机视觉成像中的一个重要问题。正交迭代(OI)算法是一种快速、且能全局收敛的姿态估计方法,但是当数据恶化时,不能给出正确的旋转矩阵。本文改进了该算法中旋转矩阵求解方法,避免了旋转矩阵求解中出现的错误。建立了模拟实验系统,使用改进的算法进行测量,在0.45～5.20m的范围内,摄像机到目标距离的相对误差小于±0.41%;在距离为3m时,旋转角度测量误差小于±1.8°。数学仿真结果表明,改进后算法的抗噪声能力得到改善,结果更为准确,且能快速收敛。 展开更多
关键词 近景摄影测量 视觉导航 计算机视觉 位姿测量 交会对接
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单目视觉与倾角仪组合优化的位姿测量系统 被引量：26
4
作者 何斐彦 林嘉睿 +2 位作者 高扬 任永杰 邾继贵 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期183-190,共8页
为了提高单目视觉实时测量双护盾隧道掘进机前后盾相对位姿的精度,引入高精度倾角传感器与单目视觉构成一种组合测量系统。该系统将两个倾角传感器分别与视觉传感器和特征点系统固定连接,通过倾角传感器提供的多个角度约束,结合单目视... 为了提高单目视觉实时测量双护盾隧道掘进机前后盾相对位姿的精度,引入高精度倾角传感器与单目视觉构成一种组合测量系统。该系统将两个倾角传感器分别与视觉传感器和特征点系统固定连接,通过倾角传感器提供的多个角度约束,结合单目视觉实现掘进机前盾体相对于后盾体位姿的更高精度测量。仿真实验表明该系统是可行的,并且具有理想的精度。搭建了模拟双护盾隧道掘进机位姿变化的实验平台,利用全站仪进行精度验证。结果表明系统的测量精度优于3mm,相对于单目视觉测量方法来说,测量精度有了显著提升,可以满足隧道施工中双护盾隧道掘进机位姿的精密测量需求。 展开更多
关键词 机器视觉 位姿测量 单目视觉 倾角传感器 双护盾隧道掘进机
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二维合作目标的单相机空间位姿测量方法 被引量：26
5
作者 王向军 曹雨 周凯 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期274-280,共7页
针对空间交会对接的近距离位姿测量要求,提出了一种基于单目视觉的二维合作目标位姿解算算法。为方便空中移动平台的调整以满足特定的位姿关系,引入了一种新的姿态角定义方法,此方法定义的三个姿态角可以作为平台姿态调整的反馈量且不... 针对空间交会对接的近距离位姿测量要求,提出了一种基于单目视觉的二维合作目标位姿解算算法。为方便空中移动平台的调整以满足特定的位姿关系,引入了一种新的姿态角定义方法,此方法定义的三个姿态角可以作为平台姿态调整的反馈量且不受旋转顺序的限制。平面模型相对于相机坐标系的三个姿态角和位置向量可通过平面单应矩阵直接导出。在测量实验中,算法基于DSP平台实现,合作目标由4个共面LED光源构成,测量值基准由高精度倾角传感器和全站仪获得。对空间位置变化范围为2m×2m,姿态角变化范围为-30°~30°的目标平面进行测量,结果表明,本算法可实现0.88%的相对位置定位误差和最大为0.996°的姿态角测量误差,且单帧算法的解算速度仅为0.25ms。 展开更多
关键词 单目视觉 二维合作目标 位姿测量 空间交会对接
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基于点特征的单目视觉位姿测量算法 被引量：21
6
作者 王中宇 李亚茹 +2 位作者 郝仁杰 程银宝 江文松 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期159-166,共8页
