基于点和直线段对应的扩展正交迭代位姿估计算法 被引量：17

1

作者 许允喜 蒋云良 陈方 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3129-3135,共7页

正交迭代算法是基于点特征,全局且快速收敛的位姿估计算法,是目前性能最优的实时位姿估计算法之一。对摄像机观测到的直线段提出了其不确定性描述的新方法:目标空间直线段误差,并把该误差融入到正交迭代算法的位姿计算过程中,形成扩展... 正交迭代算法是基于点特征,全局且快速收敛的位姿估计算法,是目前性能最优的实时位姿估计算法之一。对摄像机观测到的直线段提出了其不确定性描述的新方法:目标空间直线段误差,并把该误差融入到正交迭代算法的位姿计算过程中,形成扩展正交迭代算法。该算法可以同时利用点和直线段特征。算法先把点共面性方程表达为与正交迭代算法中点共线性方程一致的数学形式,再根据目标空间点共面性误差定义了目标空间直线段共面性误差。接着把目标空间点共线性误差和直线段共面性误差二者之和作为误差函数。最后推导出使该函数最小化的迭代求解过程。实验结果表明,本文算法是有效的,精确的。与正交迭代算法的计算结果对比,由于可以同时利用直线段特征,扩展正交迭代算法的位姿估计误差更低,抗噪声性能更强,算法更稳定。 展开更多

关键词 机器视觉 正交迭代算法 位姿估计 扩展正交迭代算法 交会对接

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基于三线阵CCD空间目标的高精度位姿解算 被引量：14

2

作者 王艳 袁峰 +1 位作者 姜宏 陈伟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期199-207,共9页

为了解决三线阵CCD空间目标位姿测量的精度问题,提出一种高精度位姿解算方法。该算法将所有线阵CCD相机的坐标系进行统一化处理。通过建立一个新的误差评价函数,运用改进的正交迭代算法求解位姿参数,并进行非线性优化。仿真和实际测量... 为了解决三线阵CCD空间目标位姿测量的精度问题,提出一种高精度位姿解算方法。该算法将所有线阵CCD相机的坐标系进行统一化处理。通过建立一个新的误差评价函数,运用改进的正交迭代算法求解位姿参数,并进行非线性优化。仿真和实际测量结果表明,该算法有效避免了因数据恶化或初值选取等因素造成的不收敛或收敛差的问题。与传统算法相比,该算法测量精度和抗噪特性均得到有效改善,计算效率提高了4.6倍,实际测量的6个自由度的最大相对误差为0.71%。该测量系统可实现对空间目标的高精度实时测量,且具有安装方便、应用范围广等优点。 展开更多

关键词 机器视觉 正交迭代算法 位姿解算 线阵CCD 空间目标

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采用单目图像特征直线的飞机姿态估计 被引量：6

3

作者 王彬 何昕 魏仲慧 《计算机测量与控制》 北大核心 2013年第2期473-476,共4页

基于单目图像上的特征直线,提出了一种适合于飞机目标的姿态测量算法;引入基于异面直线和共面直线的解析方法直接计算姿态初值,并改进了传统正交迭代(OI)算法,得到了适用于姿态测量的直线特征正交迭代方法,将初值进行该迭代得到最终结果... 基于单目图像上的特征直线,提出了一种适合于飞机目标的姿态测量算法;引入基于异面直线和共面直线的解析方法直接计算姿态初值,并改进了传统正交迭代(OI)算法,得到了适用于姿态测量的直线特征正交迭代方法,将初值进行该迭代得到最终结果,该方法有效利用了直线特征提取精度高,稳定性好,抗遮挡能力强等优点;采用仿真实验中飞机距离在6km以内,姿态角的误差可达到1°以内;实验结果表明,方法适用于单目测量飞机姿态,测量结果精度较高,稳定性好。 展开更多

关键词 直线特征 正交迭代算法 姿态 单目

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基于点线对应的多摄像机全局位姿估计迭代算法 被引量：6

4

作者 许允喜 蒋云良 +1 位作者 陈方 刘勇 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1881-1888,共8页