针对位姿求解过程中存在的解不唯一、选解难和解的精度不高等问题,提出一种基于点特征的单目视觉位姿测量算法。首先,根据共面4个特征点之间的位置关系,分别对平行和相交两种情况进行分析;其次,根据特征点的空间坐标、图像坐标和空间位... 针对位姿求解过程中存在的解不唯一、选解难和解的精度不高等问题,提出一种基于点特征的单目视觉位姿测量算法。首先,根据共面4个特征点之间的位置关系,分别对平行和相交两种情况进行分析;其次,根据特征点的空间坐标、图像坐标和空间位置关系,推导出世界坐标系中3个坐标轴上的向量变换到摄像机坐标系中的单位向量,进而求解出物体相对于摄像机的初始位姿;最后,用LM算法对初始位姿进行优化,得到最终位姿。实验结果表明:文中算法的合成误差为0.54 mm;现有的EPnP算法、两点一线算法和P3P算法的合成误差分别为1.28、1.52和4.26 mm;文中算法的合成误差分别减小了57.8%、64.4%和87.3%,优于现有的EPnP算法、两点一线算法和P3P算法。 展开更多
关键词 单目视觉 透视投影 位姿测量 共面特征点 PNP问题
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基于合作靶标的在轨手眼标定 被引量：21
7
作者 温卓漫 王延杰 +1 位作者 邸男 金明河 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1005-1012,共8页
针对空间站机械臂的在轨手眼标定问题,提出了一种利用合作靶标位姿求解手眼关系的方法。机械臂执行2次小幅度运动,让安装在机械臂末端的摄像机在3个不同的位置拍摄合作靶标图像;提取每幅图像中3个特征点的图像像素坐标,结合预标定的摄... 针对空间站机械臂的在轨手眼标定问题,提出了一种利用合作靶标位姿求解手眼关系的方法。机械臂执行2次小幅度运动,让安装在机械臂末端的摄像机在3个不同的位置拍摄合作靶标图像;提取每幅图像中3个特征点的图像像素坐标,结合预标定的摄像机内部参数求解出与其对应的图像物理坐标;接着用P3P算法求取每幅图对应的摄像机外部参数;再根据摄像机外部参数和机械臂的2次运动参量,用矩阵重排的方法求解手眼转换矩阵。采用六自由度转台对此方法进行了验证,实验结果表明手眼标定误差小于0.05 mm,满足机械臂系统精度要求。该方法同时完成了单目位姿测量和手眼标定,操作步骤简单、计算量小、精度高。 展开更多
关键词 机器人视觉 机器人标定 P3P 位姿测量
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双护盾硬岩隧道掘进机位姿测量系统 被引量：17
8
作者 杨文辉 林嘉睿 +1 位作者 高扬 邾继贵 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期139-147,共9页
针对隧道施工中双护盾硬岩隧道掘进机位姿的精密测量需求,设计了一种组合式位姿测量系统。系统把单目视觉和激光标靶相结合,在利用激光标靶和全站仪完成掘进机后盾体位姿测量基础上,通过所设计的光学特征点空间分布模型,实现特征点的准... 针对隧道施工中双护盾硬岩隧道掘进机位姿的精密测量需求,设计了一种组合式位姿测量系统。系统把单目视觉和激光标靶相结合,在利用激光标靶和全站仪完成掘进机后盾体位姿测量基础上,通过所设计的光学特征点空间分布模型,实现特征点的准确识别,根据特征点之间已知的几何约束关系和摄像机的透视投影模型,进行实时的图像处理和位姿解算,实现掘进机前盾体相对后盾体位姿的非接触式测量。系统建立了光学特征点、智能视觉传感器、激光标靶和全站仪之间的坐标转换关系,搭建了模拟双护盾硬岩隧道掘进机位姿变化的实验平台,并利用全站仪进行精度验证,最终完成掘进机全方位的实时位姿测量。实验结果表明:在30 m×3 m测量范围内,系统测量精度优于5 mm。测量系统具有精度高、抗噪声能力强和实时性好等优点,可满足隧道施工中双护盾硬岩隧道掘进机位姿的精密自动测量要求。 展开更多
关键词 机器视觉 双护盾掘进机 位姿测量 单目视觉 激光标靶 全站仪
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基于三激光束标靶的煤矿井下长距离视觉定位方法 被引量：14
9
作者 杨文娟 张旭辉 +4 位作者 张超 万继成 杜昱阳 杨红强 石硕 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期986-1001,共16页