为了解决工业视觉场景中点和直线段共存情况下的多摄像机位姿估计问题,提出了基于点线特征对应的多摄像机全局位姿估计算法.以正交迭代算法为基础,使用多个固定在平台上的已标定摄像机间的几何约束,以全局方式处理多摄像机的重叠和非重... 为了解决工业视觉场景中点和直线段共存情况下的多摄像机位姿估计问题,提出了基于点线特征对应的多摄像机全局位姿估计算法.以正交迭代算法为基础,使用多个固定在平台上的已标定摄像机间的几何约束,以全局方式处理多摄像机的重叠和非重叠视图的点和直线段特征,获得更加稳定精确的位姿估计.该算法先把所有摄像机数据进行统一表达,再把摄像机观测到的全部点特征的目标空间共线性误差和直线段特征的目标空间共面性误差之和作为误差函数,最后经数学推导得到使该误差函数最小化的迭代求解过程.实验结果验证了该算法的有效性以及优越性. 展开更多

关键词 机器视觉 正交迭代算法 位姿估计 多摄像机系统 交会对接

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基于亚像素的乒乓球机器人本体位姿视觉测量 被引量：5

5

作者 陈国栋 徐德 +1 位作者 任艳青 杨平 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期1571-1574,共4页

提出一种基于亚像素精度的特征点提取算法,结合PnP方法和正交迭代(OI)算法计算乒乓球机器人本体的位姿.根据摄像机成像时弥散斑的近似高斯分布,以亚像素精度精确求取色标块的边缘,利用边缘直线交点得到高精度的角点作为特征点.基于PnP... 提出一种基于亚像素精度的特征点提取算法,结合PnP方法和正交迭代(OI)算法计算乒乓球机器人本体的位姿.根据摄像机成像时弥散斑的近似高斯分布,以亚像素精度精确求取色标块的边缘,利用边缘直线交点得到高精度的角点作为特征点.基于PnP算法利用上述特征点求取机器人位姿的初值,再通过OI算法进行优化,以保证其姿态矩阵的正交性.实验结果表明,该方法能快速准确地实现机器人本体的位姿测量. 展开更多

关键词 视觉测量 PnP算法 正交迭代算法 位姿估计 亚像素精度 图像处理 乒乓球机器人

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基于双轴运动水下探测机器人摄像云台系统设计

6

作者 盖超会 高泽宇 +1 位作者 王成刚 汪潇 《自动化与仪器仪表》 2023年第8期277-280,285,共5页

介绍摄像机器人应用在水下探测的状况,提出一种双轴运动云台系统。详细地阐述了该系统的硬件设计跟软件设计。采用STM32F103C8T8作为主控芯片,CMOS工业相机作为图像采集装置。采用步进电机作为运动控制机构,对云台进行水平旋转和垂直旋... 介绍摄像机器人应用在水下探测的状况,提出一种双轴运动云台系统。详细地阐述了该系统的硬件设计跟软件设计。采用STM32F103C8T8作为主控芯片,CMOS工业相机作为图像采集装置。采用步进电机作为运动控制机构,对云台进行水平旋转和垂直旋转。硬件电路设计实现对云台的主控电路控制。在关节连接处设置密封件。采用正交迭代算法提高图像捕捉的稳定性。根据实验结果表明,本水下摄像云台在水下能够有效在湍流区域工作,具有操作可靠、结构紧凑、多角度旋转、定位可靠、实时性、可靠性强且防护精度高等特点。 展开更多

关键词 水下双轴云台 STM32 CMOS图像传感器 正交迭代算法

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基于座舱结构特征的瞄准线测量方法研究 被引量：1

7

作者 刘世良 丁全心 张劲锋 《电光与控制》 北大核心 2016年第1期85-88,共4页

针对座舱内的多功能显示器和平视显示器(HUD)的结构特征,设计了一个结构简单的瞄准线测量系统,它由装在头盔上的摄像机、座舱结构特征和处理器组成。首次提出了利用可以高精确提取的HUD和多功能显示器的结构特征配合正交迭代算法(OI)解... 针对座舱内的多功能显示器和平视显示器(HUD)的结构特征,设计了一个结构简单的瞄准线测量系统,它由装在头盔上的摄像机、座舱结构特征和处理器组成。首次提出了利用可以高精确提取的HUD和多功能显示器的结构特征配合正交迭代算法(OI)解算相机位姿,最后转化为瞄准线的测量方法。根据座舱特点,进行了一系列的仿真实验。仿真结果显示该系统的测量精度很高,并且验证了所设计的基于座舱结构特征的瞄准线测量方法是合理的和有效的。 展开更多

关键词 瞄准线 平视显示器 多功能显示器 座舱结构特征 正交迭代算法

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基于测量误差不确定性加权的快速相机位姿估计算法

8

作者 徐浩 张秀山 +1 位作者 黄健 朱磊 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第1期169-175,共7页

在相机位姿估计任务中,参考点位置的测量容易受测量仪器或者所处环境影响,出现一定程度的测量误差,其中误差较大的点对最终求解精度的影响很大,被称为野值点。文章针对现有算法抗野值点能力较弱的问题,提出一种基于测量误差不确定性加... 在相机位姿估计任务中,参考点位置的测量容易受测量仪器或者所处环境影响,出现一定程度的测量误差,其中误差较大的点对最终求解精度的影响很大,被称为野值点。文章针对现有算法抗野值点能力较弱的问题,提出一种基于测量误差不确定性加权的快速相机位姿估计算法。该算法以经典的正交迭代算法为基础,引入M估计方法,对目标函数根据参考点的测量误差赋予相应大小的权值,最大程度地将野值点的影响排除,并引入Kronecker积对计算过程进行优化,减少了迭代过程中的冗余计算,提高运算速度。仿真实验结果表明,改进后的算法提升了原算法的抗野值点能力,且计算速度更快。 展开更多

关键词 相机位姿估计 正交迭代算法 M估计方法

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求解Sylvester方程的正交迭代算法

9

作者 殷霞 章里程 廖祖华 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第6期731-735,共5页

对于任意初始矩阵,运用求解Sylvester矩阵方程的正交迭代算法可以在有限步内得到方程的最小二乘解,而且通过选择初始矩阵还可以得到方程的极小范数最小二乘解,这种算法还能用于解决最佳逼近问题,数值例子表明了所提出算法的有效性。

关键词 Sylvester矩阵方程 正交迭代算法 最小二乘解 极小范数解 最佳逼近问题

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编码特征点的瞄准线测量方法

10

作者 向华 刘世良 +1 位作者 陈君 刘延新 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第6期70-74,共5页

针对视觉式头部姿态测量系统存在编码特征点安装空间需求大的问题,设计一种结构简单、需求空间小的瞄准线测量方法。使用定位摄像机拍摄头盔上的编码特征点图像,计算机对图像进行解析和计算,结合正交迭代(OI)算法解算头部姿态。根据编... 针对视觉式头部姿态测量系统存在编码特征点安装空间需求大的问题,设计一种结构简单、需求空间小的瞄准线测量方法。使用定位摄像机拍摄头盔上的编码特征点图像,计算机对图像进行解析和计算,结合正交迭代(OI)算法解算头部姿态。根据编码特征点随意布局特点进行了多组多次的仿真分析,仿真数据表明此方法是合理、有效的,利用小空间布局的编码特征点可以解算出高精度瞄准线。 展开更多

关键词 头盔显示器 头部姿态测量 编码特征点 正交迭代算法 瞄准线

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基于自适应滤波的头部姿态跟踪方法研究

11

作者 刘世良 仇振安 +1 位作者 丁全心 张劲锋 《电光与控制》 北大核心 2016年第4期33-36,61,共5页

针对视觉式头部定位系统存在着噪声统计特性掌握不充分的问题,设计了一种新的基于自适应滤波的头部姿态跟踪方法,其综合了视觉测量算法和自适应滤波算法。在获取n对2D/3D(图像点/空间点)匹配对的基础上,先利用正交迭代算法(OI)解算头部... 针对视觉式头部定位系统存在着噪声统计特性掌握不充分的问题,设计了一种新的基于自适应滤波的头部姿态跟踪方法,其综合了视觉测量算法和自适应滤波算法。在获取n对2D/3D(图像点/空间点)匹配对的基础上,先利用正交迭代算法(OI)解算头部姿态,然后应用自适应滤波器估计精度更高的头部姿态,最后针对带有时变噪声且噪声统计特性掌握不充分的测量值,应用头部姿态跟踪方法进行了仿真测试,结果显示该方法的测量精度有很大提高,并且验证了所设计的头部姿态跟踪方法是合理且有效的。 展开更多