煤矿井下掘进装备长距离动态定位是巷道掘进智能化发展面临的首要难题,准确、可靠的位姿测量与估计对提高掘进效率具有重要意义。由于煤矿环境中存在振动噪声、磁干扰、静电干扰等因素,传统测量方法的稳定性和准确性难以保证。与其他定... 煤矿井下掘进装备长距离动态定位是巷道掘进智能化发展面临的首要难题,准确、可靠的位姿测量与估计对提高掘进效率具有重要意义。由于煤矿环境中存在振动噪声、磁干扰、静电干扰等因素,传统测量方法的稳定性和准确性难以保证。与其他定位方法相比,视觉测量方法以其无接触、无累积误差的优点备受关注。针对井下视觉定位面临的精度和稳定性难题,提出基于多激光束的煤矿井下长距离视觉定位方法,采用矿用激光指向仪构建了三激光束标靶解决低照度、高粉尘和复杂背景的干扰问题。以悬臂式掘进机为应用对象,构建了基于三激光束标靶的掘进机机身位姿单目视觉测量系统,提出基于颜色分量的峰值聚类约束的激光束标靶图像分割方法,利用Hessian矩阵求解激光束粗略中心线像素点的法线方向,结合泰勒展开实现三激光束中心线的亚像素级特征提取和定位;构建了三点三线(3P3L)掘进机机身位姿测量模型,并建立了测量模型的最小二乘法损失函数,结合最小化重投影误差实现非迭代全局最优解估计,获得了掘进机机身位姿的最优解,并对测量模型主要参数的误差分布进行了数值仿真研究。最后,搭建基于三激光束标靶的掘进机机身定位系统平台并进行实验评估,结果表明,该方法可满足煤矿井下恶劣环境下的精确定位需求。 展开更多
关键词 三激光束标靶 视觉位姿测量 三点三线定位模型 悬臂式掘进机
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一种鲁棒且线性的PnP问题求解方法 被引量：15
10
作者 王平 周雪峰 +2 位作者 安爱民 何倩玉 张爱华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期271-280,共10页
传统DLT方法利用3D点的投影成像模型求解PnP问题,具有效率高的特点。但由于其在求解过程中缺少附加的非线性约束条件,因此求解精度和稳定性不高。为提升DLT方法的精度和稳定性,推导出了一种全新的点与点之间的投影成像模型,并以此模型... 传统DLT方法利用3D点的投影成像模型求解PnP问题,具有效率高的特点。但由于其在求解过程中缺少附加的非线性约束条件,因此求解精度和稳定性不高。为提升DLT方法的精度和稳定性,推导出了一种全新的点与点之间的投影成像模型,并以此模型为基础结合传统的3D点投影成像模型,提出了具有鲁棒性的直接线性求解PnP问题方法。仿真实验和实际实验表明:RDLT方法作为PnP问题的一种线性解,由于利用了点与点之间的约束条件,因此其求解精度和稳定性比得上现有非线性最优化的方法,而计算效率则远高于这些方法。 展开更多
关键词 计算机视觉 PNP问题 位姿测量 线性求解
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基于双目视觉的悬臂式掘进机位姿测量技术研究 被引量：15
11
作者 张超 张旭辉 +2 位作者 杜昱阳 杨文娟 张楷鑫 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期225-235,共11页
煤矿井下巷道掘进过程中,高粉尘、低照度、背景复杂的工况环境导致掘进装备位姿检测困难,已经严重影响了巷道掘进的自动化、智能化进程,因此提出基于双目立体视觉的悬臂式掘进机位姿测量方法。悬臂式掘进机是当前巷道掘进主要装备,其运... 煤矿井下巷道掘进过程中,高粉尘、低照度、背景复杂的工况环境导致掘进装备位姿检测困难,已经严重影响了巷道掘进的自动化、智能化进程,因此提出基于双目立体视觉的悬臂式掘进机位姿测量方法。悬臂式掘进机是当前巷道掘进主要装备,其运动特点呈现出移动缓慢、摆动大等特点,分析了当前掘进机位姿检测研究现状,构建了悬臂式掘进机双目视觉位姿测量方案与测量结构。说明了双目立体视觉基本测量原理,相比于单目视觉,双目立体世界可以比较容易地计算出特征深度信息。煤矿井下低照度、高粉尘、高水雾的复杂工况下存在着严重的特征信息缺失,红外LED光源具有稳定性和穿透性,可以较好地适应复杂的掘进工况环境,因此将红外LED光源组成图像测量标靶人为构造图像特征来解决特征选取问题。采用高斯拟合法实现光斑中心点特征的快速精确提取,并在此基础上提出了基于时域图像序列的特征点环形匹配方法并验证了其有效性,最后采用3D-3D运动估计方法实现了位姿参数求解。针对双目视觉测量距离有限的情况,设计了双标靶交替移动测量策略,实现连续不间断测量。最后搭建试验验证平台,结果表明:该测量方法在X方向即横向位移的测量误差在±30 mm,航向角的测量误差在±1°以内,满足煤矿井下巷道掘进的要求。 展开更多