关键词 头部定位系统 姿态跟踪 正交迭代算法 自适应滤波

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基于软指派算法的相机位姿估计研究

12

作者 杜广胜 丛明 +1 位作者 刘毅 刘冬 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第9期288-295,共8页

针对未知特征点匹配关系下的单目相机位姿估计问题,提出了一种基于软指派算法的相机位姿估计算法。结合了正交迭代算法和软指派算法,以三维(3D)和二维(2D)特征点的物方空间共线性误差作为确定特征点之间匹配关系的指派依据和计算相机位... 针对未知特征点匹配关系下的单目相机位姿估计问题,提出了一种基于软指派算法的相机位姿估计算法。结合了正交迭代算法和软指派算法,以三维(3D)和二维(2D)特征点的物方空间共线性误差作为确定特征点之间匹配关系的指派依据和计算相机位姿的目标函数值,通过迭代方式确定特征点的匹配关系和相机的位姿。其不仅能处理3D/2D特征点一一对应的情况,而且能够处理同时存在遮挡的3D特征点和错误的2D特征点的情况。合成图像的实验结果表明:在含有图像噪声、遮挡的3D特征点和错误的2D特征点情况下,该算法的成功率>82%,真实图像实验对算法的性能进行了验证。 展开更多

关键词 机器视觉 位姿估计 正交迭代算法 指派算法

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改进像机位姿估计算法的无人机精准落线

13

作者 杨斌 何红太 +2 位作者 崔家瑞 张欣 周伟才 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第7期1190-1195,共6页

提出一种改进像机位姿估计算法的无人机精准落线方法。首先,利用基于透视投影模型中的空间共线性误差,提高位姿估计精度;然后,采用改进绝对定向问题算法,避免进行矩阵奇异值分解等复杂的操作,使位姿估计更快速;最后,采用仿真实验测试算... 提出一种改进像机位姿估计算法的无人机精准落线方法。首先,利用基于透视投影模型中的空间共线性误差,提高位姿估计精度;然后,采用改进绝对定向问题算法,避免进行矩阵奇异值分解等复杂的操作,使位姿估计更快速;最后,采用仿真实验测试算法的性能,实验结果表明,相对于对比算法,算法在实时性和估计精度上均更优,具有更广的应用前景。 展开更多

关键词 位姿估计 正交迭代算法 无人机 精准落线

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多摄像机系统位姿估计的广义正交迭代算法 被引量：23

14

作者 许允喜 蒋云良 陈方 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期72-77,共6页

目前,多摄像机系统的位姿估计还缺乏系统的方法,它通常通过求解透视n点问题或者求解使两组3D点集之间平方和误差最小的刚体变换来解决,这些方法都有局限性。正交迭代算法是基于点特征的单目视觉算法,快速且全局收敛,是目前性能最优的实... 目前,多摄像机系统的位姿估计还缺乏系统的方法,它通常通过求解透视n点问题或者求解使两组3D点集之间平方和误差最小的刚体变换来解决,这些方法都有局限性。正交迭代算法是基于点特征的单目视觉算法,快速且全局收敛,是目前性能最优的实时位姿估计算法之一,被广泛应用。提出了一种广义正交迭代算法把所有摄像机获取的全部图像作为整体计算得到相对位姿参数,是通用的多目视觉位姿估计算法。算法先把所有摄像机数据进行统一表达,再把所有摄像机观测到的全部特征点的目标空间共线性误差平方和作为误差函数,最后经数学推导得到使该误差函数最小化的迭代求解过程。实验结果验证了算法的有效性以及在多摄像机系统位姿估计中的优越性。 展开更多

关键词 机器视觉 广义正交迭代算法 位姿估计 多摄像机系统 交会对接

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基于广义正交迭代算法的立体视觉定位 被引量：2

15

作者 许允喜 蒋云良 陈方 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1225-1230,共6页

提出了一种新的基于广义正交迭代算法的立体视觉定位.该算法通过提取CenSurE局部特征和相应的U-SURF描述符,采用SAD方法进行子像素立体匹配,并利用U-SURF描述符匹配进行前后帧图像特征跟踪.在RANSAC框架下对匹配点进行3D-3D运动估计获... 提出了一种新的基于广义正交迭代算法的立体视觉定位.该算法通过提取CenSurE局部特征和相应的U-SURF描述符,采用SAD方法进行子像素立体匹配,并利用U-SURF描述符匹配进行前后帧图像特征跟踪.在RANSAC框架下对匹配点进行3D-3D运动估计获得了运动参量的初始值.由于3D-3D运动估计使3D点集间欧式距离误差最小,而3D特征点坐标受噪音影响很大,因此运动估计误差也较大.本文把广义正交迭代算法应用到立体视觉定位方法中,得到使立体相机目标空间共线性误差最小的运动估计参量,由于共线性误差比3D-3D运动估计算法中的共点误差受噪音影响更小,从而大大较少了运动估计误差.仿真实验和户外真实实验表明:本文算法获得了较高的计算准确度、鲁棒性和实时性,优于传统方法. 展开更多

关键词 视觉定位 广义正交迭代算法 立体视觉 视觉导航

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基于序列正交迭代算法的立体视觉定位

16

作者 许允喜 齐赵毅 蒋云良 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1442-1447,共6页

针对智能车自主视觉导航需要快速准确地获取自身位置的要求,提出了一种鲁棒、高效、精确的立体视觉定位方法.计算中采用直接P3P位姿估计方法和RANSAC算法进行匹配内点检测和初始运动参量估计,极大地提高了计算准确度.利用基于一般相机... 针对智能车自主视觉导航需要快速准确地获取自身位置的要求,提出了一种鲁棒、高效、精确的立体视觉定位方法.计算中采用直接P3P位姿估计方法和RANSAC算法进行匹配内点检测和初始运动参量估计,极大地提高了计算准确度.利用基于一般相机模型序列正交迭代算法的立体视觉定位运动参量非线性优化法对立体相机的最近N帧运动参量和结构参量进行快速在线优化,与集束调整法相比,该方法的优化速度有较大提高,且能保证全局收敛,鲁棒性高.室外真实实验结果表明:本文方法计算速度快,定位准确度高,鲁棒性强,能满足导航定位的高性能要求. 展开更多

关键词 视觉定位 序列正交迭代算法 运动估计 视觉导航

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一种基于单目视觉的空间目标位姿测量算法及其精度定量分析

17

作者 董永英 张高鹏 +2 位作者 常三三 张志 李燕杰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期148-164,共17页

针对传统正交迭代算法计算效率低的缺点,提出了一种改进的正交迭代算法以实现基于单目视觉的空间目标位姿测量。首先在传统正交迭代位姿测量算法的基础上,消除迭代过程中的平移向量,使用平行透视模型代替弱透视投影模型进行旋转矩阵初... 针对传统正交迭代算法计算效率低的缺点,提出了一种改进的正交迭代算法以实现基于单目视觉的空间目标位姿测量。首先在传统正交迭代位姿测量算法的基础上,消除迭代过程中的平移向量,使用平行透视模型代替弱透视投影模型进行旋转矩阵初始值的求解,从而实现正交迭代算法的加速求解。其次,利用仿真实验研究了特征点图像坐标提取精度、特征点空间三维坐标精度、相机焦距标定精度、相机主点标定精度及空间特征点数量对算法的精度和运算效率的影响。在此基础上,利用田口算法并结合仿真分析结果定量分析每个因素对算法精度的影响,明确每个因素对算法精度的影响力,找出对位姿测量精度影响最大的因素。最后,通过实物实验验证了改进正交迭代算法的性能,结果表明本算法运行时间短且具有较高的精度,同时,基于正交试验结果,可通过控制影响不同位姿参数的首要因素,使得改进正交迭代算法的精度满足不同的空间目标位姿测量任务的需求。 展开更多

关键词 位姿测量 单目视觉 改进正交迭代算法 空间目标 田口方法

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