关键词 双目视觉 悬臂式掘进机 位姿测量 高斯拟合法 区域生长算法
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基于单目视觉的航天器位姿测量 被引量：13
12
作者 汪启跃 王中宇 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期250-255,共6页
鉴于实时高精度航天器位姿测量不仅是航天器实时监控和跟踪的重要技术保证,同时也是实时调整和补偿航天器姿态的主要依据,提出一种基于单目视觉的航天器实时位姿测量方法,利用高精度旋转平台几何摄像机的方式对被测目标进行位姿解算。... 鉴于实时高精度航天器位姿测量不仅是航天器实时监控和跟踪的重要技术保证,同时也是实时调整和补偿航天器姿态的主要依据,提出一种基于单目视觉的航天器实时位姿测量方法,利用高精度旋转平台几何摄像机的方式对被测目标进行位姿解算。该方法不需要对被测目标进行几何约束,同时也不用进行转站测量,因而可以进行动态实时的在线位姿检测。航天器位姿实验结果表明:该单目视觉测量方法姿态测量误差小于0.05°,位置测量误差小于0.02m,满足实际工程0.1°和0.05m的精度需求。 展开更多
关键词 机器视觉 单目视觉 航天器 位姿测量
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空间协同位姿单目视觉测量系统设计与实验 被引量：12
13
作者 吕耀宇 顾营迎 +3 位作者 高瞻宇 徐振邦 刘宏伟 吴清文 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第12期326-339,共14页
为了通过视觉测量的方法实现小型空间机器人协同位姿的求解,设计了基于单目视觉的协同位姿测量系统。针对复杂的太空工作条件,设计了作用范围广、精度高且稳健性强的合作靶标;设计了利用图像梯度法提取单像素边缘的算法,并通过中心匹配... 为了通过视觉测量的方法实现小型空间机器人协同位姿的求解,设计了基于单目视觉的协同位姿测量系统。针对复杂的太空工作条件,设计了作用范围广、精度高且稳健性强的合作靶标;设计了利用图像梯度法提取单像素边缘的算法,并通过中心匹配等约束完成了靶标识别;推导了特征点距离与位姿测量精度的关系,在此基础上提出了基于分区处理的特征点提取策略,实现了复杂条件下特征点的分区提取和准确编号,并扩展了工作距离,改善了位姿求解精度。实验结果表明,针对640 pixel×480 pixel图片,在Matlab环境下处理速度约为84.3ms/frame,在2.2m距离范围内位姿测量误差在5mm、1°以内。设计的单目视觉位姿测量系统满足小型空间机器人协同工作的任务需求。 展开更多
关键词 机器视觉 单目视觉 合作靶标 靶标识别 位姿测量 精度分析
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一种单目视觉位姿测量系统的误差分析方法 被引量：12
14
作者 郝仁杰 王中宇 李亚茹 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期79-85,共7页
针对单目视觉位姿测量传统误差分析方法中只考虑单一误差因素,分析结果与工程实际有较大差异的问题,提出一种考虑多误差因素共同作用的误差分析方法。根据单目视觉系统的测量范围和相机参数建立其位姿测量模型;综合考虑相机内参、镜头... 针对单目视觉位姿测量传统误差分析方法中只考虑单一误差因素,分析结果与工程实际有较大差异的问题,提出一种考虑多误差因素共同作用的误差分析方法。根据单目视觉系统的测量范围和相机参数建立其位姿测量模型;综合考虑相机内参、镜头畸变、图像点、靶标三维点等误差因素,将其同时引入位姿测量模型进行分析;分析抑制不同参数误差及提高相机分辨率等在多误差因素共同作用下对位姿测量结果的影响,找到最有效的精度优化方法。采用小型机械臂手眼定位中的单目视觉位姿测量系统进行实验,结果表明通过抑制相机径向畸变误差和提高相机分辨率,能够有效地提升该系统的位姿测量精度,位姿精度分别提升6.57%、4.21%和5.88%、5.54%。 展开更多
关键词 单目视觉 位姿测量 误差分析 精度优化
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基于彩色编码的副油箱风洞模型位姿测量方法 被引量：12
15
作者 刘巍 尚志亮 +3 位作者 马鑫 张洋 李肖 贾振元 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1556-1563,共8页
高速飞行器副油箱分离位姿参数是飞行器以及副油箱设计的重要基础数据。位姿参数测量工作多在高度模拟飞行器飞行状态的风洞环境下进行,对缩比模型实施高速非接触测量。受风洞试验段观察视窗限制以及副油箱模型形状影响,副油箱模型位姿... 高速飞行器副油箱分离位姿参数是飞行器以及副油箱设计的重要基础数据。位姿参数测量工作多在高度模拟飞行器飞行状态的风洞环境下进行,对缩比模型实施高速非接触测量。受风洞试验段观察视窗限制以及副油箱模型形状影响,副油箱模型位姿测量十分困难。首先针对风洞观察视窗以及风洞复杂环境对图像采集效果的影响,提出了基于自发光单元的副油箱运动序列图像采集方法,采用双目视觉系统高速采集获得目标物的清晰序列图像;其次,提出基于环绕式彩色编码的自发光标记点匹配方法,实现风洞复杂环境内标记点的高精度匹配;最后,根据副油箱表面合作标记点的三维坐标获取副油箱模型的位姿信息。试验结果表明:所提出的位姿测量方法满足测量要求,其最大位移误差不超过0.102mm、最大角度误差不超过0.201°。 展开更多
关键词 双目视觉 副油箱 彩色编码 位姿测量 风洞
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无人机自主降落视觉标识设计及位姿测量方法 被引量：10
16
作者 陶孟卫 姚宇威 +2 位作者 元海文 肖长诗 文元桥 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期155-164,共10页
为实现无人机自主降落,设计了一种由多组不同半径比的同心圆组成的视觉标识。针对同心圆成像后的形变情况,结合圆心、消隐点、内外圆交点构成的调和比约束,设计了一种递归的圆心求解方法,以获取圆心亚像素投影点。相较于Hough圆检测算... 为实现无人机自主降落,设计了一种由多组不同半径比的同心圆组成的视觉标识。针对同心圆成像后的形变情况,结合圆心、消隐点、内外圆交点构成的调和比约束,设计了一种递归的圆心求解方法,以获取圆心亚像素投影点。相较于Hough圆检测算法以及传统方法,该方法可以更鲁棒、精准地提取圆心投影点亚像素坐标。完成圆心提取后,基于交比不变性建立图像坐标与平台坐标一致性匹配关系解算出初始位姿,并通过二次曲线重投影模型设计非线性优化函数求得优化位姿。针对降落过程中图像运动模糊的情况,提出一种基于运动连续性的测量关键帧选取模型来排除运动模糊图像对控制决策的影响。进一步设计一种多模式切换控制结构实现了对降落平台的运动预测、无人机样条轨迹生成与更新,从而完成无人机自主降落。在1 500次的测量实验中,该测量方法的平均重映射误差可达到0.578 pixel,方差为0.009 6。在现场降落实验中,无人机在2.5 m高度时对降落台的定位误差小于3.5 cm,表明本文方法具有较高的视觉测量精度且更加稳定,能够实现对运动降落目标的稳定接近与跟踪并完成降落。 展开更多
关键词 无人机 自主降落 视觉标识 调和比 位姿测量 测量关键帧
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垂直直线特征的双目视觉位姿测量方法 被引量：10
17
作者 赵振庆 叶东 +1 位作者 陈刚 郭玉波 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期185-191,共7页
针对直线特征,提出了基于两条垂直直线特征双目视觉位姿测量解析算法。该算法根据直线特征和其在摄像机图像上投影直线共面性质建立模型,利用单位四元素法简化了投影模型变量,进而在仅知被测物体上两条直线相互垂直的信息,利用两条垂线... 针对直线特征,提出了基于两条垂直直线特征双目视觉位姿测量解析算法。该算法根据直线特征和其在摄像机图像上投影直线共面性质建立模型,利用单位四元素法简化了投影模型变量,进而在仅知被测物体上两条直线相互垂直的信息,利用两条垂线投影在两个摄像机图像上四条直线图像,求解出被测物体的位姿参数。同时分析了退化情况下位姿求解方法,即当直线向量平行于两个摄像机基线向量时,直线向量在左右摄像机投影到同一条直线上时的位姿求解方法。基于Matlab仿真实验表明该算法对于噪声具有一定的稳健性,即使两条直线不垂直而有一个角度误差时,仍能保证一定的精度。实物实验表明该算法可以满足一般测量精度要求。 展开更多
关键词 机器视觉 双目视觉 位姿测量 直线特征 四元素
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基于立体视觉的非合作目标位姿测量 被引量：9
18
作者 徐培智 徐贵力 +3 位作者 王彪 郭瑞鹏 田裕鹏 叶永强 《计算机与现代化》 2013年第8期85-91,共7页
非合作航天器间相对位姿(位置和姿态)测量,是实现非合作目标的交会与捕获等在轨服务的前提。本文研究一种基于立体视觉的位姿测量方法,包括图像采集、图像滤波、边缘检测、特征提取、目标识别、3D重建、相对位姿计算等步骤,并分别进行... 非合作航天器间相对位姿(位置和姿态)测量,是实现非合作目标的交会与捕获等在轨服务的前提。本文研究一种基于立体视觉的位姿测量方法,包括图像采集、图像滤波、边缘检测、特征提取、目标识别、3D重建、相对位姿计算等步骤,并分别进行计算机仿真和在自制物理平台上的验证实验。仿真实验结果验证了该方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 立体视觉 非合作目标 位姿测量
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基于圆特征和异面点特征的位姿测量 被引量：9
19
作者 张丽敏 朱枫 +1 位作者 郝颖明 王敏燕 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期83-88,共6页
通过增加常见的点特征为位姿测量提供空间几何约束,分析利用圆形目标和与之异面的特征点进行单目视觉定位时位姿解个数的情况.以光心和特征点位于圆平面两侧为前提条件,运用几何方法证明了特征点与光心和圆平面的相对位置决定了位姿解... 通过增加常见的点特征为位姿测量提供空间几何约束,分析利用圆形目标和与之异面的特征点进行单目视觉定位时位姿解个数的情况.以光心和特征点位于圆平面两侧为前提条件,运用几何方法证明了特征点与光心和圆平面的相对位置决定了位姿解的个数,并求出唯一位姿解和两组位姿解时光心、圆平面和特征点的位置关系,提出了基于圆特征和异面点特征的位姿求解算法,实现了6维位姿量测量,仿真实验和实物实验结果验证了算法的有效性和准确性. 展开更多
关键词 单目视觉 位姿测量 空间几何约束 位姿解个数 圆特征 异面特征点 二义性
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视觉与倾角传感器组合相对位姿测量方法 被引量：9
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作者 陈洋 林嘉睿 +2 位作者 高扬 任永杰 邾继贵 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期165-173,共9页
针对视觉相对位姿测量问题,提出了一种视觉与倾角传感器组合的相对位姿测量方法,通过在相机和被测物上各放置一个倾角传感器,利用固定倾角传感器所提供的角度信息提供额外的约束来求解n点透视定位(Pn P)问题。介绍了组合相对位姿测量方... 针对视觉相对位姿测量问题,提出了一种视觉与倾角传感器组合的相对位姿测量方法,通过在相机和被测物上各放置一个倾角传感器,利用固定倾角传感器所提供的角度信息提供额外的约束来求解n点透视定位(Pn P)问题。介绍了组合相对位姿测量方法的原理,通过仿真实验验证了该方法的正确性,并与现存的Pn P问题求解方法比较,表明提出的方法具有较高精度,并且对噪声具有较强的稳健性,实验结果表明提出的方法对空间15个特征点在x方向和y方向的平均反投影误差均小于0.1 pixel,能够满足高精度位姿测量需求。 展开更多
关键词 测量 视觉测量 n点透视定位 倾角传感器 位姿测量
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